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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2016-4-21,#,橋梁 工程,主編 趙青,普通高等學校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材,連續(xù)梁橋內(nèi)力計算,連續(xù)梁橋內(nèi)力計算,3,本節(jié)內(nèi)容,一、橋梁設計步驟,二,、結構,重力計算,橋梁設計一般分,總體設計（初步設計）,、,結構設計（施工圖設計）,兩步。前者工作：選定橋位、橋型方案；確定橋長、跨徑、橋寬、主梁截面形式、梁高等關鍵要素。后者工作：細化構造、明確作用（汽車荷載、人群、溫度、基礎變位等）、確定材料、施工方法、完成內(nèi)力計算、配筋設計、驗算，最終形成施工圖。,一,、橋梁設計步驟,主要步驟如下：,1.,細化結

2、構尺寸、確定材料類型；,2.,模擬實際施工階段，計算相關作用內(nèi)力,3.,將各作用內(nèi)力進行持久狀況承載能力和正常使用極限狀態(tài)效應組合即第一次效應組合,4.,據(jù)第一次效應組合值，按,持久狀況承載能力和正常使用極限,狀態(tài)估算預應力筋。對,PC,連續(xù)梁橋，估算預應力筋時，一般將第一次組合最大控制彎矩值的,20%,30%,作為次內(nèi)力計入。,5.,根據(jù)規(guī)范構造、施工要求，將估算的預應力筋進行橫、立、平面布置；,6.,根據(jù)鋼筋布置結果，考慮鋼筋對主梁截面幾何特性的影響，重新模擬施工過程，進行主梁真實作用效應計算，再次進行相應作用效應組合即第二次效應組合；,7.,據(jù),第二次效應,組合值，進行規(guī)定狀況下極限狀態(tài)

3、的截面強度、應力、裂縫、變形等驗算；,8.,若各項難處均滿足橋規(guī)要求，則設計通過；若有些截面不滿足，則調(diào)整鋼筋、甚至修改截面尺寸重新計算，直至各項驗算滿足橋規(guī)為止。,二、結構重力計算,結構重力作用包括一期恒載（主梁自重）和二期恒載（結構附加重力：橋面鋪裝、人行道、拉桿、燈柱等）；,一期,恒載內(nèi)力與施工方法密切相關；,二期,恒載模擬為均布荷載；,連續(xù)梁橋常用五種施工方法如下：,（一,）計算特點,1.,適用：橋墩不高、橋下地面適宜搭設支架中小跨徑連續(xù)梁橋。,2.,該施工法無體系轉換，一期、期恒載都按一次落架方式作用在連續(xù)梁上，疊加兩個施工階段的內(nèi)力即為結構重力作用的內(nèi)力；,3.,結構自重內(nèi)力可用力

4、法、位移法、影響線法、有限單元法計算；,4.,采用有限單元法時，將各單元自重簡化為均布荷載，橫隔板簡化為集中力作用在橫隔板中心線處。,（二）,滿堂支架施工,5.,例,有一聯(lián),30+45+30m,的預應力砼變截面連續(xù)梁橋，按一次落架施工法，單元離散圖如下：,先架設預制主梁形成簡支梁，再主梁在墩頂連成整體形成連續(xù)梁體系。以,4,跨連續(xù)梁橋為例，施工過程如下：,1.,階段,1,：架設主梁,（三）,簡支轉連續(xù)施工,2.,階段,2,：,邊,跨合龍,3.,階段,3,：中跨合龍,4.,階段,4,：體系轉換,5.,階段,5,：橋面系施工,1.,階段,1,：懸臂梁體系,在支架上澆筑邊跨砼，形成單懸臂梁狀態(tài),（四

5、）,移動模架逐孔澆筑施工,2.,階段,2,：帶懸臂連續(xù)梁體系,在支架上,澆筑第,2,跨,砼，,形成一次超靜定連續(xù)梁狀態(tài)。以此類推，澆筑后面跨。,3.,階段,3,：連續(xù)梁體系,在支架上,澆筑最后一跨,砼，,形成連續(xù)梁體系。,1.,在橋梁一端搭設的臺座上逐段預制、逐段向橋另一端推進。結構體系經(jīng)歷懸臂梁、簡支梁、雙跨連續(xù)梁、多跨連續(xù)梁直到成橋連續(xù)梁體系。,2.,在頂推過程中，結構體系、梁體內(nèi)力不斷發(fā)生變化，施工過程中的主梁各截面自重內(nèi)力比使用狀態(tài)下自重內(nèi)力更不利。,（五）,頂推施工,3.,主梁配筋由施工過程內(nèi)力包絡圖和使用階段內(nèi)力包絡圖共同決定。,4.,每頂出一段長度（一般取,5m,）進行一次自重內(nèi)

6、力分析，頂推施工時彎矩包絡圖如下：,5.,與鼻梁相接的第,1,孔梁截面受力最不利；其他孔截面內(nèi)力約為固端梁在自重作用下的彎矩。,6.,施工過程中，主梁最大自重彎矩發(fā)生在鼻梁剛過前方支點。,7.,主梁,最小自重負彎矩發(fā)生在,鼻梁剛過前方,支點或,鼻梁,剛接近前方支點時。,1.,懸臂施工的連續(xù)梁橋最終結構自重內(nèi)力與合龍次序、預應力、砼收縮徐變有關。,2.,例：一,3,跨預應力砼連續(xù)梁橋，上部結構采用掛籃對稱平衡懸臂法施工，分為,5,個施工階段，合龍次序為先邊跨后中跨。,（六）,懸臂施工,（,1,）階段,1,：在主墩上懸臂澆筑砼,在,1,號、,2,號墩頂澆筑,0,號塊梁段，后用掛籃橋墩兩側分節(jié)段對稱

7、平衡懸臂施工，邊跨不對稱梁段用支架施工，如上圖,b,。,（,2,）,階段,2,：邊跨合龍,此時形成單懸臂體系，主梁自重內(nèi)力如,c,（,3,）階段,3,：拆除臨時錨固,邊,跨合龍連成整體,后，拆除臨時,錨固，,即對主梁施加一對方向相反的力,R,，以釋放邊跨合龍時在臨時錨固中產(chǎn)生的力，,R,在懸臂體系引起的內(nèi)力如圖,d,。,（,4,）階段,4,：中跨合龍,現(xiàn)澆合龍段自重與掛籃施工機具重力之和,R,0,施加單懸臂的懸臂端，,R,0,產(chǎn)生的內(nèi)力如,e,（,5,）階段,5,：拆除合龍段掛籃,跨中合龍段砼凝固與兩邊單懸臂梁形成連續(xù)梁后，拆除施工機具，相當于對連續(xù)梁施加,（,5,）階段,5,：拆除合龍段掛籃

8、,跨中合龍段砼凝固與兩邊單懸臂梁形成連續(xù)梁后，拆除施工機具，相當于對連續(xù)梁施加一對反向力,R0,，跨中合龍段自重則作用與連續(xù)梁上，內(nèi)力如,f,以上為每個階段的內(nèi)力分析，某個階段的累計內(nèi)力為該階段內(nèi)力與前幾個階段內(nèi)力疊加值。,三、可變作用內(nèi)力計算,（一）計算公式,=(1+,),(,+,),（二）荷載橫向分布系數(shù)的算法,影響橫向,分布系數(shù)因素：橋梁寬跨比、主梁抗彎、搞扭剛度。,超靜定連續(xù)板,、梁橋橫向,分布系數(shù)：,可用等跨徑等撓曲剛度即“等效剛度簡支板、梁法”代替連續(xù)板、梁求其橫向分布系數(shù)。,可將連續(xù)板、梁換算為不同跨徑等撓度即“等撓度跨徑換算法”求其橫向分布系數(shù)。,可用連續(xù)板、,梁彎矩圖反彎點之

9、間的跨徑作為簡支板梁跨徑,求其橫向分布系數(shù)。,四、次內(nèi)力計算,（,一）次內(nèi)力,連續(xù)梁結構受強迫變形時會在多余約束處產(chǎn)生約束反力，從而產(chǎn)生附加內(nèi)力，又稱結構次內(nèi)力（或稱二次力）。,（二）預加力引起的次,內(nèi)力,預應力砼簡支梁在預加力作用下只產(chǎn)生自由撓曲和預應力偏心矩，不產(chǎn)生次力矩。,連續(xù)梁由于多余約束產(chǎn)生限制梁體自由變形，在多余約束處產(chǎn)生垂直次內(nèi)力，在梁體內(nèi)產(chǎn)生次力矩，如下圖。,（三）徐變引起的次,內(nèi)力,砼在荷載作用下的變形分為：彈性變形（與荷載有關）、收縮變形（與時間有關）、徐變變形（與荷載和時間有關）,連續(xù)梁砼徐變變形，結構受多余約束而產(chǎn)生次內(nèi)力，稱為徐變次內(nèi)力。,（四）收縮引起的次,內(nèi)力,結

10、構砼收縮不是因外力，而因結構材料本身特性引起的，是與時間有關的變形。,收縮是三維的，結構分析中主要考慮順橋向收縮變形量，連續(xù)梁橋只計算結構收縮位移量，墩梁固結的剛構橋，需考慮因收縮引起的結構次內(nèi)力。,（五）基礎變位引起的次,內(nèi)力,基礎,變位包括墩臺沉降和支座強迫位移，二者引起的結構內(nèi)力稱為,基礎,變位次內(nèi)力。,收縮是三維的，結構分析中主要考慮順橋向收縮變形量，連續(xù)梁橋只計算結構收縮位移量，墩梁固結的剛構橋，需考慮因收縮引起的結構次內(nèi)力。,（六）溫度次,內(nèi)力,溫度影響包括年溫差影響和局部溫差影響（日照溫差）。前者指氣溫隨季節(jié)周期性變化對結構物的作用，假定溫度在結構內(nèi)均值變化，連續(xù)梁無水平約束，年

11、溫差強引起結構均勻伸縮，并不產(chǎn)生溫度次內(nèi)力；日照溫差會溫度在結構表面和內(nèi)部不均勻分布產(chǎn)生次內(nèi)力。,五、內(nèi)力包絡圖,內(nèi)力包絡,圖：軸力、剪力、彎矩包絡圖。,六,、截面鋼筋估算及布置,根據(jù)第一次最不利作用組合下的軸力、剪力、彎矩包絡圖（不含預應力及相關內(nèi)力）預估配筋量并進行合理布筋。,考慮預配筋預應力損失及彈性次內(nèi)力后，根據(jù)全橋最不利第,2,次作用效應組合,值（含預應力及相關內(nèi)力,）進行調(diào)筋和驗算。,a),頂推連續(xù)梁，,b),先簡支后連續(xù)梁，,c),、,d),正、負彎矩預應力筋分別布置，在彎矩,0,點附近分散交叉，,d),整體澆筑連續(xù)梁的連續(xù)配筋。,（一）預應力筋布置、體系選擇,七、驗算,1.,正截面抗彎強度驗算,2.,斜截面抗剪、抗彎強度驗算,（,一）持久狀況承載能力極限,狀態(tài)驗算,（二）,持久,狀況正常使用極限狀態(tài)驗算,1.,持久狀況法向應力驗算（砼法向壓應力、斜截面主應力、拉區(qū)鋼筋拉應力），,2.,抗裂驗算。,3.,裂縫寬度驗算,4.,變形驗算,（二,）短暫狀況驗算,1.,施工階段驗算,4.,施工階段變形驗算,