同济斜弯桥课件第五讲

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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。
8
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。
9
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。
10
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）。

向分配影响线
3)分别计算跨中和支点断面的横向分布系数 4)在乘以横向分布系数后的剪力影响线上加载，
计算支点截面的剪力
3. 跨中剪力计算
跨中截面剪力有所增大，但是不控制设计。可 以近似地按正桥计算后，乘以系数：
1
60
4. 设计计算时的其它要点
1. 斜梁中最大弯矩向钝角方向偏移，在跨中 梁两侧各l/8范围内均按最大弯矩考虑

j jZ N1
1， 2
kca

j jZ N1

1 2

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2
j Z
N1
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N1

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kab

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(1
2a l
ctg ) 2 (1
2a l
ctg

)
2


Z IQ ( l )3， j I R
I 2a
第七章 斜弯桥计算分析简介
概述
一、斜弯桥的应用情况
1、高等级公路改变了原来路与桥的关系 2、城市立交的大量建设需要异性桥梁 3、设计手段的发展使设计水平提高 4、国外二十世纪六七十年代到达高峰，国内
八九十年代是研究高潮
漳龙高速公路
弯拱桥
弯连续刚构
天目路立交
南浦大桥东引桥
概述
二、计算方法
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

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。

• 随斜角的增大，纵向弯矩减小、而扭矩增大
第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞
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3. 连续单梁
• 全抗扭支承连续斜梁
• 中间点铰支承连续斜梁
• 竖向荷载作用下两者在剪力和弯矩相差不大， 中间点铰支承时扭矩比全抗扭支承大。
• 在扭矩荷载作用下，采用中间点铰支承，各项 内力均比全抗扭支承大得多。
第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞
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ctg

其中：
1 D
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第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞
5
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桥梁工程（上）
第七讲 斜弯桥设计分析简介
第五节 斜梁桥常用计算方法
同济大学桥梁工程系 石雪飞
2013年6月
二、斜梁桥常用计算方法
• 计算模型特点
– 装配式斜梁桥恒载直接按照斜长简支梁计算 – 活载要考虑空间效应
• 斜梁桥计算是空间问题，计算方法有两种思路
– 将空间问题简化为平面问题求解 – 直接按空间问题求解，或进行适当简化求解
2) 本法修正系数的取值为集中荷载和均布荷载作用时 的平均值；
3) 只计算中梁和边梁的弯矩，其它梁的弯矩可以按直 线内插；
第七讲 斜弯桥设计分析 石雪飞
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• 具体做法：
1.以斜跨长为正桥的计算跨径，用G-M法计算 2.假中定梁斜和梁边桥梁为的各弯向矩异M性以4平及JJxy行横四梁边弯形矩板M，c 计算：

（1）结构体系比选； （2）跨径划分； （3）主梁的结构形式； （4）主塔的结构形式； （5）拉索的布置； （6）构造细节设计。
➢根据塔梁墩连接形式进行结构体系选定 悬浮体系、半悬浮体系、塔梁固结体系和刚构体系。
可提高抗裂性能。
➢ 4、通过调整索力，对主梁内力进行调整，可以得到最优恒 载内力状态。
➢ 5、可以采用传统施工方法，如悬臂施工等。
§ 8.2 斜拉桥的构造
主梁
➢ 斜拉桥主梁按材料不同分：
（1）钢梁（钢斜拉桥） （2）混凝土梁（混凝土斜拉桥） （3）结合梁（结合梁斜拉桥） （4）混合梁（混合梁斜拉桥）
风嘴形实体或厚边板传递，垂直分力则需要在斜腹板内设置预应力筋来 抵抗。适用于双索面斜拉桥。
§ 8.2 斜拉桥的构造
塔梁索锚固体系
➢斜拉索在梁上的锚固方式
➢5、梁底锚固式 锚固简单，在肋中按斜拉索的倾角设置管道，拉索通过管道
锚固在梁底。适用于双索面斜拉索。
§ 8.3 斜拉桥的设计构思
➢ 斜拉桥设计构思应根据工程的经济性、适用性，同时兼顾美学 效果，内容包括：
• 塔墩固结，塔梁分离，主梁除两端支承于桥台处，全部用斜 拉索吊起，其结构形式相当于在单跨梁加斜拉索。
• 特点：可减少主梁在支点的负弯矩，但须施加横向约束。缺点 是：悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，成桥后解除临时 固结时，主梁会发生纵向摆动。为防止纵向漂浮体系斜拉桥 产生过大的摆动，十分有必要在斜拉桥塔上的梁底部位设置 高阻尼的主梁水平弹性限位装置。
莱茵河上最早的斜拉桥（德）
15~30m（混凝土斜拉桥） 30~60m（钢斜拉桥）
§ 8.2 斜拉桥的构造
斜拉索
➢2）斜拉索的布置
➢ 索距布置分为稀索和密索两种形式。

THANKS
感谢观看
复合材料
利用复合材料如碳纤维、玻璃纤维等，增强斜交板桥的结构性光纤等，实现斜交板桥的自适应调 节和智能化监控。
新技术的应用
数值模拟技术
01
利用数值模拟技术进行斜交板桥的结构分析和优化设计，提高
设计效率。
3D打印技术
02
应用3D打印技术制造斜交板桥的预制构件，实现个性化定制和
快速建造。
健康监测技术
03
采用无线传感器网络和大数据分析等健康监测技术，实时监测
斜交板桥的结构状态，为维修保养提供科学依据。
绿色环保设计
节能设计
优化斜交板桥的结构设计，降低能耗和资源消耗，实现节能减排 。
生态保护
在斜交板桥的设计中考虑生态保护，减少对周边环境的破坏和污 染。
可再生能源利用
利用太阳能、风能等可再生能源为斜交板桥供电，实现绿色能源 利用。
景观桥梁
为了满足景观要求，一些 景观桥梁也采用斜交板桥 结构，以增加桥梁的美观 性。
02
斜交板桥的设计与构造
设计原则
结构安全
斜交板桥的设计应确保 结构安全，满足承载能
力和稳定性要求。
经济性
在满足安全性和功能性 的前提下，应尽量降低 斜交板桥的造价，提高
经济性。
耐久性
斜交板桥的设计应考虑 材料的耐久性和防腐性 能，以延长桥梁的使用
寿命。
环保性
设计时应考虑斜交板桥 对环境的影响，尽量减 少对周围生态环境的破
坏。
构造材料
混凝土
混凝土是斜交板桥的主要构造材 料，具有抗压强度高、耐久性好
等优点。
钢材
钢材用于斜交板桥的支撑结构和连 接部位，具有强度高、塑性好等优 点。

轴线
FR B
A
MM 图图
O
② 符号规定
M－使杆微段愈弯的弯矩为正 FS，FN－正负符号规定同前
③ 画弯矩图
与弯矩相对应的 点，画在横截面 弯曲时受拉一侧
10kN/m 4m
2.5m
RB 解：1、支反力
B
Y 0, RA RB 20 10 4 0
MB 0, 10 4 2 205 40 RA4 0
RA 35 (kN); RB 25 (kN).
2、画内力图
x CA段：剪力图为一条水平线；
25
弯矩图为一条斜直线
AB段：剪力图为斜向下的斜直线； 弯矩图为下凸的二次曲线。
3、简易法作内力图：
利用微分关系定形，利用特殊点的内力值来定值 利用积分关系定值
基本步骤： 1、确定梁上所有外力（求支座反力）；
2、分段 3、利用微分规律判断梁各段内力图的形状； 4、确定控制点内力的数值大小及正负； 5、画内力图。
控制点:端点、分段点（外力变化点）和驻点（极值点）等。
作图时应注意结合以下几点 * 集中力处——剪力图有突变，突变值等于集中力的大小；弯矩图有折角。
-qa2/2
M
x
解：求支反力 FAY
qa ; 2
FDY
qa 2
左端点A：
F
qa ;M 0
s2
B点左：
F s
qa 2
;M
1 2
qa 2
B点右： F qa ; M 1 qa2
s2
2
C点左： F
qa ;M
1
qa 2
s2
2
M 的驻点：F 0 ; M 3 qa2
s
8
C点右：F qa ; M 1 qa2

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
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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

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六、斜梁格法
基本思路
– 将桥面比拟成由纵梁与横梁组成的梁格， – 全桥只有一根与主梁垂直的横梁， – 不考虑主梁与横梁的抗扭刚度
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1. 横向分配系数的计算公式
1)三根主梁时
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求解思路
取中间横梁为脱 离体，用力法 求解
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• 正交横梁斜梁桥的横向分布性能比斜交 横梁斜梁桥好，并且横向刚度越大，横 向分布性能越好；
• 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；
• 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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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
– 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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• 斜板桥在运营过程中，在平面内有向锐 角方向转动的趋势，如果板的支座没有 充分锚固住，应加强锐角处桥台顶部的 耳墙，使它免遭挤裂。
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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
3. 跨中剪力计算
跨中截面剪力有所增大，但是不控制设计。 可以近似地按正桥计算后，乘以系数：
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2020/10/19
4. 设计计算时的其它要点
– 斜梁中最大弯矩向钝角方向偏移，在跨中 梁两侧各l/8范围内均按最大弯矩考虑
– 对于小跨径斜桥，其它截面弯矩仍可按二 次抛物线内插
– 剪力包络图可近似地采取支点值与跨中值 的直线连接图形

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