桥梁结构体系的特点
- 格式:ppt
- 大小:11.33 MB
- 文档页数:141
桥梁的基本体系桥梁的基本体系按结构体系及受力特点,桥梁可划分为梁、拱、索三种基本体系,以及由基本体系之间组合而形成的组合体系1.梁式桥梁式桥的特点是其桥跨的承载结构由梁组成。
在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力而无水平反力(推力)。
梁的内力以弯矩和剪力为主。
梁式桥可分为简支梁桥,连续梁桥和悬臂梁桥。
简支梁桥的跨越能力有限(一般在50m以下),当计算跨径小于25m时,通常采用混凝土材料,而计算跨径大于25m时,更多采用预应力混凝土材料。
2.拱式桥拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。
其特点是结构在竖向荷载作用下,两拱脚处不仅产生竖向反力,还产生水平力(推力),由于水平推力的作用使拱中的弯矩和剪力大大地降低。
设计合理的拱主要承受拱轴压力,拱截面内弯矩和剪力均较小,因此可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。
拱式桥是推力结构,其墩台,基础必须承受强大的拱脚推力。
因此拱式桥对地基要求很高,适建于地质和地基条件良好的桥址。
拱式桥构造简单,承载能力大,造型美观,是桥梁工程中广泛采用的桥型之一。
3.悬索桥悬索桥又称吊桥,其特点是桥梁的主要承重结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索,加劲梁和锚锭结构组成。
桥跨上的荷载由加劲梁承受,并通过吊索将其传至缆索。
主缆索是主要承重结构,但其仅受拉力。
缆索本身是几何可变体,但可通过桥塔,锚锭结构及作用的荷载相组合,在空间形成有一定几何形状的平衡受力结构体系。
主缆索的拉力通过对桥塔的压力和锚锭结构的拉力传至基础和地基。
这种桥型充分发挥了高强钢缆的抗拉性能,使其结构自重较轻,能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无法比拟的特大跨度。
4.组合体系组合体系桥是指承重结构采用两种基本结构体系,或一种基本体系与某些构件(塔,柱,索等)组合在一起的桥。
代表性的组合体系有以下几种。
(1)刚架桥刚架桥是梁与立柱(墩柱、竖墙)刚性连接的结构体系。
刚架桥的特点是在竖向荷载作用下,柱脚处不仅产生竖向反力,同时产生水平反力,使其基础承受较大推力。
无背索斜拉桥结构体系与受力特点文章介绍了无背索斜拉桥结构体系的分类,分析了每种结构体系下索塔自重与主梁自重所产生的静力效应平衡的问题。
标签:无背索斜拉桥;结构体系;受力特点1 概述无背索斜拉桥是斜拉桥的一种。
其索塔向岸或向边跨方向倾斜,并仅在靠主跨一侧布置斜拉索,另一侧无拉索,故称为无背索斜拉桥。
由于索塔倾斜,给人一种独特的不对称稳定感,因仅在索塔一侧布置斜拉索,又有一种轻盈而又惊险的感觉,高耸的塔身更体现出气势和力度,形成了壮丽的画面。
自从1992年西班牙塞维利亚建成世界上第1座无背索斜拉桥-Alamillo大桥以来,这种造型优美、结构独特的桥梁立即引起世界桥梁界的普遍关注。
2 桥型示意及有关参数说明图1 无背索斜拉桥示意图图1为无背索斜拉桥示意图。
主跨两端可以有边跨或无边跨。
图中各符号含义说明如下。
H-桥面以上索塔的竖向高度,即最外一组斜拉索与塔中心交汇点至桥面的高度;?茁-索塔轴线与水平线之间的夹角,即索塔的水平倾角;?酌-索塔的倾斜角,即索塔轴线与铅垂线之间的夹角;?琢-最外一组斜拉索的水平倾角;a-主梁上相邻两根拉索的间距;b-索塔上相邻两根拉索的间距;LL-拉索区主梁重心至塔梁固结点K的水平距离;LT-主塔重心至塔梁固结点的水平距离;WL-拉索区主梁重量;WT-索塔重量。
3 结构体系按塔、梁刚度比及受力特点,无背索斜拉桥的结构体系可以分为以下两类:(1)刚塔刚梁类。
塔梁刚度相当,为一般斜拉桥的特殊情况,即无背索斜拉桥。
它的力学特征是索塔自重效应完全平衡了主梁竖向荷效应后,主塔在恒载状态下根部只有轴向力而弯矩为0。
这种结构体系应用较早,例如西班牙Alamillo 桥、哈尔滨太阳岛桥。
(2)柔塔刚梁类。
它的力学特征是桥塔自重效应不能完全平衡主梁竖向荷载效应。
由塔、梁、索三者组成的结构依靠自身只能达到部分平衡。
索塔可以成为一个轴心受压构件,而梁只能达到部分平衡,还需依靠主梁的强度和刚度分担一部分荷载效应。
桥梁工程的结构体系及应用桥梁工程是一门涉及设计、建造、维护和管理各种形式桥梁的学科,它在现代社会中扮演着至关重要的角色。
桥梁工程的结构体系以及其应用涉及多个方面,以下是对这些方面的详细阐述。
桥梁的结构体系可以从多个角度来划分。
从材料的角度来看,桥梁的结构体系可以分为钢桥、混凝土桥和木桥等。
从载荷的角度来看,桥梁的结构体系可以分为悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续梁桥、梁桥等。
不同结构体系的桥梁在设计、建造和维护方面都有着不同的要求和挑战。
首先,钢桥是一种以钢材为主要构建材料的桥梁。
它具有自重轻、刚度高、施工快等特点。
钢桥在大跨度桥梁设计中有着重要的应用,如悬索桥和斜拉桥。
悬索桥是一种以主悬索支撑桥梁的结构体系,可以实现较大跨度的桥梁设计。
斜拉桥是一种以不对称斜拉索支撑桥梁的结构体系,具有与悬索桥相似的特点,但更加适用于某些特殊的地质和地形条件。
其次,混凝土桥是一种以混凝土材料为主要构建材料的桥梁。
它具有耐久性强、施工灵活等特点。
混凝土桥在一般的桥梁设计中有着广泛的应用,如拱桥、连续梁桥和梁桥。
拱桥是一种以圆弧形式构建桥梁的结构体系,主要通过弓应力和拱效应来承受桥梁自重及载荷。
连续梁桥是一种通过多个支点来实现跨度的桥梁结构体系,它可以适应多种跨度的设计,并具有较好的整体性能。
梁桥是一种以梁为基础构建桥梁的结构体系,它适用于小跨距的桥梁设计。
此外,桥梁工程的应用也涉及到多个方面。
首先,桥梁工程在交通运输领域扮演着重要的角色。
桥梁连接了城市和乡村、河流和湖泊等不同区域,方便人们的出行和货物的运输。
其次,桥梁工程在城市规划和建设中具有重要作用。
桥梁的建设可以改善城市的交通状况,提高城市的形象和吸引力。
再次,桥梁工程在防灾减灾中也具有重要意义。
桥梁的建设可以提高地区的抗洪能力,减轻洪水对人们和财产的损失。
最后,桥梁工程在经济发展中也起着至关重要的支撑作用。
桥梁的建设可以促进城市和地区的经济发展,推动区域的协同发展。
1. 按受力体系划分,桥梁可分为哪几类?各有哪些特点?答:(1)梁式桥:竖向荷载作用下无水平反力,与同跨径的其他结构体系相比,梁内产生的弯矩最大,通常需要抗弯能力强的材料。
(2)拱式桥:竖向荷载作用下,桥墩或桥台将承受水平推力,将显著抵消荷载在拱圈内的弯矩。
与同跨径的梁相比,弯矩和变形小的多。
跨越能力大,通常可用抗压能力强的材料。
(3)刚架桥:承重结构为梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连接有很大的刚性。
竖向荷载作用下,梁部主要受弯,柱脚处具有水平反力,受力状态介于梁和拱之间。
同跨径、同荷载作用下,跨中正弯矩比梁桥小,所以建筑高度小。
施工较困难,梁柱刚结处易裂缝。
(4)悬索桥:以悬挂在塔架上的缆索作为主要承重结构。
竖向荷载作用下,缆索受很大的力,两岸需锚碇结构。
具有水平反力,结构自重轻,建筑高度小,跨越能力特大。
但刚度差,在车辆动载和风载作用下,有较大的振动和变形。
(5)斜拉桥:斜拉桥由斜拉索、塔和主梁组成。
斜拉索一端锚在塔上,另一端锚在梁上,拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支撑,大大减少了梁内弯矩、梁体尺寸和2. 为何要设置桥面伸缩缝?常用的伸缩缝有哪几种?主要依据什么加以选择?答:为保证在气温变化、混凝土收缩与徐变以及荷载作用等因素影响下,桥跨结构能够按照静力图式自由地变形,并保证车辆平稳通过,所以要设置桥面伸缩缝。
常用的伸缩缝主要有U 形锌铁皮伸缩缝,跨搭钢板式伸缩缝,橡胶伸缩缝。
主要依据变形量大小进行选择。
3.设计桥梁时,为什么要设置预拱度,如何设置?答:设计桥梁时除了验算主梁的强度外,必须计算梁的变形,因为如梁发生过大的变形,将不但造成行车困难加大车辆冲击,使行人不适,而且使桥梁结构造成破坏。
产生桥梁结构的原因分为两方面:恒载挠度和活载挠度,设置预拱度的目的就是为了抵消恒载挠度。
4.桥梁支座有何作用?布置原则是什么?如何布置?答:作用:1)传递上部结构的支承反力,包括恒载和活载引起的竖向力和水平力;2)保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能自由变形,以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。
桥梁的结构体系和受力特点的分析作者:张利娟来源:《科学与财富》2016年第01期摘要:桥梁跨过河流,跨过峡谷,让交通变得便利,让城市与城市之间的距离变短,从古代的石拱桥到今天的悬索桥,斜拉桥等,桥梁的结构发生了怎样的变化,有些怎样的特点。
关键词:桥梁结构受力特点一.引言:桥梁按结构体系和受力特点,桥梁可划分为梁、拱、索三大基本体系和组合体系。
其中,梁桥以受弯为主,拱桥以受压为主,悬索桥以受拉为主。
二.基本体系:1、梁桥梁桥是我国古代最普遍、最早出现的桥梁,古时称作平桥。
它的结构简单,外形平直,比较容易建造。
把木头或石梁架设在沟谷河流的两岸,就成了梁桥。
早在原始社会时,我国就有了独木桥和数根圆木排拼而成的木梁桥。
梁作为承重结构,主要以其抗弯能力来承受荷载;在竖向荷载作用下,其支承反力也是竖直的;简支的梁部结构只受弯受剪,不承受轴向力。
常用的简支梁跨越能力有限,跨度通常不超过40米,因此,悬臂梁和连续梁利用增加中间支承,可减少跨中弯矩,更合理地分配内力,加大了跨越能力。
2、拱桥拱桥是我国最常用的一种桥梁型式,其式样之多,数量之大,为各种桥型之冠,特别是公路桥梁,据不完全统计,我国的公路桥中7%为拱桥。
由于我国是一个多山的国家,石料资源丰富,因此拱桥以石料为主。
建于公元1990年,跨径120m的湖南乌巢河大桥,是当今世界跨径第一的石拱桥。
我国建造的钢筋混凝土拱桥的形式更是繁花似锦,式样之多当属世界之最,其中建造得比较多的是箱形拱、双曲拱、肋拱、桁架拱、刚架拱等,它们大多数是上承式桥梁,桥面宽敞,造价低廉。
拱桥的结构特征是主要承重结构具有曲线外形。
其受力特点为在竖向荷载作用下,拱主要承受轴向压力,但也受弯受剪。
支承反力不仅有竖向反力,也承受较大的水平推力,因此,拱桥对地基的要求较高,一般建于地基良好之处。
由于拱主要承受压力,因而多采用抗压能力较强的砌体材料或钢筋混凝土来建造。
3、悬索桥悬索桥主要由缆索、塔、锚碇、加劲梁等组成,其中悬挂两边塔架上的缆索为主要的承重结构。
现代桥梁结构及施工特点周外男2008、08、02一、现代桥梁建造技术的发展★1、二十世纪40~50年代1947年,德国Leanhardt首创各向异性钢桥面板新结构。
1953年,德国Finsterwald在Worms桥首创挂蓝悬浇预应力混凝土节段施工新技术。
1955年,中国大桥局在武汉长江大桥首创钢筋混凝土管柱钻孔基础。
1956年,德国Dishinger建成第一座现代斜拉桥,主跨182.6m。
1958年,德国Leonhardt在主跨260m的杜塞尔多夫北桥中首创斜拉桥“倒拆分析法”的施工控制技术。
★2、二十世纪60年代1962年,意大利Morandi设计了第一座预应力混凝土斜拉桥,主跨235米的委内瑞拉马拉开波桥。
1964年,瑞士Menn首创了混凝土连续刚构桥。
1964年,法国Oleron岛跨海大桥,全长3000m,首创用造桥机进行预制节段悬拼施工工法。
1966年,德国Homberg设计了第一座密索体系的斜拉桥,主跨288m的波恩莱因河桥。
1966年,英国Freeman—Fox公司设计的Sevem悬索桥,第一座采用流线型扁箱梁桥面主跨988m的现代悬索桥。
还有:德国在跨深谷的长桥中首创了移动托架的悬臂施工工法和顶推施工工法;法国首创了各种预应力锚固技术;德国发明了高强螺栓连接新技术。
★3、二十世纪80年代1983年,日本名港西大桥,主跨405m,首次采用新开发的热挤PE护套的平行钢丝成品索。
1988年,日本主跨1100m的南备赞悬索桥,首创新型的平行钢丝索股代替传统的美国“空中纺缆法”编制主缆。
★4、二十世纪90年代1995年,法国诺曼第斜拉桥采用超长悬臂施工控制、新型的平行钢绞线拉索及其防雨振的螺旋线表面处理和阻尼器等。
1997年,丹麦大海带桥西桥110m箱梁的整体化施工,预制件的最大重量6500t。
1998年,日本明石海峡大桥,主跨1991m,首次采用180MPa级高强钢丝,使主索直径缩小并简化了连接构造。
斜拉桥的设计斜拉桥是一种结构体系独特的桥梁,是斜拉索(索梁组合)和桥塔(梁体组合)共同组成的一个整体。
它是由索塔、主梁和斜拉索组成的一种三跨或多跨连续体系。
斜拉桥的主要特点是桥塔高、跨径大、主梁自重轻、受力明确、刚度大,在交通量大的地方和对抗震要求较高的地方都能使用,并且具有良好的景观效果。
斜拉桥具有以下特点:1.具有良好的景观效果;2.桥塔可以承受较大的水平推力;3.桥塔处梁端负弯矩小,结构刚度大;4.拉索锚固在塔上,可以承受很大的水平力;5.主梁恒载弯矩和扭矩均很小。
斜拉桥具有明显的优点,但其设计也是一项复杂而又困难的工作,因此,要做到技术上可靠、经济上合理,并具有良好的外观效果。
设计概述该工程位于某城市,为一座主跨为150m的预应力混凝土斜拉桥,由北桥台、南跨、东跨及南引桥组成。
北桥台位于主跨150m的跨径上,桥台后接既有引桥。
南跨和东跨分别为70m和25m。
南主梁采用预应力混凝土箱形结构,北主梁采用钢结构。
北桥台位于主跨150m的跨径上,桥台后接既有引桥,北主梁采用预应力混凝土箱形结构,南引桥桩位于北主梁边跨的中心附近,桥桩与主梁的锚固均为单根悬臂。
全桥共设置4道横梁,其中主梁上的2道横梁均设于边墩上,边跨设1道横梁与中墩横梁连接;北引桥桩的上、中、下各设1道横梁,其中下横梁设于主梁的腹板处。
南引桥的上、中、下各设1道横梁。
引桥的边、中、中塔柱之间均设横隔板。
引桥桥墩均采用实心墩,基础均为重力式桥墩。
边、中墩均采用双柱式墩,边墩两侧各设2道横隔板。
计算分析斜拉桥计算分析的主要内容包括:1.静力分析;2.动力分析;3.结构稳定性分析。
静力分析是计算结构在各种荷载作用下的内力与变形,并通过相应的安全系数进行校核;动力分析是在静力分析结果的基础上,进行结构动力特性研究,并对结构体系及其动力性能做出评价;结构稳定性分析是计算结构在各种荷载作用下的稳定安全系数,以评定其是否满足规范要求。
在设计中,由于斜拉桥主梁多采用悬索式体系,故需要对斜拉索的内力分布、索力及拉索与主梁之间的关系进行计算;同时由于斜拉索的受力复杂,一般要采用通用有限元程序对斜拉桥进行分析计算;最后,在静力、动力和稳定性计算结果的基础上对结构进行稳定性评价。
桥梁结构的基本体系及其受力特点1.梁体受力:梁体是桥梁结构的主要承载构件,它承受来自车辆行驶的荷载。
梁体的受力特点受到横向和纵向力的影响。
在横向方向上,梁体将受到来自车辆轮胎与桥面接触的水平力,这会引起弯曲和剪切应力。
在纵向方向上,梁体将受到车辆的垂直荷载,这会引起压应力和拉应力。
2.支座的受力:支座负责将梁体的荷载传递到桥墩和地基上,同时也承受梁体的相对运动。
支座受力特点主要包括垂直荷载、水平力和旋转力。
垂直荷载由梁体传递到支座上,同样引起压应力和拉应力。
水平力主要由于梁体的挠度和温度变化引起,会导致水平位移和侧向力的产生。
旋转力则来自梁体相对于支座的转动。
3.连结的受力:梁体与支座之间的连接通常由螺栓、焊接或钢筋混凝土接头等方式实现。
连接部位承受着梁体和支座的力传递,同时还要考虑到连接部位的刚度和可靠性。
连接部位受力主要包括剪切力、扭矩和拉力。
剪切力由梁体和支座连接面的相对滑动引起,扭矩则由梁体和支座的相对转动引起,拉力则是由于连接材料的伸缩性或温度变化引起。
除了上述基本受力特点,桥梁结构还需要考虑其他因素,如动荷载、风荷载、地震荷载和温度变化。
这些额外的荷载会增加结构的复杂性,并且可能导致非线性行为和结构失稳。
为了确保桥梁结构的安全和可靠性,工程师需要根据不同的桥梁类型和设计要求选择适当的结构形式和材料。
传统的桥梁结构包括悬索桥、斜拉桥、梁桥和拱桥等,而近年来还出现了新型桥梁结构,如预应力混凝土箱梁桥、钢-混凝土组合桥和悬臂桥等。
不同类型的桥梁结构具有不同的受力特点和适用范围,工程师需要根据具体情况进行选择和设计。
总之,桥梁结构的基本体系包括梁体、支座和连接部位,其受力特点主要包括梁体的弯曲、剪切和拉伸,支座的垂直荷载、水平力和旋转力,以及连接部位的剪切力、扭矩和拉力。
工程师需要综合考虑动荷载、风荷载、地震荷载和温度变化等因素,选择适当的结构形式和材料,确保桥梁结构的安全和可靠性。
桥梁的结构体系和受力特点的分析作者:张利娟来源:《科学与财富》2015年第23期摘要:桥梁跨过河流,跨过峡谷,让交通变得便利,让城市与城市之间的距离变短,从古代的石拱桥到今天的悬索桥,斜拉桥等,桥梁的结构发生了怎样的变化,有些怎样的特点。
关键词:桥梁;结构;受力特点一.引言:桥梁按结构体系和受力特点,桥梁可划分为梁、拱、索三大基本体系和组合体系。
其中,梁桥以受弯为主,拱桥以受压为主,悬索桥以受拉为主。
二.基本体系:1、梁桥梁作为承重结构,主要以其抗弯能力来承受荷载;在竖向荷载作用下,其支承反力也是竖直的;简支的梁部结构只受弯受剪,不承受轴向力。
常用的简支梁跨越能力有限,跨度通常不超过40米,因此,悬臂梁和连续梁利用增加中间支承,可减少跨中弯矩,更合理地分配内力,加大了跨越能力。
2、拱桥拱桥的结构特征是主要承重结构具有曲线外形。
其受力特点为在竖向荷载作用下,拱主要承受轴向压力,但也受弯受剪。
支承反力不仅有竖向反力,也承受较大的水平推力,因此,拱桥对地基的要求较高,一般建于地基良好之处。
由于拱主要承受压力,因而多采用抗压能力较强的砌体材料或钢筋混凝土来建造。
中承式拱桥下承式拱桥3、悬索桥悬索桥主要由缆索、塔、锚碇、加劲梁等组成,其中悬挂两边塔架上的缆索为主要的承重结构。
悬索桥在竖向荷载作用下,缆索受拉,塔受压,锚碇受拉拔反力。
悬索桥4、刚架桥有T形刚架桥和连续刚构桥,T形刚架桥主要缺点是桥面伸缩缝较多,不利于高速行车.连续刚构主梁连续无缝,行车平顺.施工时无体系转换.跨径我国最大已达270m(虎门大桥辅航道桥)。
三.组合体系1、斜拉桥斜拉桥是由梁、塔和斜索组成的组合体系,结构形式多样,造型优美壮观。
在竖向荷载作用下,梁以受弯为主,塔以受压为主,斜索则承受拉力。
斜索通常采用高强钢丝制成,塔多采用钢筋混凝土,梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁。
斜拉桥的跨越能力仅次于悬索桥,是在近几十年中发展较快的一种桥式。
下图所示为苏通长江大桥,主跨1088米,2008年建成通车。
边梁支撑体系边梁支撑体系是一种常见的结构支撑形式,广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
本文将从边梁支撑体系的定义、结构特点、应用领域等方面进行详细介绍。
一、定义边梁支撑体系是指通过将梁或桥墩等结构物沿着边缘线布置并相互连通,形成一个整体的支撑系统。
该系统可以有效地分散荷载,提高结构的承载能力和稳定性。
二、结构特点1. 布置方式多样边梁支撑体系可以根据实际需要采用不同的布置方式,如单向或双向布置,直线或曲线布置等。
这样可以更好地适应不同场合的需要。
2. 支撑作用明显由于边梁支撑体系中的各个部件都相互联通,因此荷载会被均匀分散到各个部位上,从而达到更好的稳定性和承载能力。
3. 施工方便边梁支撑体系中大多数部件都可以在工厂预制完成后再进行现场组装安装。
这样可以减少施工现场的工作量和时间,提高施工效率。
三、应用领域1. 建筑领域在建筑领域中,边梁支撑体系常用于大型公共建筑、高层建筑、桥梁等结构物的支撑。
例如,高层建筑的外墙玻璃幕墙常采用边梁支撑体系进行支撑。
2. 桥梁领域在桥梁领域中,边梁支撑体系可以有效地分散桥面荷载,提高桥梁的承载能力和稳定性。
例如,斜拉桥就是一种典型的采用边梁支撑体系的桥梁形式。
3. 船舶领域在船舶领域中,边梁支撑体系可以使船体更加坚固稳定,并能够分散荷载。
例如,在大型客轮中常采用边梁支撑体系进行支撑。
四、总结综上所述,边梁支撑体系是一种重要的结构支撑形式。
它具有布置方式多样、支撑作用明显、施工方便等特点,并广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
在未来的发展中,边梁支撑体系将继续发挥其重要作用,为各个领域的结构支撑提供更加优质的解决方案。