1、桥梁上部施工技术项目2 简支梁桥目 录2.12.22.3简支梁桥设计与构造简支梁桥的计算梁式桥的支座2.4其他体系梁桥简介项目2 简支梁桥学习目标掌握装配式简支T梁桥的构造。掌握简支梁桥行车道板的计算、荷载横向分布计算及主梁内力。了解简支梁桥挠度的计算。了解梁式桥支座的类型与构造。了解其他体系梁桥的构造。2.1 简支梁桥设计与构造2.1.1简支梁桥概述 简支体系梁式桥属静定结构，受力明确，在竖向荷载作用下，支座只产生垂直反力而无水平推力，梁体以受弯为主，同时承受剪力。钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥都是采用抗压性能好的混凝土和抗拉性能好的钢筋结合在一起组合而成的，由于钢筋和混凝土的线膨胀系数大致
2、相等，故可以在一起很好地工作。1.1.钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的特点钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的特点 钢筋混凝土是一种具有很多优点的建筑材料。用这种建筑材料建造的梁桥具有能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好以及美观等各种优点。1）钢筋混凝土梁桥的特点2.1 简支梁桥设计与构造2）预应力混凝土梁桥的特点 （1）能最有效地利用现代化的高强材料（高强混凝土、高强钢材），减小构件截面，显著降低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨越能力，并扩大混凝土结构的适用范围。（2）与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省3040钢材，跨径愈大，节省愈多。（3）预应力混凝土梁可显著减小建筑高度，使大跨
3、径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。（4）预应力技术的采用，为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段。根据需要，可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁的使用范围。2.1 简支梁桥设计与构造2.2.梁式桥的主要类型梁式桥的主要类型1）按承重结构的截面形式划分（2）肋板式梁桥（1）板桥（3）箱形梁桥2.1 简支梁桥设计与构造）按承重结构的静力体系划分（2）悬臂梁桥（1）简支梁桥（3）连续梁桥2.1 简支梁桥设计与构造）按施工方法划分（2）装配式梁桥（1）整体式梁桥（3）组合式梁桥2.1 简支梁桥设
4、计与构造）按有无预应力划分钢筋混凝土梁桥预应力混凝土梁桥2.1 简支梁桥设计与构造桥面构造横截面2.1.2桥面构造2.1 简支梁桥设计与构造 桥面铺装即行车道铺装，亦称桥面保护层，它是车轮直接作用的部分。桥面铺装的功能是保护属于主梁整体部分的行车道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，并能使车辆轮重的集中荷载进行分散。因此，行车道铺装要求有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨。如果桥面铺装采用水泥混凝土，其标号应不低于桥面板混凝土的标号，并在施工中能确保铺装层与桥面板紧密结合成整体。1.1.桥面铺装桥面铺装2.1 简支梁桥设计与构造桥面横坡的设置）桥面纵横坡的设置2.1 简支梁桥
5、设计与构造）桥面铺装的类型 桥面铺装的结构形式宜与所在位置的公路路面相协调。目前，常采用碎（砾）石、沥青表面处理，水泥混凝土和沥青混凝土铺装等各种类型。其中，碎（砾）石和沥青表面处理桥面铺装耐久性较差，仅在中级和低级公路桥梁上使用。水泥混凝土和沥青混凝土桥面铺装能满足各项要求，应用广泛。特别是高速公路和一级公路上的特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土。1.2 桥梁的组成和分类）桥面防水层（2）涂料防水层（1）卷材防水层（3）无防水层的防水措施2.2.桥面防水与排水系统桥面防水与排水系统2.1 简支梁桥设计与构造）桥面排水系统 （1）设置目的。为防止雨水滞积于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，
6、除在桥面铺装内设置防水层外，应使桥上的雨水迅速引导排出桥外。（2）设置情况。通常当桥面纵坡大于2而桥长小于50 m时，雨水可流至桥头从引道上排除，桥上就不必设置专门的泄水孔道。为防止雨水冲刷引道路基，应在桥头引道的两侧设置流水槽。2.1 简支梁桥设计与构造 当纵坡大于2，但桥长超过50 m时，宜在桥上每隔1215 m设置一个泄水管。如桥面纵坡小于2则宜每隔68 m设置一个泄水管。泄水管可以沿行车道两侧左右对称排列，也可交错排列，其离缘石的距离为2050 cm。对于跨线桥和城市桥梁应像建筑物那样设置完善的落水管道，将雨水排至地面阴沟或下水道内。泄水管也可布置在人行道下面，为此需要在人行道块件（或
7、缘石部分）上留出横向进入孔，并在泄水孔的三个周边设置相应的聚水槽，起到聚水、导流和拦截作用。跨越公路、铁路、通航河流的桥梁，桥面排水宜通过设在桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。2.1 简支梁桥设计与构造横向泄水管安装示意图（尺寸单位：cm)2.1 简支梁桥设计与构造铸铁管构造（尺寸单位：mm）钢筋混凝土泄水管（尺寸单位：mm）2.1 简支梁桥设计与构造3.3.桥面伸缩缝桥面伸缩缝 为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图示自由地变形，并保证车辆平稳地通过，就需要使桥面在两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向的伸缩缝。特别要注意，在伸缩缝附近的栏杆、人行
8、道结构也应断开，以满足梁体的自由变形。桥梁伸缩装置直接暴露在大气中，承受车辆、人群荷载的反复作用，很小的缺陷和不足，都会引起跳车等不良现象，从而使其承受很大的冲击力，甚至影响到桥梁结构本身和通行者的生命安全，是桥梁结构中最易损坏又较难修缮的部位。在设计与施工过程中，应给予足够的重视。）设置目的2.1 简支梁桥设计与构造）伸缩缝的构造要求 （1）能够满足桥梁自由伸缩的要求，保证有足够的伸缩量。（2）伸缩装置牢固可靠，与桥梁结构连为整体，抗冲击，经久耐用。（3）桥面平坦，行驶性良好，车辆驶过时应平顺，无突跳和噪声。（4）具有能够安全防水和排水的构造，有效防止雨水渗入。（5）能有效防止垃圾渗入阻塞，
9、便于检查和清除缝下沟槽的污物。（6）构造简单，施工、安装、养护、修理与更换方便。2.1 简支梁桥设计与构造3）伸缩缝的类型梳齿板伸缩缝（尺寸单位：mm）2.1 简支梁桥设计与构造60型伸缩缝（尺寸单位：mm）设计钢筋；预埋钢筋；、现场加工钢筋2.1 简支梁桥设计与构造常用伸缩缝装置构造（尺寸单位：mm）2.1 简支梁桥设计与构造4.4.人行道、栏杆与灯柱人行道、栏杆与灯柱）安全带和人行道 当桥梁修建在偏远地区或行人比较稀少的地区时，就没必要在桥梁上设置人行道，而考虑到车辆和行人的安全，也只在桥梁两侧设置安全带或护轮带。不设人行道的桥上，两边应设宽度不小于0.25 m，高为0.250.35 m的
10、护轮安全带。安全带可以做成预制块件或与桥面铺装层一起现浇。现浇的安全带宜每隔2.53 m做一断缝，以免参与主梁受力而被损坏。安全带(尺寸单位：cm)2.1 简支梁桥设计与构造4.4.人行道、栏杆与灯柱人行道、栏杆与灯柱）安全带和人行道 当桥梁修建在城市郊区或行人比较密集的地区时，就需要在桥梁两侧设置人行道，专供行人使用，使人车分离以保证人身安全。人行道的宽度根据当地调查情况决定，安装在桥上的形式一般有非悬臂式和悬臂式两种，其中悬臂式是借助于锚栓获得稳定的。人行道2.1 简支梁桥设计与构造 人行道或安全带顶面一般均铺设2 cm厚的水泥砂浆或沥青砂作为面层，并做成倾向桥面11.5的排水横坡。此外，
11、人行道或安全带在桥面断缝处也必须做伸缩缝，一般以锌铁皮伸缩缝为最常用。2.1 简支梁桥设计与构造栏杆、防撞墙和灯柱栏杆（尺寸单位：cm）2.1 简支梁桥设计与构造防撞墙构造（尺寸单位：cm）2.1 简支梁桥设计与构造2.1.3板桥的设计与构造1.1.整体式板桥的设计与构造整体式板桥的设计与构造 整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大，故在车辆荷载作用下实际上处于双向受力状态。因此，除了配置纵向受力钢筋以外，还要在板内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋，一般在单位长度上不得少于单位板宽上主钢筋面积的15，其间距应不大于25 cm。考虑到当车辆荷载在偏近板边行驶时，参与受力的板宽要比中间的小，除在板中间的
12、2/3范围内按计算需要量进行配筋外，在两侧各1/6的范围内应比中间的增加15。整体式板的主拉应力较小，按计算可以不设弯起的斜钢筋，但习惯上仍然将一部分主筋按30或45的角度，在跨径1/61/4处弯起。2.1 简支梁桥设计与构造2.2.装配式板桥的设计与构造装配式板桥的设计与构造 这种板桥是目前广泛采用的形式，其通常跨径不超过8 m，板宽为99 cm，板厚为1636 cm。实心矩形板具有形状简单、施工方便、建筑高度小等优点，因而容易推广使用。）实心矩形板桥2.1 简支梁桥设计与构造）装配式板的横向联结（1）企口混凝土铰联结（2）钢板焊接联结2.1 简支梁桥设计与构造 在桥梁建设中，常常由于桥所处
13、地形的限制，或者由于高级公路对线形的要求而将桥梁做成斜交。我们将桥梁轴线与水流方向的交角不是按90布置的桥梁称为斜桥。桥梁轴线与支承线的垂线之间的夹角称为斜交角。考虑到桥梁本身的经济性和施工的方便性，斜交角不宜大于45。斜板的尺寸图3.3.斜交板桥的构造特点斜交板桥的构造特点2.1 简支梁桥设计与构造 （1）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。（2）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作情况来描述。（3）在均布荷载作用下，当桥轴线方向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正交板桥要小，跨内纵向最大弯矩或最大应力的位置随着斜度的变大而自中央向钝角方向移动。（4）在上述同样情况下，斜交板桥的跨
14、中横向弯矩比正交板桥的要大，可以认为横向弯矩增加的量相当于跨径方向弯矩减小的量。）斜交板桥的受力性能2.1 简支梁桥设计与构造2）斜交板桥的构造（1）整体斜板（2）装配式斜板桥2.1 简支梁桥设计与构造2.1.4装配式钢筋混凝土简支梁桥的设计与构造1.1.横截面设计横截面设计 梁桥的横截面设计主要是确定横截面的布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、截面各部尺寸等，它与立面布置、建筑高度、施工方法、美观要求及经济用料等因素有关。装配式简支梁桥的横截面形式2.1 简支梁桥设计与构造 对于设计给定的桥面宽度（包括行车道和人行道宽度），如何选定主梁的间距或片数，这是构造布局中首先要解决的问题。它不仅与
15、钢筋和混凝土的材料用量以及构件的吊装重量有关，而且还涉及到翼板的刚度等因素。主梁间距一般均为1.62.2 m。）主梁布置2.1 简支梁桥设计与构造2）横隔梁布置装配式简支T形梁桥上部构造概貌2.1 简支梁桥设计与构造3）截面尺寸（2）主梁翼板尺寸（1）主梁梁高和肋宽（3）横隔梁尺寸2.1 简支梁桥设计与构造2.2.主梁钢筋构造主梁钢筋构造1）梁肋钢筋构造（1）纵向主钢筋（5）纵向防裂分布钢筋（2）斜钢筋（4）箍筋（3）架立钢筋Text2.1 简支梁桥设计与构造 为了防止钢筋受到大气影响而锈蚀，并保证钢筋与混凝土之间的黏着力充分发挥作用，钢筋到混凝土边缘需要设置保护层。若保护层厚度太小，就不能起
16、到这些作用；太大则混凝土表层因距离钢筋太远容易被破坏，且减小了钢筋混凝土截面的有效高度，受力情况也不好。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）规定：普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度（钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不应小于其管道直径的1/2，且应符合表2-1的规定。2）钢筋的混凝土保护层2.1 简支梁桥设计与构造3）钢筋焊接 （1）对于利用主钢筋弯起的斜筋，在起弯处应与其他主筋相焊接，可采用各边长为2.5d的双面焊缝或一边长为5d的单面焊缝。弯起钢筋的末端与架立钢筋（或其他主筋）相焊接时，采用长为
17、5d的双面焊缝或长为10d的单面焊缝。焊接钢筋骨架焊缝尺寸图2.1 简支梁桥设计与构造 （2）对于附加的斜筋，其与主筋或架立筋的焊缝长度，采用每边长5d的双面焊缝或一边长10d的单面焊缝。（3）各层主钢筋相互焊接固定的焊缝长度，采用2.5d的双面焊缝或5d的单面焊缝2.1 简支梁桥设计与构造4）T梁翼缘板内的钢筋 T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂的负弯矩，在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。T梁的钢筋布置构造2.1 简支梁桥设计与构造3.3.横隔梁钢筋构造横隔梁钢筋构造 在横隔梁靠近下部边缘的两侧和顶部翼板内均埋有焊接钢板A和B，焊接钢板则与横隔梁的受力钢筋拼在一起做
18、成安装骨架。在T梁安装就位后即在横隔梁的预埋钢板上再加焊接钢板使之连成整体。横隔梁的箍筋是抗剪的。焊接钢筋骨架焊缝尺寸图2.1 简支梁桥设计与构造4.4.装配式主梁的联结构造装配式主梁的联结构造1）焊接钢板接头横隔梁的接头构造（尺寸单位：mm)2.1 简支梁桥设计与构造2）扣环接头扣环接头2.1 简支梁桥设计与构造桥面板横向扣环接头（尺寸单位：cm）2.1 简支梁桥设计与构造3）桥面板的企口铰连接主梁翼板连接构造（尺寸单位：cm）2.1 简支梁桥设计与构造2.1.5预应力混凝土简支梁桥的设计与构造1.1.构造及尺寸布置构造及尺寸布置 对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，主梁间距也可以适当加大到
19、1.82.5 m，但横向应采用现浇混凝土连接。主梁的高度为跨径的1/251/15。主梁梁肋的宽度，由于预应力混凝土梁内有效压应力和弯起力筋的作用，肋中的主拉应力较小，一般都由构造要求决定，即满足预应力筋的保护层要求和便于混凝土浇筑，可取0.140.16 m。2.1 简支梁桥设计与构造 预应力混凝土简支T梁的梁肋下部通常要加宽做成马蹄形，以便布置钢丝束和满足承受预压力的需要。为了配合钢丝束的起弯，在梁端能布置钢丝束锚头和安放张拉千斤顶，在靠近支点处腹板也要加厚至与马蹄同宽，加宽范围最好为一倍梁高（离锚固端）左右，这样就形成了沿纵向腹板厚度发生变化、马蹄部分也逐渐加高的变截面T梁。沿纵向的横隔梁布
20、置，基本上与钢筋混凝土梁桥的横隔梁布置相同。但在主梁跨径大、梁较高的情况下，为了减轻重量而往往在横隔梁的中部挖孔。2.1 简支梁桥设计与构造2.2.预应力混凝土梁的配筋特点预应力混凝土梁的配筋特点1）纵向预应力筋布置纵向预应力筋布置图示2.1 简支梁桥设计与构造2）纵向预应力筋的锚固 预应力筋的锚固分两种情形：在先张法梁中，钢丝或钢筋主要靠混凝土的握裹力锚固在梁体内，在后张法梁中则通过各类锚具锚固在梁端或梁顶，锚具分布均匀、分散、对称集中，过大的锚具不如分散、小型的锚具有利。此外，锚具应在梁端对称于竖轴布置，锚具之间应留有足够的净距，能安装张拉设备，方便施工作业。2.1 简支梁桥设计与构造3）
21、其他钢筋的布置Eye-Catching Visual（1）马蹄中的闭合箍筋（2）非预应力纵向受力钢筋(3）锚固区的加强钢筋2.1 简支梁桥设计与构造2.2 简支梁桥的计算2.2.1行车道板的计算1.1.行车道板的类型行车道板的类型梁格构造和行车道板支承方式2.2 简支梁桥的计算2.2.车轮荷载在板上的分布车轮荷载在板上的分布车轮荷载在板面上的分布2.2 简支梁桥的计算3.3.板的有效工作宽度板的有效工作宽度行车道板的受力状态2.2 简支梁桥的计算1）单向板荷载有效分布宽度2.2 简支梁桥的计算悬臂板的有效分布宽度2）悬臂板 公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）规定悬臂板的荷载有效分布
22、宽度为a=a2+2H+2b=a1+2b 式中，b为承重板上荷载压力面外侧边缘至悬臂板根部的距离。对于分布荷载靠近板边的最不利情况，b就等于悬臂板的跨径l0,则a=a1+2l02.2 简支梁桥的计算单向板内力计算4.4.行车道板的内力计算行车道板的内力计算1）多跨连续单向板的内力2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算悬臂板计算图5.5.行车道板的计算实例行车道板的计算实例 【例2-1】计算如图2-58所示T梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。荷载公路级。桥面铺装2 cm的沥青混凝土面层的容重为23.0 kN/m3和平均9 cm厚C25钢筋混凝土垫层的容重为25.0 kN/m3。T梁翼板的容重
23、为25.0 kN/m3。悬臂板计算图2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算2.2.2荷载横向分布的计算荷载作用下的内力计算车轮荷载在桥上的横向分布1.1.杠杆原理法杠杆原理法1）计算原理 按杠杆原理法进行荷载横向分布的计算，其基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁上断开，而当作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算按杠杆原理受力图示按杠杆原理计算横向分布系数2）适用场合 当荷载位于支点处时，应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数。2.2 简支梁桥的计算3）计
24、算举例 【例2-2】如图2-64（a）所示，一桥面净空为净7+20.75 m人行道的钢筋混凝土T形梁桥，共设5根主梁，l=19.50 m，主梁中距b1=1.60 m。试求主梁在汽车和人群荷载作用下位于支点处时的荷载横向分布系数。2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算杠杆原理法计算横向分布系数2.2.偏心压力法偏心压力法1）适用条件2.2 简支梁桥的计算 在混凝土梁桥上，当设置了具有可靠横向联结的中间横隔梁，且在桥的宽跨比B/L小于或接近于0.5时（一般称为窄桥），车辆荷载作用下中间横隔梁的弹性挠曲变形同主梁的相比微不足道。也就是说，中间横隔梁像一根刚度无穷大的刚性梁一样保持直线的形状。桥
25、梁挠曲变形（刚性横梁）2.2 简支梁桥的计算偏心荷载P=1对各主梁的荷载分布图2）偏心荷载P对各主梁的荷载分布2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算 （3）偏心荷载P1对各主梁的总作用。将式（2-3）和式（2-8）相叠加，并设荷载位于k号梁轴上（e=ak），就可写出任意i号主梁荷载分布的一般公式，即2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算3）利用荷载横向影响线求主梁的荷载横向分布系数 已知，当单位荷载P=1作用在桥跨中任意主梁的k轴线上时，对各根主梁的荷载横向分布为Rik，利用式（2-12），就可得到荷载P=1作用在任意梁轴线上时分布至k号梁的荷载为2.2 简支梁桥的计算3）计算举例
26、2.2 简支梁桥的计算 【例2-3】计算跨径l=19.50 m的桥梁横截面如图2-67（a）所示，试求荷载位于跨中时号梁在汽车荷载和人群荷载作用下的荷载横向分布系数。横向分布系数计算图示（尺寸单位：mm)3.3.荷载横向分布系数沿桥跨的变化荷载横向分布系数沿桥跨的变化 通常用杠杆原理法来计算荷载位于支点处的横向分布系数mo，其他方法均适用于计算荷载位于跨中的横向分布系数mc。荷载位于桥跨其他位置的横向分布系数m在设计实践中习惯采用图2-68所示的实用处理方法：对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况，跨中部分采用不变的mc，从距离支点1/4处起至支点的区段内。mx呈直线形过渡，如图2-68所示
27、。2.2 简支梁桥的计算2.2 简支梁桥的计算沿跨长变化图2.2 简支梁桥的计算2.2.3主梁内力的计算 在确定计算恒载时，为了简化起见，习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重量、沿桥横向不等分布的铺装层重量以及作用于两侧的人行道和栏杆等重量均匀地分摊给各主梁承受。为了更精确起见，也可根据施工安装的情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重量像活载计算那样，按荷载横向分布的规律进行分配。1.1.恒载内力计算恒载内力计算2.2 简支梁桥的计算 对于组合式梁桥，应按实际施工组合的情况分阶段计算其恒载内力。对于预应力混凝土简支梁桥，在施加预应力阶段，往往要利用梁体自重，或称先期恒载，来抵消强大钢丝束张拉力在
28、梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下，也要将恒载分成两个阶段（先期恒载和后期恒载）来进行分析。在特殊情况下，还须将恒载分成更多的阶段来考虑。确定了计算恒载g之后，就可按一般材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M和剪力Q。当计算分阶段恒载时，应按各阶段的计算恒载gi来计算内力，以便进行内力或应力组合。2.2 简支梁桥的计算2.2.活载内力计算活载内力计算 求某一主梁的最不利荷载横向分布系数。应用主梁内力影响线，将荷载乘以横向分布系数后，在纵向按最不利位置的内力影响线上加载，求得主梁最大活载内力。2.2 简支梁桥的计算3.3.内力组合内力组合 为了按各种极限状态来设计钢筋混凝土及预应力混凝土梁，就需要
29、确定主梁沿桥跨方向各个截面的计算内力，即将各类作用引起的最不利内力值分别乘以相应的作用分项系数后，按规定的荷载组合求得内力值。2.2 简支梁桥的计算4.4.计算举例计算举例 【例2-4】已知某装配式钢筋混凝土T形简支梁桥，计算跨径L=19.50 m，混凝土强度等级为C40。上部结构构造图及主梁配筋图如图2-69、图2-70所示。其中桥面铺装为沥青混凝土和水泥混凝土，沥青混凝土容重为23 kN/m3，水泥混凝土容重为24 kN/m3，人群荷载为3 kN/m2，人行道及栏杆荷载为5 kN/m2。试校核1号梁的强度。2.2 简支梁桥的计算2.2.4挠度的计算 设计一座钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥，除
30、了要对主梁进行强度计算或应力验算，以确定结构具有足够的强度安全储备外，还要计算梁的变形（通常指竖向挠度），以确保结构具有足够的刚度。因为桥梁如发生过度变形，将不但会导致高速行车困难，加大车辆的冲击作用，引起桥梁的剧烈振动和使行人不适，而且可能使桥面铺装层和结构的辅助设备招致损坏，严重者甚至危及桥梁的安全。2.2 简支梁桥的计算桥梁的挠度，按产生的原因 永久作用（包括预应力、混凝土徐变和收缩作用）是恒久存在的，其产生的挠度与持续时间相关。变作用挠度则是临时出现的，在最不利的荷载位置下，挠度达到最大值，随着活载的移动，挠度逐渐减小，一旦活载驶离桥梁，挠度就告消失。1.1.钢筋混凝土构件钢筋混凝土构
31、件 式中，B为开裂构件等效截面的抗弯刚度；B0为全截面的抗弯刚度；Ec为混凝土弹性模量；Bcr为开裂截面的抗弯刚度；Mcr为开裂弯矩；为构件受拉区混凝土塑性影响系数，按式（2-22）计算；I0为全截面换算截面惯性矩；Icr为开裂截面换算截面惯性矩，ftk为混凝土轴心抗拉强度标准值。2.2 简支梁桥的计算2.2.预应力混凝土构件预应力混凝土构件 （1）全预应力混凝土和A类预应力混凝土构件。B用B0代替，则B0=0.95EcI0 （2-20）（2）允许开裂的B类预应力混凝土构件。在开裂弯矩Mcr作用下，B0=0.95EcI0。在（Ms-Mcr）作用下，Bcr=EcIcr。开裂弯矩Mcr按下式计算。
32、2.2 简支梁桥的计算2.3 梁式桥的支座2.3.1梁式桥概述 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥在桥跨结构和墩台之间均须设置支座，其作用为：传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；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的自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示。悉尼港桥2.3 梁式桥的支座2.3.2支座的类型与构造 为简单起见，标准跨径小于10 m的简支板或简支梁桥可不设专门的支座构造，而直接将板或梁的端部支承在几层油毛毡或石棉做成的简单垫层上面。垫层经压实后的厚度不小于1 cm。实践经验证明，这种简单垫层的变形性能较差，为了防止墩、台顶部前
33、缘被压裂并避免上部结构端部和墩、台顶部可能被拉裂，通常应将墩、台顶部的前缘削成斜角，,并最好在板或梁端部以及墩、台顶部内增设12层钢筋网予以加强。1.1.简单垫层支座简单垫层支座2.3 梁式桥的支座简单垫层支座2.3 梁式桥的支座2.3 梁式桥的支座简单垫层支座2.2.弧形钢板支座弧形钢板支座2.3 梁式桥的支座3.3.板式橡胶支座板式橡胶支座 板式橡胶支座适用于中小跨径的公路、城市和铁路桥梁。我国公路桥梁规范规定，标准跨径20 m以内的梁桥和板桥，一般可采用板式橡胶支座。但在实际应用中往往超过上述跨径界限。板式橡胶支座结构示意图1薄钢板；2橡胶片2.3 梁式桥的支座4.4.聚四氟乙烯滑板式橡
34、胶支座聚四氟乙烯滑板式橡胶支座 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座（以下简称四氟滑板式支座，有圆形板式橡胶支座CYZF4和矩形板式四氟滑板橡胶支座CJZF4），是板工橡胶支座的一种特殊形式，系将一块平面尺寸与橡胶支座相同，厚为310.5 mm的聚四氟乙烯板材，与橡胶支座黏合在一起的支座。另在梁底支点处，设置一块有一定光洁度的不锈钢板可在支座四氟乙烯板表面来回移动。它除了具有橡胶支座优点外，还能满足位移量需要较大的要求。四氟滑板式支座能满足支座反力为903 600 kN，但水平位移较大的桥梁需要。这种支座不仅适用于较大跨径的简支梁桥，而且适用于桥面连续的桥梁和连续梁桥等。2.3 梁式桥的支座四氟滑板式支座
35、构造图1梁底上钢板；2橡胶支座；3四氟乙烯板；4不锈钢板；5不锈钢螺钉及压条；6橡胶围裙；7下钢板2.3 梁式桥的支座5.5.盆式橡胶支座盆式橡胶支座 盆式橡胶支座将板置于扁平的钢盆内，盆顶用钢盖盖住。在高压力下，橡胶板的作用如液压千斤顶的黏性液体，盆盖相当于千斤顶活塞。橡胶在钢盆内受到侧向限制，不可被压缩，也不可能横向伸长。所以支座能承受相当大压力，在均匀承压应力的情况下可做微量转动，这就是盆式橡胶支座的工作原理。盆式橡胶支座适用于支座承载力为1 000 kN 以上的公路桥梁，也适用于城市、林区、矿区的桥梁。活动支座1顶板；2不锈钢板；3聚四氟乙烯板；4中间钢板；5橡胶钢板；6底盆；7密封圈
36、2.3 梁式桥的支座固定支座1密封圈；2上座板；3橡胶板；4底盆2.3 梁式桥的支座6.6.拉力支座拉力支座拉力支座的布置方法2.4.1悬臂梁桥 将简支梁梁体加长，并越过支点就称为悬臂梁桥。仅梁的一端悬出的称为单悬臂梁，两端均悬出的称为双悬臂梁。可见，使用悬臂梁的桥型至少有三孔。在较长桥中，则可由单悬臂梁、双悬臂梁与简支挂梁联合组成多孔悬臂梁桥。习惯称悬臂梁主跨为锚跨。悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用。1.1.简单垫层支座简单垫层支座2.4 其他体系梁桥简介 般情况下，连续梁中间墩上只需设置一个支座，而在相邻两连续梁的桥墩仍需设置两个支座。在跨越
37、山谷的连续梁中，中间高墩也可采用双柱（壁）式墩，每柱（壁）上都设有支座，可削减连续梁支点的负弯矩尖峰。连续梁在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大。如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应，则弯矩图就完全一样。然而，连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩，对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。2.4 其他体系梁桥简介简支梁与悬臂梁弯矩比较图2.4 其他体系梁桥简介2.4.2连续梁桥 将简支梁梁体在支点上连接形成连续梁，连续梁可以做成两跨或三跨一联的，也可以做成多跨一联的。每联跨数众多，联长就要加大，受温度变化及混
38、凝土收缩等影响产生的纵向位移也就较大，使伸缩缝及活动支座的构造复杂化；每联长度太短，则使伸缩缝的数目增加，不利于高速行车。为充分发挥连续梁对高速行车平顺的优点，现代的伸缩缝及支座构造不断改进，最大伸缩缝伸缩长度已达660 m，梁体的连续长度已达1 000 m以上，如杭州钱塘江二桥公路桥为8孔一联预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为 45 m65 m1480 m5 m45 m，连续长度为1 340 m。1.1.简单垫层支座简单垫层支座2.4 其他体系梁桥简介2.4.3T形刚构桥 T形刚构是一种墩梁固结、具有悬臂受力特点的梁式桥。因墩上两侧伸出悬臂，形同“T”字，由此得名。由于悬臂梁承受负弯矩，T形刚
39、构桥几乎都是预应力混凝土结构。20世纪50年代至70年代，因采用悬臂施工方法，预应力混凝土T形刚构发展较快。我国跨径最大的T形刚构桥是巴拉圭于1980年建成的主跨174 m的重庆长江大桥。世界上最大跨径的预应力混凝土T形刚构桥是1978年建成的跨径为270 m的巴拉圭桥。2.4 其他体系梁桥简介2.4.4连续刚构桥2.4 其他体系梁桥简介 连续刚构是将T形刚构粗厚桥墩减薄，形成柔性桥墩，使墩梁固结、主梁连续形成连续刚构桥，它是T形刚构与连续梁结合的一种新型体系。连续刚构桥概貌（尺寸单位：m)2.4.5 斜拉桥2.4 其他体系梁桥简介 斜拉桥是由上部结构的斜拉索、塔柱和主梁及下部结构的桥墩、桥台
40、4种基本构件组成的组合体系桥梁。高强度钢索起着混凝土主梁弹性支承的作用。这样，主梁就像跨径显著缩小的多跨弹性支承连续梁那样工作，从而使梁高大大减小，自重大大减轻，并能显著加大桥梁的跨越能力。而且，斜索的水平分力还成了混凝土梁的“免费”轴向预压力，一般来说，它对主梁起有利作用。斜拉桥概貌2.4 其他体系梁桥简介1.1.构造类型构造类型斜拉桥立面布置2.4 其他体系梁桥简介 1）斜拉索（2）塔柱（3）主梁 2.4 其他体系梁桥简介斜拉桥立面布置2.2.体系结构体系结构2.4 其他体系梁桥简介体系结构（1）悬浮体系（3）塔梁固结体系2.4 其他体系梁桥简介2.4.6悬索桥2.4 其他体系梁桥简介 悬
41、索桥也称吊桥，具有合理的受力形式，悬索桥是公认的桥梁领域中最优美的桥型。因为主要承重结构主索受拉，基本无弯曲和疲劳而引起的应力折减，可以采用高强度钢丝制成，比同跨径钢桥节省钢材。由于主要承重结构采用高强度钢丝，用与极限跨径有关的比强度/（为钢的容许应力，为钢的容重）来衡量，其比值最大，所以，其跨越能力是所有桥梁体系中最大的。目前，世界上所建的大跨径桥梁，跨径在600 m以上的大跨径桥梁中主要采用是索桥。1.1.悬索桥的主要构造悬索桥的主要构造斜拉桥立面布置2.4 其他体系梁桥简介（2）英国式吊桥（1）美国式吊桥（4）带斜拉索的吊桥（3）混合式吊桥2.2.悬索桥的结构形式悬索桥的结构形式2.4 其他体系梁桥简介
