同济斜弯桥课件第二讲

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3.11 结合规范PSC设计
4、查看PSC设计结果
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Thank You !
We Analyze And Design the Future
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使用性能荷载组合勾选E(表示弹性验 算荷载组合）用来进行结构的正截面 压应力、斜截面主压应力验算、受拉 区钢筋的拉应力验算。
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3.11 结合规范PSC设计
1、定义PSC设计参数
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3.11 结合规范PSC设计
2、定义PSC设计材料
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3.11 结合规范PSC设计
3、定义PSC设计位置与计算书内容
平面结构计算软件无 法对其进行精确的分析， 限制了此类结构桥型的运 用。
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2.1 支座反力
钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处 出现较小的反力，还可能出现翘起。
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2.2 扭矩分布
结构出现较大扭矩，同时对于边梁靠近支承位置处 ，扭矩最大。
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2.3 弯矩分布
直桥
斜桥
板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢，随斜角的 增大从跨中向钝角部位移动。
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3.8 定义施工阶段
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定义时间依存 材料特性；
材龄的含义， 注意收缩与徐变材 龄不一样；
边界条件中， 变形前与变形后的 区别。
3.9 定义分析控制数据
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3.10 定义荷载组合
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பைடு நூலகம்.10 定义荷载组合
承载能力荷载组合用来进行 结构的承载力验算（正截面 抗弯、斜截面抗剪等）。
使用性能荷载组合不勾选E用来进行 结构的截面抗裂验算（对于A类预应 力混凝土构件进行正截面抗裂验算时 ，要考虑在荷载长期效应组合下的验 算，但此时规定的荷载长期效应系指 结构恒载和直接施加于桥上的活荷载 产生的效应组合，不考虑间接施加于 桥上其他作用效应。此时程序在验算 时，会自动屏蔽掉间接荷载效应）。

施工要求： 1、基坑的开挖必须分层分段，且开挖时间不宜过长，每次分层开挖控制
在3米，分段开挖保证在15-20米 2、基坑必须先支撑后开挖，并把握好支撑的细节，基坑的变形要求在受
控的状态； 3、注意在雨天环境下基坑的及时排水，做到少扰动或不扰动基础土体。 4、利用结构混凝土底板尽快形成封闭环，保证基底的支撑刚度。 5、对于地基差、易液化土体，首先应进行地基加固后方可进行开挖施工。
W LF h R (R h ) Q N F h h R (R h ) Q M F h zR (R h ) Q L F R F z ( z h h z )R ( R h )
• 曲线桥梁设计中常见的预应力配置方法 1) 确定外荷载引起的弯矩、扭矩和剪力； 2) 按照抵抗弯矩的要求计算所需预应力钢筋的数量和线形； 3) 移动抗弯预应力钢筋，尽量抵消外扭矩； 4) 计算剩余扭矩和剩余剪力，必要时配置专门的抗扭和抗剪预 应力筋或普通钢筋； 5) 全桥预应力效应校核。
1）圆心角fo 跨长一定，主梁圆心角的大小就代
表了的曲率，圆心角越大，曲率半径就 越小； 2） 桥梁宽度与曲率半径之比
宽桥的活载扭矩大，从而弯矩也大，宽 桥的恒载也产生扭矩荷载 3）弯扭刚度比
增大抗扭惯矩可以大大减小扭转变形 4） 扇性惯矩
薄壁结构的自由扭转、约束扭转、畸变
三、曲线桥梁的支承布置形式
结构或构件强度破坏 弯、剪、扭——构件强度破坏 形成塑性铰 特征：塑性变形
结构体系倾覆、稳定破坏
结构作为刚体失去平衡
体系倾覆
结构转变为机动体系
失稳破坏
特征：先兆不明显、突然破坏
易关注 易忽视
计算模型： 1、在软土地基中的围护结构，墙顶 的支承刚度如何选取？墙顶部的
支承刚度并不是越强越好。支承刚度的匹配、支承位置是保证整体 稳定、极限平衡的关键。 2、计算图示的确定，特别是被动土压力的计算模式，应根据地基土质， 地下水的补给状况，周边可能的地面超载状况，安全合理的确定。

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连续斜箱梁桥的支座布置与受力特点 受力特点——B型三跨连续斜梁桥在均布荷载作用下的内力值
与及的关系
1.斜交角的影响 在常用的斜交角45的范围内，随着斜交角的增大， 则：
边跨跨中和中支点的弯矩绝对值逐渐减小， 而中跨跨中弯矩逐渐增大
截面的扭矩绝对值也是逐渐增大 对中支点处的截面剪力影响较小
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3. 局部加强钢筋
在距自由边一倍板厚的范围内设置加强箍 筋，抵抗板边扭矩
为承担很大的支反力，应在钝角底面平行 于角平分线方向上设置附加钢筋
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Hale Waihona Puke 2829斜肋梁桥的受力特点与构造
斜肋梁桥主要由纵向梁肋、横隔板和桥道 板等三个部分构成
横梁与纵梁可以斜交，也可以正交
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斜肋梁桥的受力特点
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斜肋梁桥
第一节 斜梁桥
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斜箱梁桥
第一节 斜梁桥
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斜板桥的受力特点
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斜板桥的受力特点
1. 支承边反力 支承边的反力是呈不均匀分布的，以钝角B、C处 的反力最大，以锐角A、D 处的最小，甚至可能 出现负反力，使锐角向上翘。
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斜板桥的受力特点
2. 跨中主弯矩 对于斜交角的斜板，其中心处的主弯矩方向接近与支承边 正交，而斜交角小的斜板，其板中部的主弯矩方向与桥轴 线平行。但在斜板的两侧，则无论斜板的斜交角大小，其 主弯矩方向接近平行自由边；并且，弯矩值沿板宽分布也 是不均匀的，对于均布荷载，中部弯矩值大于两侧，对于 集中荷载，则以荷载点处的最大
3. 在对称荷载作用下，同一根主梁上的弯 矩不对称，弯矩峰值向钝角方向靠拢， 边梁尤其明显；
4. 横梁和桥面的刚度越大，斜交的影响就 越大，斜桥的特征就越明显。

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0202-弯桥 支座（多支座模拟） 支座（多支座模拟）
在实际支座的顶、底位置分别建立节点， 在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一 般支承约束（约束D ALL），利用弹性连接（一般） ），利用弹性连接 般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支 输入相应方向的刚度值与Beta ），支座顶节点和主梁节 Beta角 座（输入相应方向的刚度值与Beta角），支座顶节点和主梁节 AutoCAD DXF File 点通过刚性连接来连接。 点通过刚性连接来连接。
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0101-斜桥 受力特点
钝角角隅处出现较大的反力和剪力， a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小 的反力，还可能出现翘起。 的反力，还可能出现翘起。
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0101-斜桥 受力特点
出现很大的扭矩。 b) 出现很大的扭矩。
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0202-弯桥 弯桥建模例题
桥梁类型： 桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m 桥梁长度： AutoCAD DXF File 曲线半径： 曲线半径：70m 截面类型： 截面类型：单箱单室
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斜桥与弯桥
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1

0101-斜桥
概述
桥梁设计中，会因为桥位、 桥梁设计中，会因为桥位、 线型的因素， 线型的因素，而需要将桥梁做 成斜交桥。 成斜交桥。斜交桥受力性能较 复杂，与正交桥有很大差别。 复杂，与正交桥有很大差别。 平面结构计算软件无法对其进 行精确的分析， 行精确的分析，限制了此类结 构桥型的运用。 构桥型的运用。
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0202-弯桥
受力特点
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中， 根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对 其进行全面的整体的空间受力计算分析， 其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、 汽车活载等荷载进行详细的受力分析， 汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。

z
w
wy
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对于无棱角的截面如何进行强度计算—— 1、首先确定中性轴的位置；
F A L B
中性轴
y
k
b
z
a
Fz

k k
Mz
k
My
M z yk M y z k F Iz Iy
Fy
令 z0、y0 代表中性轴上任意点的坐标
M z y0 M y z 0 0 Iz Iy
3、最后进行强度计算。
例题图
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解（一）外力分析
例1图
梁在P1作用下绕z轴 弯曲（平面弯曲），在 P2作用下绕y轴弯曲 （平面弯曲），故此梁 的弯形为两个平面弯曲 的组合——斜弯曲。受 力简图如图示。
受力简图
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（二）内力分析
受力简图
分别绘出Mz(x) 和My(x)图如图示。 两个平面内的最大 弯矩都发生在固定 端A截面上，A截面 为危险截面。
第九章
§9—1 §9—2 § 9－ 3 § 9－ 6 § 9－ 7
组合变形
组合变形概念和工程实例 斜弯曲 轴向拉(压)与弯曲组合 截面核心 弯扭组合变形 偏心拉压
1
§9-1 组合变形概念和工程实例
构件同时发生两种或两种以上的基本变形，如几 种变形所对应的应力（或变形）属同一量级，称为组 合变形
工程实例：烟囱，传动轴，吊车梁的立柱
A 解：1、外力分解简化 qz q sin 800 0.447 358 N / m B
L
q y q cos 800 0.894 714 N / m
y
2、内力分析（危险截面为跨中截面）
714 3.32 M z m ax 972 Nm 8 8 q y L2

作为宽度 b，计算跨径 l 的矩
形板桥来计
Mx 配筋平行于板边方向
My配筋平行于支承边方向
2. l=1.3b~0.7b时
– 75°时 作为宽度 b，计算跨径 a
的矩形板桥来计算
Mx 配筋中央垂直于支承 边方向，边缘平行与 板边
My配筋平行于支承边方向
– 75° > 50°时
作为宽度 b，计算跨径
5. 横向弯矩比正板大得多
6. 支承边上的反力很不均匀，钝角角隅 处的反力可能比正板大数倍，而锐角 处的反力却有所减小，甚至出现负反 力
7. 斜板的受力行为可以用Z字形连续梁来 比拟
8. 斜板的扭矩分布很复杂，板边存在较大 的扭矩
三、斜板桥的钢筋布置及构造 特点
1. 桥梁宽度较大时，纵向钢筋，板中央垂 直于支承边布置，边缘平行于自由边布 置；横向钢筋平行于支承边布置。
sin(

)

M2
cos2 (

)
[ M1 sin cos M2 cos cos( )]}
My

1
sin
{M1 sin2

M2
cos
sin(
)
[ M1 sin sin( ) M2 sin( ) cos( )]}
纵横向钢筋配置成直角时
一、弯桥的受力特点
1.由于曲率的影响，梁截面在发生竖向弯曲时， 必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致梁 的挠曲变形，称之为“弯—扭”耦合作用；
2. 弯桥的变形比同样跨径直线桥大，外边缘的 挠度大于内边缘的挠度，曲率半径越小、桥 越宽，这一趋势越明显；
3.弯桥即使在对称荷载作用下也会产生较大的 扭转，通常会使外梁超载，内梁卸载；

简支静定曲梁 简支超静定曲梁 全抗扭支承连续梁 中间点铰支承连续梁 抗扭、点铰交替连续梁
3.弯桥即使在对称荷载作用下也会产生较大的 扭转，通常会使外梁超载，内梁卸载；
4.弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧 变大，内侧变小的倾向，内侧甚至产生负反 力；
5.弯桥的中横梁，是保持全桥稳定的重要构件， 与直线桥相比，其刚度一般较大；
6.弯桥中预应力效应对支反力的分配有较大影 响，计算支座反力时必须考虑预应力效应的 影响。
充分锚固住，应加强锐角处桥台顶部的 耳墙，使它免遭挤裂。
第二节 整体式斜板桥的计算
• 计算方法根据对各向同性斜板的分析而 获得
• 斜交板挠曲微分方程至今无法求解，求 解多用差分法。
• 利用差分法、有限元法和模型实验对斜 板进行大量分析，提供了相应的数表
一、粗略简化方法
1. l1.3b， 50°时
二、活载内力计算
1. 以斜跨长作为正桥跨径进行板的内力分
析，求出跨中弯矩的最大值
M
0 y
2. 根据斜交角与活载类型查表得弯矩折减
系数
K
a y
斜板板跨中央和自由边中点的斜向弯矩
Mya KyaMy0
3. 按活载类型查表得正板桥的横向弯矩系
ห้องสมุดไป่ตู้
数
K
a x
和扭矩系数
K
0 xy
正板跨中截面的横向弯矩和扭矩
端部，路自由端 b／5的
宽度范围内，均假定产 生与中部的正弯矩同等 大小的负弯矩，必须配 置负弯矩钢筋
二、均布荷载作用下的内力
1. 正交方向上单位板宽上的主弯矩表示成
M1 K1ql2 M2 K1ql2
K：两个主方向的 弯矩系数 ，根据 斜角查表

技进步和创新发展。
同济大学桥梁研究的前景与
05
展望
同济大学桥梁研究的发展方向
智能化与数字化
利用先进技术提升桥梁设计、施 工和监测的智能化水平，实现数
字化管理和运维。
绿色环保
注重环保材料和节能技术的应用 ，降低桥梁建设对环境的影响，
推动可持续发展。
创新与跨界融合
鼓励跨学科合作与创新，将桥梁 工程与其他领域如机械、电子、 材料科学等相结合，提升桥梁性
能和功能。
同济大学桥梁研究对未来发展的影响与贡献
1 2 3
引领行业进步
同济大学在桥梁研究领域的领先地位将推动整个 行业的技术进步和革新，提升中国桥梁工程在国 际上的竞争力。
促进经济发展
高质量的桥梁建设将助力地区和国家的经济发展 ，缩短交通时间，提高物流效率，促进区域协同 发展。
保障公共安全
同济大学对桥梁安全性的深入研究将提升桥梁的 耐久性和稳定性，为公众提供更加安全的交通环 境。
《桥梁同济大学》 PPT课件 (2)
目录
• 桥梁的历史与发展 • 同济大学的桥梁研究与设计 • 著名桥梁案例分析 • 未来桥梁发展趋势与挑战 • 同济大学桥梁研究的前景与展望
01
桥梁的历史与发展
古代桥梁
01 木桥
以木材为主要建筑材料，结构简单，建造方便。
02 石桥
采用石材建造，坚固耐用，但建造周期长且难度 大。
02 同济大学在桥梁研究方面注重国际合作与交流， 积极参与国际学术交流活动，与国际知名学者和 机构建立了广泛的合作关系。
02 同济大学在桥梁研究方面拥有先进的实验设备和 实验室，为研究提供了强有力的支撑和保障。
03
著名桥梁案例分析

2.永久防护：从拉索钢材下料到桥梁建成长期使用期间，应做永久防护。 目前一般采用PE套管法，即采用碳黑聚乙烯在塑料挤出机中旋转挤
包于拉索上而形成的热挤索套防护拉索方法。
四.斜拉索
PE套管法的优点： 1.在设计寿命期限内能抗循环应力 引起的疲劳。 2.在聚乙烯树脂中加碳黑能有效抵 抗紫外线的侵蚀。 3.与灌浆材料和钢材无化学反应。 4.在运输、装卸、制造、安装和灌 注时能抗损坏。 5.能防止水、空气和其他腐蚀物质 的入侵。
第1节段就位
二.索塔
钢塔柱间连接与定位
钢塔柱节段吊装
三.主梁
二、主梁的施工
主梁的施工可采用顶推法、平转法、 支架法、悬臂法等进行施工。
在考虑施工方法时，必须充分利用斜 拉桥结构本身的特点，在施工阶段就充分发挥 斜拉索的作用，尽量减轻施工荷载，使结构在 施工阶段和运营阶段的受力状态基本一致。
三.主梁
三.主梁
苏 通 大 桥 钢 箱 梁
三.主梁
施苏 工通
大 桥 钢 箱 梁
三.主梁
武汉白沙州大桥主桥钢箱梁拼装
四.斜拉索
一、拉索种类与构造
每 一 根 拉 索 都 包 括 钢 索 和 锚 具 两 大 部 分 。 钢 索 承 受 拉 力 ， 设 置 在 钢 索 两 端 的 锚 具 用 来 传 递 拉 力 。 钢 索 作 为 斜 拉 索 的 主 体 主 要 有 如 下 几 种 形 式 。
三.主梁
云阳汤溪河桥位于四川省云阳县，是我国第一座试验 性斜拉桥。边跨采用支架现浇施工。
三.主梁
三.主梁
悬臂法：一般是先在塔柱区，现浇一段放置起吊设备的起始梁段。然后用起吊 设备从塔柱两侧对称安装节段，使悬臂不断伸长直至合拢。
南 京 二 桥 悬 臂 法

桥来计算 Mx 配筋中央垂直于支承边方向，边缘平
行与板边 My配筋平行于支承边方向
第25页/共128页
3. L<0.7b， >50°时 作为宽度 b，计算跨径 a 的矩形板桥来 计算 Mx 配筋平行与板边 My配筋平行于支承边方向
第26页/共128页
4. 局部加强钢筋 • 不论哪种情况，在边缘端部，路自由 端 b／5的宽度范围内，均假定产生与 中部的正弯矩同等大小的负弯矩，必 须配置负弯矩钢筋
第27页/共128页
二、均布荷载作用下的内力
1. 正交方向上单位板宽上的主弯矩表示成
M1 K1ql 2 M2 K1ql 2
K：两个主方向的 弯矩系数 ，根据 斜角查表
第28页/共128页
2. 钢筋方向的弯矩通过坐标转换获得
Mx
1
sin
{M1
cos
sin(
)
M2
cos2 (
)
[ M1 sin cos M2 cos cos( )]}
3. 在对称荷载作用下，同一根主梁上的弯矩不对称，弯矩峰值向钝角方向 靠拢，边梁尤其明显；
4. 横梁和桥面的刚度越大，斜交的影响就越大，斜桥的特征就越明显。
第39页/共128页
二、斜梁桥常用计算方法
• 结构力学单梁计算+横向分布理论 • 计算正桥内力 斜桥修正系数
• 修正的G-M法 • 修正的铰接板法 • 杆系梁格理论
5. 负横弯向矩弯矩比正板大得多
6. 支承边上的反力很不均匀，钝角角隅 处的反力可能比正板大数倍，而锐角 处的反力却有所减小，甚至出现负反 力
第13页/共128页
7. 斜板的受力行为可以用Z字形连续梁来比拟 第14页/共128页