桥梁工程第5章1 PPT

南京工业大学土木工程学院2008-5-30第5章其它类型桥梁简介5.1.1刚构桥的类型与构造特点1.刚架桥的类型 刚架桥是由梁式桥跨结构 与墩台(支柱或板墙)刚性连接 而形成整体的结构体系。

按结构体系可分为单跨或 多跨的刚架桥；多跨刚架桥 将主梁做成 连续式 或非连续 式；若每跨中均设铰或悬挂 简支梁，则形成T形刚架桥或 带挂梁T形刚架桥。

按结构支 承可分为铰支承刚架桥和固 定支承刚架桥。

刚架桥的支柱为直柱式称 门形刚架桥，为斜柱式称斜 腿刚架。

1 2008-5-305.1刚构桥的类型、构造及计算要点 5.1.1刚构桥的类型与构造特点 5.1.2刚构桥的计算要点 5.2 斜拉桥的类型、构造及计算要点 5.2.1斜拉桥的类型及构造特点 5.2.2 斜拉桥的计算要点 5.3 悬索桥的类型、构造及计算要点 5.3.1 悬索桥的类型及其构造特点 5.3.2 悬索桥的计算要点上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧返回上一页 下一页2南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧2.刚架桥的受力特点 在荷载作用下，刚架桥的支承处会产生较大的水平推力，当采 用固端支承时，其支柱要承受较大的弯矩，基础不仅要承受较大 推力，还要承受固端弯矩，各种因素引起的附加内力较大 ，但 其主梁的弯矩较小；采用铰支承虽然可免除固端弯矩，减小附加 内力，但铰的构造和施工复杂，养护麻烦。

为了抵抗水平反力，可用拉杆连接两根支柱的底端，或做成封 闭式刚架。

对于单跨刚架桥，可采用其主梁两端外伸悬臂，或外伸悬臂端 简支在桥台上的结构方式，以减小支柱承受的弯矩和水平反力； 对于多跨刚架桥，应尽量采用等跨布置，使相邻跨的水平推力 相互抵消，在边跨采用与单跨刚架桥相同的结构方式，以达到同 一目的； 刚架桥可以全部采用钢筋混凝土或预应力混凝土建造，也可以 采用预应力混凝土的主梁和钢筋混凝土的支柱。

上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 3T形刚架桥 T形刚架桥实际上是一种具有悬臂受力特点的梁式桥，是非推 力体系，与一般刚架桥的受力体系根本不同，带挂梁的T形刚架 桥还是静定结构。

T形刚架桥特别适宜采用双悬臂平衡施工。

在施工过程中和恒载作用下，其两侧悬臂的弯矩近似相等， 支柱仅承受压力，柱底也仅有竖向反力，只是在活载作用时才 产生弯矩。

主梁跨中设铰或悬挂简支梁会有效地减小或免除各种因素引 起的附加内力，但使桥面接缝增多，车辆通过时易引起对桥梁 的冲击作用，不利于高速行车；且剪力铰的结构复杂，养护麻 烦。

因此将主梁做成连续梁更为合理，或每隔数跨设一孔跨中 带悬挂简支梁的主梁，以此作为较长的多跨刚架桥的伸缩缝。

上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 4斜腿刚架桥斜腿刚架桥的受力更接近于拱式桥，通常做成悬臂式，其主梁 外伸并简支于桥台上，使主梁特别是斜支柱所受的弯矩比门形刚 架桥大为减小，但增大了支承处的推力；由于其斜支柱较长，主 梁跨度缩短了，但较小的主梁跨度可跨越更大距离。

单跨斜腿刚架桥多用于跨越深谷和其它道路的立交。

采用多跨斜腿刚架桥时，相邻跨的斜腿构成V形支承并与主梁 刚结，刚架桥的主梁通常则是连续的。

多跨斜腿刚架桥宜采用等跨布置，以便相邻跨的水平反力可相 互抵消，减轻水平推力对基础的作用；其边跨为外伸主梁简支于 桥台上。

V形支承式桥墩可固结，也可铰结在墩基础上。

上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 53.刚架桥的构造—主梁截面类型刚架桥的主梁截面形式与梁式桥相 同，可采用(图5-2)所示的各种型式。

主梁在纵向的变化可采用等截面、 变宽截面和变高截面等。

为了适应内力的变化和施工方便， 主 梁 可 分 段 采 用 几 种 不同 的截 面 型 式。

例如，主梁跨中段采用肋式，支 承段采用箱形截面。

跨度较小时宜采 用等高的主梁，以方便施工；跨度较 大时多采用变高度主梁，其底缘线型 可以是直线形、折线形、曲线形和曲 线 加 直 线 等 ； 根 据 梁 内力 的分 布 情 况，按等强度原则选定。

在底缘线转 折处，一般宜设置横隔板(图5-3)。

2008-5-30上一页 下一页6南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧1南京工业大学土木工程学院2008-5-303.刚架桥的构造—支柱刚架桥的支柱有薄壁式和柱 式(图5-4a、b)。

柱式又分单柱式和多柱式。

多柱式的顶部通常都用横梁相 连，形成横向刚架，以承受横 向的作用力。

当支柱较高时， 尚应在其中部用横撑将各柱连 接起来。

当桥梁很高时为了增 加横向刚度，可将支柱做成横 向斜支柱（图5-4c)。

支柱的横截面可以采用实体 矩形、工字形或箱形等，但应 与主梁截面相配合，其腹板也 应与主梁腹板布置相一致，以 便直接传力。

2008-5-303.刚架桥的构造—节点受力刚架桥支柱与主梁相连接处称为节点。

节点必须具有强大的刚度，以保证主梁和支柱的刚性连接，门 形刚架的端节点和主梁(或支柱)相连接的截面承受很大的负弯 矩，因此在节点内缘混凝土承受很大的压应力。

节点外缘由钢筋承担很大的拉力。

如图5-5所示，压力和拉力 形成一对强大的对角压力和拉力，使节点承受劈裂作用。

因此节 点的构造布置和钢筋配置应格外注意防止劈裂发生。

图5－4刚架桥支柱类型 a)薄壁式支柱；b)柱式支 柱；c)斜柱式支柱图5－5 隅节点受力示意图 上一页 下一页7 2008-5-30上一页 下一页南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 8南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧3.刚架桥的构造—节点梗胁板式刚架桥,可在节点内缘加梗胁 (图5-6),并适当配筋,以改善其受力 状况,便利施工。

肋梁式主梁的刚架桥,其端结点常 采取以下方式加梗胁(图5-7)： a.仅桥面板加梗胁； b.仅梁肋加梗胁； c.两者均加梗胁。

必要时主梁底缘可加设底板，使结 点附近的主梁变为箱形截面(图57d)。

支柱采用与主梁相同的方法处理。

2008-5-303.刚架桥的构造—箱形截面节点当主梁和支柱都是箱形截面时，节点常采用三种型式(图58)： a.仅在箱形截面内设置斜隔板，斜隔板传力直接，抵抗对角 压力最为有效， 虽施工简单，但主筋较难布置； b.设支柱隔板和主梁隔板，其传力间接，受力状况较差，但 构造布置和施工较简单； c.设支柱隔板、主梁隔板和斜隔板,这样的节点刚强可靠。

有时节点做成实体的,以保证其强大的刚性,并简化施工。

图5－6 板式刚架桥隅节点处的梗胁图5－7 刚架桥肋梁式主梁加梗胁的类型上一页 下一页南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 9 2008-5-30图5－8 刚架桥箱形截面主梁节点类型上一页 下一页10南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧3.刚架桥的构造—中柱节点多跨刚架桥的中柱和斜 腿刚架桥的斜支柱与主梁 相交的节点，根据截面型 式的不同，可以采用多种 类型。

图5-9所示为常用 的几种类型。

3.刚架桥的构造—节点配筋关于节点的配筋，若采用普通钢筋混凝土，必须要有足够的连 续钢筋绕过节点外缘(图5-10a)，对于受力较大的节点，在对角 力的方向要设置受压钢筋，在与对角力相垂直的方向要设置防劈 裂钢筋，避免节点混凝土出现劈裂和节点外缘产生过宽的受拉裂 缝。

如果是预应力混凝土刚架桥，与节点相邻截面的预应力钢筋 宜贯穿节点，并在节点内交叉后锚固在梁顶和端头上(图510b)。

图5－9 刚架桥支柱与主梁相交节点的类型图5－10 刚架桥梁柱节点钢筋和预应力筋设置 上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 11a)边支柱与主梁相交节点；b)斜支柱与主梁相交节点 上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 122南京工业大学土木工程学院2008-5-303.刚架桥的构造—主梁与支柱配筋为了承受预应力钢筋锚头下面的局部应力，钢筋锚头的区段内 需设置相应的箍筋或钢筋网。

对于加设梗胁的节点，需设置与梗胁外缘相平行的钢筋。

主梁的配筋与连续梁相似，支柱的配筋应考虑轴向压力和弯矩 的影响 。

3.刚架桥的构造—铰支承若刚架桥采用铰支承，需设置铰支座。

常用的铰支座有：铅板铰、钢铰和混凝土铰。

铅板铰利用铅容易产生变形的特点实现铰的转动作用，其承压 强度不高，一般仅容许承受100～150N／mm2的压应力。

其造价比 混凝土铰高，养护也较费事。

钢铰支座通常用铸钢制成，其构造与梁桥固定支座相同。

混凝土铰是在需要设置铰的位置将混凝土截面陡然减小(称为 颈缩)，使该截面刚度很小，抗弯能力很低，结构在该处可出现 转动，以此实现铰的作用。

其转动能力有限，转角过大时会在铰颈截面产生裂缝。

通常铰 颈截面仅设置细直径的纵向钢筋或斜放的纵向钢筋，以分担剪 力，阻止产生的铰颈裂缝延伸；铰颈截面两侧的支柱和基础内需 设置钢箍状、炉篦状、螺旋状或网状防劈裂钢筋，使混凝土铰能 充分发挥其抗压能力。

上一页 下一页 返回2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 14上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 135.1.2刚构桥的计算要点1.刚架桥的主要结构尺寸 刚架桥的主要结构尺寸包括主梁跨度和高度、支柱高度和其截 面高度，以及桥的横向宽度。

主梁和支柱的刚度比决定了刚架结构的变形特征与内力分布。

当主梁和支柱的刚度比很大时，支柱相对柔细，故支柱承担的弯 矩和主梁端部负弯矩均很小，主梁跨中正弯矩则很大，趋于简支 梁的情况； 如果此刚度比很小，则支柱承担的弯矩和主梁端部负弯矩增 大，跨中正弯矩减小，趋于固端梁情况。

刚度比还影响对基础的水平推力和结构附加内力的大小。

1.刚架桥的主要结构尺寸主梁或支柱的刚度主要与其梁高或支柱截面高度有关。

刚架桥 的主梁高度一般取其跨度的1/7～1/30，大跨度预应力刚架桥多 采用其跨度的1／30～1／40。

当采用变高度梁时，梁柱节点处梁 高可为跨中梁高的1.2～2.5倍，甚至更高。

加大节点处梁高，可 使正弯矩和正弯矩区减小，主梁大部分承受负弯矩，使大多数预 应力筋布置在梁的顶部，构造和施工均较简单。

支柱在纵向的截面高度采用其高度的1／8～1／15，支柱较高 时用较小的比值，较矮时用较大的比值。

支柱在桥横向的尺寸要 和主梁相配合，并考虑桥的横向刚度和稳定后确定。

上一页 下一页2008-5-30 南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 15 2008-5-30上一页 下一页南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧 161.刚架桥的主要结构尺寸刚架桥主梁和支柱截面的其它尺寸需考虑普通钢筋和预应力筋 的布筋要求、预应力筋的锚固及其它构造要求确定，可参考梁式 桥结构的截面尺寸选用。