桥梁设计理论.pptx

1;一 概 述;二 箱形梁的结构与受力特点 ;第一节 箱形梁的结构特点及其应用 一、箱形结构的优点： 截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性； 顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求。适应具有正负弯矩的结构，如连续梁、斜拉桥、拱桥的拱肋和悬索桥加劲梁等； 适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、顶推法等； 承重结构与传力结构相结合，使各部件共同受力，经济效果良好，同时截面效率高，适合预应力混凝土结构空间布束，经济效果优秀； 适合于修建曲线桥；; 箱形截面也存在一些不足之处，需要引起设计者的充分重视： 箱形截面属薄壁结构，除受力钢筋外，还需配置大量构造钢筋，这对于中等跨径的桥梁，有时会导致用钢量比工字形或T形截面增多。 对于大跨径桥梁，由于箱形截面乃实腹式梁，比起空腹式的桁架式结构自重大。而减轻自重是大跨径桥梁的重要课题，因而在设计时必须采取措施减轻自重，以节省材料，使造价经济。 近年来由于三向（即纵向、横向、竖向）预应力的应用，可采用薄壁、少肋的所谓宽箱截面，以收到良好的经济效果。 ; 二、箱形截面在各类桥梁上的应用 箱形截面早期应用于普通钢筋混凝土悬壁梁桥和连续梁桥，一般采用在支架上现浇施工。 近代由于预应力混凝土的发展，同时由于现代施工技术的进步，箱形截面更加广泛应用于各种现代桥梁，而且一般采用无支架施工。 据统计，当跨径大于60m后，除极少数外，其横截面大多为箱形截面，其结构形式有简支、悬臂、刚构、连续梁等。;常见的箱梁截面：;各种形式的桥梁： 1、简支梁一般采用预制安装，单箱或多箱截面形式，公路桥梁最大跨径达76m；铁路桥梁则采用单箱单室等高梁，跨径一般在40m以内。 2、悬臂梁桥、刚构桥以及连续梁桥一般采用悬臂施工法。连续梁桥还可采用项推法施工。这些施工方法都充分发挥箱形截面的优越性。大跨径梁式桥多采用变高度梁，其最大跨径已达330m。;3、在城市高架桥中，采用梯形单箱单室截面与单柱墩配合，具有外形简洁、美观，桥下通视良好的优点，得到广泛应用。;4、在现代斜拉桥中，也广泛应用箱形截面，特别是采用单索面时，由于箱形截面的主梁抗扭刚度大，有利于承受偏心荷载，而且也便于拉索与主梁的连接。采用三角箱的斜拉桥具有风动力性能良好的优点。 5、在拱式桥梁中，大跨径的钢筋混凝土拱桥大都采用箱形截面。由于箱形截面中和轴居中，能抵抗相等的正负弯知，适应拱中各截面正负弯短的变化；抗扭刚度大，拱中应力分布较均匀；施工中稳定性好，有利于单片成拱，便于无支架施工。拱圈截面形式可以是多箱组合，也可以用单箱式。;三、箱形截面的构造要点 （一）外形：由顶板、底板、腹板及梗胁组成 1、顶板： 除承受结构正负弯矩外，还承受车辆荷载的直接作用。在以负弯矩为主的悬壁梁及T形刚构桥中，顶板中布置了数量众多的预应力钢束，要求顶板面积心须满足布置钢束的需要，厚度一般取24—28cm。 2、底板 主要承受正负弯矩。当采用悬臂施工法时，梁下缘承受很大的压应力，特别是靠近桥墩的截面，要求提供的承压面积更大；同时在施工时还承受挂篮底模板的吊点反力。在T形刚构桥和连续梁桥中，底板厚度随梁的负弯矩塔大而逐渐加厚。;3、腹板 承受截面剪应力及主位应力，并承受局部荷载产生的横向弯矩，其厚度还须满足布置预应力筋及浇筑混凝土的要求，以及锚固锚头的需要，一般厚度为30-50cm，大跨径桥梁可采用变厚度。 4、梗胁 顶板、底板与腹板交接处设使梗胁，其作用是： （1）提高截面抗扭刚度，减少畸变应力； （2）使桥面板支点加厚，减少桥面板跨中弯矩； （3）使力线过渡平缓，避免应力集中； （4）提供布置纵向预应力钢束的面积。 ;（二）箱形截面的配筋 箱形截面的预应力混凝土结构一般配有预应力钢筋和非预应力向普通钢筋。 1、纵向预应力钢筋： 2、横向预应力钢筋： 3、竖向预应力钢筋： 4、普通钢筋： ;第二节 箱形梁的受力特点 ;1、纵向弯曲 产生竖向变位，在横截面上起纵向正应力及剪应力。 对于肋距不大的箱形梁，正应力按初等梁理论计算，当肋距较大时，会出现所谓“剪力滞效应”。即翼板中的正应力分布不均匀，近肋翼板处产生应力高峰，而远肋翼板处则产生应力低谷，这称为“正剪力滞”；反之，如果近肋翼板处产生应力低谷，而远肋翼板处则产生应力高峰，则为“负剪力滞”。对于肋距较大的宽箱梁，这种应力高峰可达相当大比例，必须引起重视。 ;2、刚性扭转 刚性扭转即受扭时箱形的周边不变形。扭转产生扭转角θ。分自由扭转与约束扭转。 （1