桥梁工程上册考试总结_桥梁工程学习总结
桥梁工程上册考试总结由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“桥梁工程学习总结”。
1.桥梁四个基本组成: 上部结构:在线路中断时跨越障碍的主要承重结构,是桥梁支座以上跨越桥孔的总称。下部结构:桥墩、桥台、基础。桥墩和桥台支撑上部结构并将其传来的恒载和车辆 等活载再传至基础的结构物。基础:桥墩和桥台底部的奠定部分称为基础。支座:设在墩台顶,用于支承上部结构的传力装置,它不仅要传递很大的荷载,并且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位。附属设施:桥面系、伸缩缝、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡。
2、水位:低水位:苦水季节的最低水位高水位:洪峰季节河流的最高水位设计水位:桥梁设计中按规定的设计洪水频率值所得的高水位通航水位:各级巷道中,能保持船舶正常航行时的水位
3、净跨径:设支座的桥梁:相邻两墩、台身顶内缘之间的水平距离无支座的桥梁:上下部结构相交处内缘间的水平净距总跨径:多孔桥梁中各孔净跨径的总和。(∑lo)反映了桥下宣泄洪水的能力。
计算跨径: 设支座桥梁:相邻支座中心的水平距离不设支座的桥梁:上下部结构的相交面的中心的水平距离 标准跨径:梁式桥、板式桥 以两桥墩中线之间桥中心线长度,或桥墩中线与桥台台背前缘线之间桥中心线长度为准。拱式桥和涵洞以净跨径为准。桥梁全长:有桥台:两岸桥台翼墙尾端间的距离 无桥台:桥面系行车道长度(L)桥下净空:为满足通航需要和保证桥梁安全而对上部结构底缘以下规定的空间界限桥梁建筑高度:上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。容许建筑高度:线路定线中所确 定的桥面高程,与通航净空界限顶部高程之差桥面净空:桥梁行车道 人行道上方应保持的空间界限 行车道板计算模型:单向板,双向板,悬壁板,铰接板
剪力铰:一种传递竖向剪力,但不能传递水平推力和弯矩的连结构造
斜拉桥: 由塔柱、主梁和斜拉索组成。受力特点:受拉的斜索将主梁多点吊起,并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱,再由塔柱基础传至地基,基本以受压为主。施工方法:工厂预制和现场防护
悬索桥:承载系统由缆索、塔柱和锚定三部分组成,缆索为主要承重结构。可分为:地锚式悬索桥、自锚式悬索桥(先梁后揽的施工方式)。有桥梁中悬索桥刚度最小是柔性结构,只有梁式桥无水平反力
桥梁平面设计原则;a、小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的总走向;B、特大桥、大、中桥桥位,原则上应服从路线走向,桥、路综合考虑C、为满足水文、线路弯道等要求,可设计斜桥和弯桥;D、桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等,均应满足相应等级线路的规定。
桥梁纵断面设计:桥梁总跨径、桥梁分孔、桥道高程确定(流水净空、通航净空要求、跨线桥桥下交通要求)
关于纵坡的规定:既利于交通,美观效果好,又便于桥面排水1.单向或双向坡度的桥梁,对于不太长的小桥,可以做成平坡桥
2、桥上纵坡不宜大于4%
3、桥头引道纵坡不宜大于5%
4、位于市镇混合交通繁忙处的桥梁,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得3%,并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线
7、桥梁总跨径设计原则:顺利泄洪;流冰、船只、排筏顺利通过;不致引起河道、河岸的不利变迁;避免桥前雍水而淹没农田和房屋;不能因总跨径缩短而引起的河床过度冲刷对浅基础带来的不利影响。
8、桥梁分孔:经济、通航、冲刷、地形、受力、地质、战备
9、桥梁横断面设计:主要取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横截面得形式。桥面宽度决定于行车和行人的交通需要
10、桥梁设计于建设程序: 前期工作:1“预可”阶段2“工可”阶段;正式设计:
3、初步设计
4、技术设
5、施工图设计
11、桥梁纵坡的原因和目的:有利于排水,桥梁立面布置所必需 1 作用:引起桥涵结构反应的各种原因的统称。
性质不同的两大类:一类是直接是加于结构上的外力,如车辆、结构自重; 另一类是以间接形式作用于结构上,如地震、墩台变位、混凝土收缩徐变。按结构反应情况分;静态作用、动态作用
按时间变化情况分:永久作用:在结构使用期间,其量值不随时间变化,或其变化值与平均值相比可以忽略不 计的作用。包括结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、水的浮力、。和基础变位作用 可变作用:在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。包括汽车荷载,汽车冲击力,离心力,制动力,汽车引起的土侧压力,人群荷载,风荷载,流水压力,冰压力,温度作用,支座摩阻力
偶然作用:在结构使用期间出现的概率很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用,它包括地震作用、船舶或漂流物撞击力和汽车撞击作用
2、汽车荷载:由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成,两者的作用不得叠加3.车道荷载:均布荷载+集中荷载,用于桥梁结构的整体计算;车辆荷载为一辆总重550㎏的标准车。车道荷载用于桥梁结构的整体计算,车辆荷载用于桥梁结构的局部加载时计算
3、冲击作用:汽车以较高速度驶过桥梁时,由于桥面不平整、发动机震动等原因,会引起桥梁结构的震动,从而造成内力增大的动力效应。汽车荷载冲击力即为汽车荷载
冲击系数μ:在计算中采用静力学的方法来考虑,即引入一个竖向动力效应的增大系数——冲击系数μ,来计及汽车荷载的冲击作用,汽车荷载的冲击力即为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
汽车冲击力 冲击力可以不予考虑的情况1.重力式墩台不计冲击力2.填料厚度(包括路面厚度)等于或大于0.5m的拱桥、涵洞不计冲击力。
布载方式1.横向布置在人行道净宽内2.纵向布置:最不利布载位置3.人行道板应以4kN/m2 的荷载进行检算,4.人群作用于栏杆上的水平推力按0.75kN/m考虑,5.作用于立柱和扶手的竖向力按1.0kN/m考虑。
作用的确定与选用须考虑以下因素1.作用的种类、型式、大小的确定是否得当,既关系到桥梁的安全,也关系到桥梁建设的投资2.桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用3.主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性4.对长、短桥跨的不同影响 以可靠理论为基础的概率极限状态设计法设计:承载能力极限状态,正常使用极限状态
极限状态:整体结构或构件的某一特定状态,超过这一状态界限结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能要求。承载能力极限状态:体现桥涵结构的安全性,正常使用极限状态设计则体现使用性和耐久性 桥涵结构设计分为持久状况、短暂状况、偶然状况
持久状况:桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况,必须做承载能力和正常使用极限状态设计短暂状况:桥涵施工过程承受临时性作用;一般只做承载能力极限状态设计,必要时才做正常使用极限状态设计偶然状况:只做承载能力极限状态设计
代表值1.永久作用应采用标准值作为代表值。2.可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。3.承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值为可变作用的代表值。4.正常使用极限状态按短期效应(频遇)组合设计时,应采用频遇值为可变作用的代表值;5.按长期效应(准永久)组合设计时,应采用准永久值为可变作用的代表值。6.偶然作用取其标准值为代表
承载能力极限状态设计是以塑性理论为基础,其设计原则即:荷载效应最不利组合的设计值与重要性系数的乘积,必须小于或等于结构抗力的设计值。
承载能力极限状态下有两种作用组合:基本组合和偶然组合 基本组合:永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合(基本组合中各类作用效应分为三部分:
一、永久作用效应,二、可变作用效应为主导;
三、可变作用效应补充部分)偶然组合:永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合,多个偶然作用不同时参与组合。
正常使用极限状态是以弹性理论或弹塑性理论为基础。分为短期和长期效应组合 短期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合即对应于短暂状况的设计要求,长期效应组合为永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,即对应于持久状况的设计要求
桥面布置原则:应根据道路等级、桥梁宽度、行车要求等条件确定。分为以下几种:1.双向车道布置——车速较低,易造成交通滞流2.单向车道(分车道)布置——交通量大的桥梁:做法:上下行桥梁分离、分隔带,可提高行车速度,便于管理3.多层桥面布置——充分利用桥梁的承载能力,可提高行车速度,桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩缝、人行道(或安全带)、缘石、栏杆和灯柱、桥梁护栏等构造
桥面铺装作用:保护桥面板不受车辆轮胎(或履带)的直接磨耗;防止主梁遭受雨水的侵蚀;能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用 桥面铺装与主梁的关系:1.铺装层对主梁受力有一定帮助作用2.当使用卷材防水时,桥面铺装必须配筋
桥面铺装类型:泥结碎石、沥青表面处治、水泥混凝土、沥青混凝土、改性沥青混凝土、环氧沥青混凝土、ERS钢桥面铺装、钢纤维砼铺装
桥面横坡 做法(桥面横坡一般1.5%~3%):1.盖梁顶设横坡:适用于板桥和肋板式梁桥2.三角垫层:适用于装配式桥梁,桥面不宽3.结构设横坡:较宽桥梁泄水管设置数量 1.i>2, l2, l>50 时12-15设米一个;3.i
桥面防水功用及设计要求:功用:保障桥面行车通畅、安全,防止桥面结构受降水侵蚀
设计要求:对于防水程度要求高,或桥面板位于受拉区而可能开裂的桥,应设计防水层 防水层的类型:沥青涂胶下封层;高分子聚合物涂胶;防水卷材。
伸缩缝的类型:U形锌铁皮式伸缩缝;跨塔钢板式伸缩缝、橡胶伸缩缝装置。目前主要使用橡胶伸缩装置,其可分为:纯橡胶式、板式、组合式、模数式。最大适应伸缩量大2000mm 伸缩缝作用:适应桥梁上部结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等因素影响下变形的需要,并保证车辆通过桥面是平稳。
桥梁伸缩缝 1.使用要求1.能够适应桥梁温度变化所引起的伸缩。2.桥面平坦,行驶性良好的构造。3.施工安装方便,且与桥梁结构联为整体。4.具有能够安全排水和防水的构造。5.承担各种车辆荷载的作用。6.养护、修理与更换方便。7.经济价廉
混凝土梁桥的优点和缺点1.造价低2.耐久性好3.适应性强4.刚度大5.整体性好6.便于工业化施工7.自重大8.钢筋混凝土梁常带裂缝工作
预应力混凝土梁桥的优点1.钢筋混凝土梁桥的所有优点2.预应力的作用提供了有效的连接手段3.降低梁高,跨越能力较大4.更适合于装配式桥梁
梁桥分为:钢筋混凝土梁式桥、预应力混凝土梁式桥
从承重结构横截面形式上分类,混凝土梁式桥可分为板桥、肋梁桥和箱形梁桥 按受力特点分为简支梁、连续梁和悬臂梁按施工方法分类:整体浇筑式梁桥:整体性好;预制装配式梁桥:施工方便,大量节省支架模板,不受季节性影响等优点 ;顶推法施工;悬臂施工;转体施工。按装配式结构快件划分方式的:纵向竖缝划分,纵向水平缝,纵向横向竖缝 简支梁1.施工方便2.静定体系对地基要求不高3.跨中正弯矩最大4.适合于小跨径桥梁
悬臂梁桥1.单悬臂、双悬臂2.卸载弯矩使跨中弯矩大大减小3.静定体系对地基要求不高4.跨中有接缝,行条件不好5.跨中的牛腿、伸缩缝,易损坏6.适合于中等以上跨径桥梁7.施工不方便 连续梁桥
1.恒载、活载均有卸载弯矩2.行车条件好3.超静定体系对地基要求高4.适合于中等以上跨径桥梁 T形刚构桥
1.卸载弯矩类似于悬臂梁2.适合于悬臂施工、节省支座3.其中的静定体系对地基要求不高4.跨中的牛腿、伸缩缝,易损坏5.行车条件不好6.适合于中等以上跨径桥梁 连续刚构桥
1.综合连续梁与T构的优点2.超静定体系对地基要求高3.适合于中等以上跨径的高墩桥梁 板桥的分类:(1)板桥按施工方法分类:装配式板桥,截面形式:实心板;空心板;整体式板桥,横截面形式有矩形截面、肋板式、曲线形板双向受力按静力体系进行分类;简支板桥、悬臂板桥、连续板桥
肋梁(板)式截面1.形、I形、T形2.多用于纵向分缝装配式桥梁3.适合于中等跨径简支桥梁
箱形截面1.单箱单室、单箱多室2.分离多箱3.整体性能好,抗扭惯矩大4.上下缘均可受压、适合于连续桥梁5.适合中等以上跨径桥梁6.施工模板复杂
装配式板桥的横向连接:企口混凝土铰联接(圆形、菱形、漏斗形);钢板焊接联接。简支肋梁桥上部结构:主梁(主要承重结构);横隔板(保证各主梁连成整体,提高整体刚度)桥面板(主梁的上翼缘构造,组成行车平面,承载车辆人群荷载作用)桥面构造
简支梁桥的截面形:T形梁(整体式,装配式);∏形主梁;组合梁桥 装配式简支T形梁桥:(1)桥面板横向连接构造:焊接接:;湿接接头;(2)横隔梁的横向连接构造:钢板焊接连接;扣环连接+砼接缝 组合梁桥是一种装配式的桥跨结构,即用纵向水平缝将桥梁的梁肋部分与桥面板(翼板分隔开来,使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。跨径:20 30 40m 悬臂体系桥:
1、悬臂梁桥(不带挂梁的单孔双悬臂梁桥、带挂梁的单孔双悬臂梁桥)
2、T形刚构桥(带挂梁的T形刚构桥、带铰的T形刚构桥)
T型钢构:将悬臂梁桥的墩柱与梁体固结后便形成了带挂梁或带绞的结构
连续体系桥刚构桥桥墩的类型:竖直双肢薄壁墩、竖直单薄壁墩、V形墩(或Y形柱式墩
连续体系桥的横截面形式:板式(实体截面、空心截面)T形截面、箱形截面(单箱单室、单箱双室、多箱单室、多箱多室、分离式箱形截面)
连续主梁内力:纵向受弯,纵向受剪。横向受弯。
整体式简支板桥的构造1整体式板桥的横截面形式:矩形截面、肋板式、曲线形板
2、整体式板桥常规跨径:8m以下3双向板的受力状态:其桥面宽度往往大于跨径。因此,在荷载作用下,桥面板实际上呈双向受力状态,即除板的纵向产生正弯矩外,横向也产生较大的弯矩。因此当桥面板宽较大时,除配置纵向的受力钢筋外,尚应计算配置板的横向受力钢筋4.构造要求a.钢筋直径和间距要求b.保护层厚度要求
桥面板作用:直接承受车辆轮压的混凝土板,它与主梁梁肋和横隔梁联接,保证梁的整体作用,又将荷载传递于主梁 有效工作宽度:车辆荷载产生的跨中总弯矩与荷载中心处的最大单宽度弯矩值之比a=M/m(max)横向分布系数:桥梁设计计算中通常用一个轴重的倍数m,来表示桥梁中某片主梁所承受最大荷载比值,此m称为荷载横向分布系数 荷载横向分布:对于多主梁作用在桥上的车辆荷载,如何在各主梁间进行分配,或者说各主梁如何共同分担车辆活载
荷载横向分布的计算方法:杠杆原理法:把横向结构视作在梁上断开而简支在其上的简支梁。适用于计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载
横向分布系数偏心压力法:把横隔梁视作刚性极大的梁。是用于计算有可靠横向连接,桥宽跨比B/l小于或接近0.5时的横向分布系数
铰接板(梁)法:把相邻板(梁)之间视为铰接,只传递剪力。刚接梁法:把相邻主梁之间视为刚性连接,即传递剪力和弯矩。比拟正交异 性板法:将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。预拱度:施工时预设的反向挠度
永久作用产生的挠度分为:短期和长期挠度
预拱度计算:按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值二者之和 剪力铰:是一种传递竖向剪力,但不能传递水平推力和弯矩的联结构造
剪力滞概念:宽翼缘箱形截面梁受对称垂直力的作用时,其上下翼缘的正应力沿宽度分布不均匀,这种现象叫做监利滞或减滞效应 剪力滞效应计算方法——翼缘有效宽度法
有效分布宽度定义:按初等理论公式算得的应力与其实际应力峰值接近相等的那个翼缘折算宽度
计算步骤:
1、先按平面杆系结构理论计算个界面内力
2、对不同位置的截面,用不同的有效宽度折减系数将翼缘进行折减
3、按折减后的截面尺寸进行配筋设计和应力计算
荷载增大系数:假定每片梁均达到了边梁的荷载横向分布系数mmax,引入荷载增大系数 :ξ=n*m(max)次内力:超静定结构(连续梁、连续刚构)因各种强迫变形(预应力、徐变、收缩、温度、基础沉降等)而在多余约束处产生的附加内力,统称次内力或二次内力。
预应力效应等效荷载法原理:基本假定:(1)预应力筋的摩阻损失忽略不计(或按平均分布计入);(2)预应力筋贯穿构件的全长;(3)索曲线近似地视为按二次抛物线变化,且曲率平缓 混凝土结构的收缩并不是因外力产生,而是由结构材料本身的特性引起的。混凝土收缩应变也随时间变化,其增长速度受空气温度及湿度等条件的影响。收缩方向是三维的,但在结构分析中主要考虑它沿杆件方向的变形量。
吻合束:按实际荷载下的弯矩图线形作为束曲线形,便是吻合束线形,此时外荷载与预加力正好平衡。
徐变变形:-在长期持续荷载作用下,混凝土棱柱体瞬时变形(弹性变形)后,随时间t 增长而持续产生的那一部分变形量。徐变应变:单位长度的徐变变形量。
徐变系数:自加载龄期起至某个t 时刻,徐变应变值与瞬时应变(弹性应变)值之比。任意时刻t 徐变应变与混凝土应力呈线性关系称为线性徐变理论
加载适龄期:混凝土自养护之日起至加载之日的时间间距 持续荷载时间:自加载之日起至所观察之日的时间间距
徐变次内力:超静定混凝土结构的徐变变形受到多余约束制约时,结构截面内产生的附加内力。
三种徐变理论:老化理论:不同加载龄期的混凝土徐变曲线在任意时刻,其徐变增长率相同。先天理论:不同龄期的混凝土徐变增长规律都是一样的;混合理论:兼有上述两种理论特点的理论称混合理论,老化理论比较符合早期加载情况,先天理论比较符合后期加载情况。徐变变形计算基本假定:1)不考虑结构内配筋的影响;2)混凝土的弹性模量假定为常值;3)采用线性徐变理论 徐变变形计算:1.建立微方程的狄辛格法,2、建立代数方程式的特劳斯德·巴曾法
收缩—在无荷载情况下,混凝土构件随时间缓慢变形,这种变形称为混凝土的收缩变形收缩机理:1)自发收缩:水泥水化作用(小); 2)干燥收缩:内部吸附水蒸发(大)3)碳化收缩:水泥水化物与CO2反应
徐变与收缩的影响因素1.混凝土的组成材料及配合比;2.构件周围环境的温度、湿度、养护条件;3.构件的截面面积;4.混凝土的龄期;5.应力的大小和性质。
地基沉降次内力:超静定结构当基础发生沉降而受到多余约束制约在截面产生法加内力 温度梯度-桥梁结构受到日照温度影响后,温度沿梁截面高度变化的形式
8、温度次内力:结构因受到自然环境温度的影响(升温或降温)将产生伸缩或弯曲变形,当这个变形受到多余约束时,便会在结构内产生附加内力,工程上称此附加内力为温度次内力。
温度自应力-结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时,因梁要服从平截面假定,致使截面内各纤维层的变形不协调而互相约束,从而在整个截面内产生一组自相平衡的应力,称此应力为温度自应力。
预拱度考虑因素:一期恒载;二期恒载;二次预应力、徐变收缩及温度次内力;1/2汽车活载 伸缩变形原因:气温变化,活载作用,混凝土收缩,徐变
刚构桥的类型:T形钢构、门式刚架桥、斜腿刚架桥、连续钢桥、钢构—连续组合体系
门式钢架桥类型:a、两铰立墙式刚架桥。b、两铰立柱式刚架桥 c、重型门式刚架桥
结构特点1.台身与主梁固结 2.无伸缩缝3.改善桥头行车的平顺性4.提高结构的刚性
受力特点:在竖向荷载作用下,固结端的负弯矩可部分降低梁的跨中弯矩,从而达到减小梁高的目的。
适用范围:中小跨度的跨线桥,建筑高度小
缺点1.台身(或立柱)承受轴向压力、横向弯矩、基脚处水平推力。要求有良好的地基条件,或者采用较深的基础和特殊的构造措施来抵抗水平压力的作用2.产生较大的次内力3.铰的构造比较复杂,不仅施工困难,而且易于腐蚀,难以养护和维修4.角隅截面易产生劈裂的裂缝5.宜采用有支架的整体浇筑法施工,相对于采用普通的装配式简支梁桥而言,施工工期往往拖延较长 斜腿刚架桥:由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁称之为斜腿刚架桥。
优点
1、斜腿刚架桥的主跨相当于一座折线形拱式桥,其压力线接近于拱桥的受力状态,斜腿以受压为主,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理,故其跨越能力也大。
2、斜腿刚架桥的两端具有较长的伸臂长度,通过调整边跨与中跨的跨长比,可以使两端支座成为单向受压铰支座而不致向上起翘,从而改善行车条件,同时在恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用,有利于将主跨的梁高减薄。
3、斜腿下端的铰支座一般座落在岸边的坚硬岩石上或者桥台上,不会被水淹没或者被土堤掩埋,故在施工上和维护保养上都比门式刚架桥简单和容易些。
缺点
1、主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板,再经过斜腿传至地基土上。这样的单隔板或呈三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值,使得通过此截面的预应力钢筋十分密集,在构造布置上比较复杂。
2、预加力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力,受力分析上也相对较复杂。因此,为了减少超静定次数,同时使斜腿基脚处的地基应力均匀些,一般将斜脚基脚处设计成铰支座。
3、它具有与地面呈40°~50°夹角的斜腿,造成施工上有一定的难度。
全无缝式连续钢桥:将所有的桥墩与主梁固结以外,还将两端的桥台也与主梁刚性结构,形成一座在全面范围内没有伸缩缝装置。
结构特点1.墩、台与主梁固结,在全桥范围内没有伸缩缝装置2.省掉了支座和伸缩缝装置的设置、维护以及更换的麻烦 3.能解决桥头跳车的弊端
适用范围 适合应用在中、小跨径桥梁(全长100m以内为宜)为什么?全无缝式连续刚构桥对于温度引起的变形量则依靠桥台台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收,故其跨径和桥梁全长都不能太大,一般其全长以100m以内为宜。支座的作用:传递上部结构的各种荷载、适应温度、收缩徐变等因素产生的位移。
普通连续钢构桥是利用中间桥墩的墩梁嵌固作用和边跨的自重平衡作用,共同提高主跨刚度,扩大主跨跨越能力。由温度引起的伸缩变形侧依靠较高的柔性桥墩和在两端桥台上设置活动铰支座来解决 按支座变形分类:梁式桥的支座分成固定支座和活动支座两种。
支座类型按材料类型分:
1、简易垫层支座:采用由几层油毛毡或石棉做成。变形性能较差。适于跨径小于 10m的板桥或梁桥。
2、橡胶支座:其优点构造简单、加工方便、造价低、结构高度小、安装方便、使用 性能好、方便任意方向变形、削减结构动力作用
a、板式橡胶支座 构造:由几层橡胶和薄钢片迭合而成。活动机理:不均匀弹性压缩实现转角θ;剪切变形实现微量水平位移△。适用范围:支座的竖向支承反力100~10000kN左右,跨径30m以下中、小桥。说明1.支座的平面形状:圆形、矩形 2.无固定支座和活动支座之分
b、四氟滑板式橡胶支座 构造:普通板式橡胶支座+聚四氟乙烯板,梁底设不锈钢。适用:较大跨度的简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续梁桥,顶推施工滑板。
c、球冠圆板式橡胶支座 构造:改进的圆板式橡胶支座(hmax=4~10mm)。特点:传力均匀,可明显改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象适用范围:特别适应于纵横坡度较大(3%~5%)的立交桥及高架桥。
d桥梁盆式橡胶支座 构造:盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。变形机理:1.橡胶板——承压和转动;2.聚四氟乙烯板和不锈钢板——水平位移。特点:1.橡胶处于有侧限受压状态;2.承载能力高(1000kN~50000kN);其他特殊支座:球型钢支座、拉力支座、抗震支座
支座布置原则
1、有利于墩台传递纵向水平力;
2、有利于梁体的自由变形为原则。
支座布置方法及应注意的问题
1、对于有坡桥跨结构,易将固定支座布置在标高低的墩台上;
2、对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥,宜将固定支座设置在靠近桥跨中心 ;
3、对于特别宽的梁桥,尚应设置沿纵向和横向均能移动的活动支座;
4、对于弯桥则应考虑活动支座沿弧线方向移动的可能性;
5、对于处在地震地区的梁桥,其支座构造还应考虑桥梁防震的设施;
6、对于悬臂梁桥,锚孔一侧布置固定支座,一侧布置活动支座;挂孔支座布置与简支梁同。支座受力特点1.竖向力:结构自重的反力、汽车荷载的支点反力及其影响力。2.水平力a.正交直线桥梁的支座,一般仅需计算纵向水平力。b.斜桥和弯桥,还需要计算由于汽车荷载的离心力或风力所产生的横向水平力。
支座不仅应满足结构变形的需要,其最大支承反力不超过支座容许承载力5%最小反力不低于承载力80% 斜梁桥:高等级公路上的中、小型桥梁,为服从线路的总走向,而将桥梁的中轴线与水流方向设计成斜交的,工程上将这样布置的梁桥称之为。
斜梁桥类型:a、斜板桥:截面形式主要有实心板和空心板两种。装配式钢筋混凝土斜空心板标准跨径分为6、8、10、13m四种;装配式预应力混凝土空心板的最大跨径可达30m。b、斜肋梁桥:最大跨径40m.C、斜箱梁桥 弯梁桥 定义:平面弯曲的曲线梁桥又称弯梁桥 受力特点1.在外荷载作用下,梁截面内产生弯矩的同时,必然伴随产生“耦合扭矩”,即所称的“弯一扭”耦合作用。2.自重作用下,弯梁桥外侧挠度大于内侧挠度,曲线半径越小差别越大3.对于两端均有抗扭支座的弯梁桥,其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧,曲率半径R较小时,内弧侧还可能出现负反力。连续梁的施工方法:1.支架施工法2.逐孔施工法3.悬臂施工法4.顶推施工法 桥梁挠度产生的原因:永久作用挠度和可变荷载挠度
悬臂体系和连续体系梁桥施工方法:1.逐孔施工法2.节段施工法3.顶推施工法
简支斜板桥受力特点: 1.支承边反力:呈反力不均匀分布,钝角的反力最大,锐角处的最小,甚至可能出现负反力。
2、跨中主弯矩:宽跨比大的斜板,中心处的主弯矩与支承边正交,在斜板的两侧,无论斜板的斜交角大小,其主弯矩方向接近平行自由边。
3、钝角负弯矩 :有时它的绝对值比跨中主弯矩还大,其负主弯矩的方向接近与钝角的二等分线相正交。
4、横向弯矩:斜板的最大纵向弯矩,比同等跨径的直桥要小,但横向弯矩却比同等跨径的直桥要大得多,并且沿自由边的横向弯矩还出现反号,靠近锐角处为正,靠钝角处为负。5.扭矩:锐角处有起翘的趋势,若固定锐角,则斜板两个方向产生扭矩,且分布复杂
简直胁肋梁桥:由纵向梁肋、横隔板、桥道板组成受力特点:1.恒载作用下:a.每榀主梁翼板接合面上的垂直剪切力分布是反对称于其跨中截面的b.由于上述的反对称剪力导致各主梁内产生扭矩;c.由于各根主梁之间存在变形差,故在设计预制构件时,其翼板和横隔梁不宜从相邻两梁之间的中介线上划分,而应预留有一定宽度的纵向现浇接缝条带,以协调它们之间的变形差。
连续斜箱梁桥受力特点:当把连续梁桥中所有中间支座反力都视作外荷载,则桥两端的受力特性有许多与简支斜梁桥的相同,尤其是钝角部位。钝角处的支座反力比锐角处的要大,有时在锐角处也会出现支座脱空现象;钝角处承受有较大的负弯矩,且随斜交角的增大而增大 连续曲线梁桥预应力布置原则:
1、预配束:先根据恒载与部分活载内力图,参照连续直梁方法来配预应力束
2、局部补充束:对预应力不足的区段增设“局部预应力束”
3、配非预应力筋:对残余内力配非预应力钢来解决
4、在顶、低板中尽量不设蛇形桩的水平弯曲束来抵抗扭矩,以免布束困难
5、根据实际情况,内外乎侧预应力取不等值,以适应内外腹板内力差
6、验算腹板局部抗弯强度,为防腹板侧崩,预应力索应布置在腹板中朝外的一侧,使内弧混凝土有足够的厚度,对个别靠内弧侧的预应力索,沿跨径方向设防崩钢筋,扣往预应力筋,与钢筋骨架扎牢
计算主梁的弯矩和剪力时,是怎样假定荷载横向分布沿跨径变化的?答:对于无中间横隔梁或仅有一根中间横隔梁的情况,跨中部分须用不变的Mc,从离支点l/4处起至支点的区段内Mx呈直线形过渡至Mc:对于有多根内横隔梁的情况,Mc从第一根内横隔梁起向支点Mo直线形过渡。在实际运用中,当求简支梁跨内各截面的跨中最大弯矩时,为了简化起见,通常均可按不变化的Mc来计算,只有在计算主梁梁端截面的最大剪力时,才考虑荷载横向分布系数变化的影响。对于跨内其他截面的主梁剪力,也可视具体情况及m沿桥跨变化的影响 目前常用的公路桥梁荷载横向分布计算的方法有哪些?任取其中两种叙述其基本假定和适合范围。答:常用的方法有:偏心压力法,杠杆原理法,铰接板(梁),刚接板(梁)和比拟正交异性板法。杠杆原理法:基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用,将桥面板视为横向支承在主梁上的简支梁考虑。适用于双主梁和梁端支点处的横向分布计算。偏心压力法:基本假定是中间横隔梁视作刚度无穷大的刚性梁一样,保持直线的形状。适用于宽跨比小于或接近0.5的情况。
简述设置预拱度的目的,及如何设置预拱度?答:设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形,另外希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。设置要求:当由短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度不超过L/1600,可不设置预拱度;当不符合上述规定时则应设置预拱度。预拱度值=结构自重长期挠度+1/2可变荷载频遇值长期挠度
拱桥 优点:
1、跨越能力较大
2、能充分就地取材,与混凝土梁式桥相比能节省大量的钢材和水泥
3、耐久性能好,维修、养护费用少
4、外形美观
5、构造较简单。缺点:
1、下部结构的工程量大,当采用无铰拱时,对地基条件要求高
2、为防止一孔破坏而影响全桥的安全,需要采用较复杂的措施
3、与梁式桥相比上承式拱桥的建筑高度较高增加了造价又对行车不利。
简支梁桥是指各孔单独受力的梁桥,特点:桥墩顶面需设置两排支座,梁与梁之间被伸缩缝断开,行车性能差,属于静定体系,可采用装配式施工。
连续梁桥指承重结构不间断地连续跨越几个桥孔而形成超静定的结构。特点:桥墩顶面需设置一排支座,梁与梁之间未被伸缩缝断开,行车性能好,但只能采用悬臂方法施工。
悬臂梁桥:这种梁桥的主体是长度超出跨径的悬臂结构。特点:静定结构,但行车性能差。
支座的作用:将上部结构支承反力传到桥梁墩台,同时保证结构在活载,温度变化,混凝土收缩和徐变等因素作用下自由变形,以使上、下部结构的实际情况符合静力图式。
桥面伸缩装置的作用:保证梁能够自由变形,使车辆在设缝处能平顺通过,防止雨水、垃圾泥土等渗入堵塞。城市桥梁伸缩装置还可以起到在车辆通过时减小噪音的作用。
桥面横坡的设置方式:
1、将横坡直接设在墩台顶部而做成倾斜的桥面板。
2、通过在行车道板上铺设不等厚的铺装层以构成桥面横坡。
3、直接将行车道板做成倾斜面而形成横坡。
各类桥:桥面的分类:按受力体系分,桥梁有梁、拱、索三大基本体系,其中梁桥以受弯为主,拱桥以受压为主,悬索桥以手拉为主。(1)梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。(2)拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋,拱结构在竖向荷载作用下,桥墩和桥台将承受水平推力。(3)刚构桥:主要结构是梁与立柱整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连结处具有很大的刚性,以承担负弯矩的作用。(4)斜拉桥:有塔柱、主梁和斜拉索组成,它的基本受力特点是:受拉的斜索将主梁多点吊起,并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱,再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承的连续梁一样工作,从而使主梁内的弯矩大大减小。(5)悬索桥是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要的承重结构,在桥面系竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中,为了承受巨大的缆索拉力,锚碇结构需做得很大,或者依靠天然完整的岩体来承受水平拉力,缆索传至锚碇的拉力可分解垂直和水平两个分力,因而悬索桥也是具有水平反力的结构。荷载横向分布:表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴载的倍数。
荷载安全系数:指结构截面按极限状态进行设计时所取的第一个安全系数。施工荷载:指在施工阶段为验算桥梁结构或构件安全度所考虑的临时荷载。
荷载折减系数:计算结构受力时,考虑活荷载标准值不可能全部布满和各构件受载后的传递效果不同,对荷载进行折减的系数。
研究剪力滞后的意义:进行结构截面设计时,对于剪力滞问题必须注意以下两点:
1、采用翼缘有效宽度法计算出截面的最大(最小)正应力值,据此确定所需钢筋截面面积;
2、有了准确的钢筋截面面积之后,布筋时不可平均分配,而应大体上按应力变化的规律进行分配,才能保证结构的安全。
桥梁按照受力特点可划分为哪几种基本体系?及其各自的特点。
(1)梁式桥,梁式桥是一种在荷载作用下无水平反力的结构;(2)拱式桥,它在竖直荷载的作用下,桥墩和桥台将承受水平推力;(3)刚架桥,它的主要承重构件是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架,在竖向荷载的作用下,梁部主要受弯,而在柱脚处也具有水平反力,受力状态介于梁桥和拱桥之间。(4)吊桥,传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。吊桥在竖向荷载作用下具有水平反力,并且吊桥的自重轻,结构的刚度差。(5)组合体系桥,它是由几个不同体系的结构组合而成的桥梁。4.预应力混凝上梁桥的布束原则是什么?
(1)应选择适当的预应力束筋形式和锚具形式;(2)应考虑施工的方便,尽可能少地切断预应力钢筋;(3)符合结构受力的特点,既要满足施工阶段的受力要求,又要满足成桥后使用阶段各种荷载组合下的受力要求;既要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要,也要考虑到结构在破坏阶段时的需要;并注意避免在超静定结构体系中引起过大的结构次内力;(4)考虑材料经济指标的先进性,预应力束筋在结构横断面上布置要考虑剪力滞效应;(5)避免使用多次反向曲率的连续束筋,以降低摩阻损失。