市政工程教学课件：组合结构桥梁.ppt

1、组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 0 组合结构桥梁组合结构桥梁 (钢混组合梁钢混组合梁) 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 1 主要内容 钢混组合结构桥梁概论 钢与混凝土的连接 波折腹板组合箱梁桥 组合钢板梁桥 组合刚构桥 组合桁架桥 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 2 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 3 组组 合合 结结 构构 桥桥 梁梁 概概 论论 组合结构分类组合结构分类 组合结构设计理念组合结构设计理念 组合结构力学特点组合结构力学特点 组合结构桥梁的分类及其特点组合结构桥梁的分类及其特点 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念

2、 4 组合结构桥梁概论-组合结构分类 钢材 混凝土 钢构件 混凝土构件 组合构件 组 合 结 构 材料构件结构 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 5 概论-组合构件实例 组合构件的实例 (a) 钢管混凝土 (b) 型钢混凝土 (c) 组合板(d) 组合梁 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 6 概论-组合结构实例 组合结构实例 (a) 钢梁与混凝土梁接合(b) 钢梁与混凝土墩接合 焊钉 预应力钢筋 钢梁钢筋混凝土梁 钢梁 钢筋 混凝土墩 焊钉 横梁 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 7 概论设计理念 总 费 用 总 费 用 钢结构 混凝土结构 混凝土用量百分比

3、 组合结构 合理 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 8 概论设计理念 混凝土的弱点 抗拉强度小 有横向约束时抗压强度增大 钢材提供支援 钢材的弱点 容易压缩屈曲 容易生锈 混凝土提供支援 设计理念：合理使用钢材与混凝土 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 9 钢混凝土结合梁桥在中等跨度(2090m)桥梁中已在世界各地广 泛应用。它的主要优点是： 与钢桥相比有：节省钢材；降低建筑高度；减少冲击，耐疲 劳；减少钢梁腐蚀；减少噪音；维修养护工作量较少等。 与混凝土桥相比有：重量较轻；制造安装较为容易；施工速 度快，工期短等。 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 10

4、概论-组合结构的力学特点 钢材对混凝土的支援受弯组合梁抗弯性能 组合梁 纯钢梁 Py: 纯钢梁的屈服荷载 Pu: 纯钢梁的极限荷载 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 11 概论-组合结构的力学特点 应变 钢管 钢管混凝土 混凝土 单独叠加 荷载 钢材对混凝土的支援受压钢管混凝土柱 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 12 概论-组合结构的力学特点 混凝土对钢材的支援受弯钢管混凝土梁 荷 载 变形 局部屈曲 无肋无摩擦 有摩擦 有肋 局部屈曲 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 13 概论-组合结构的力学特点 混凝土对钢材的支援内衬混凝土组合梁 (a) 连续梁一般

5、图 (b) 横截面 图1.2.4 内衬混凝土组合梁的构造 (c) 内衬式组合梁截面 横向钢筋 纵向钢筋 内衬 混凝土 钢梁内衬混凝土 内衬混凝土 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 14 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土组合梁钢筋布置形式 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 15 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土组合梁抗弯性能 纯钢 内衬混凝土 变形 (mm) 荷载 (kN) 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 16 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土组合梁抗弯性能 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 17 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土

6、组合梁抗弯性能 内衬混凝土组合 梁 纯钢梁 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 18 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土组合梁抗剪性能 纯钢 内衬混凝土 变形 (mm) 荷载 (kN) 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 19 概论-组合结构的力学特点 内衬混凝土组合梁抗剪性能 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 20 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合结构桥梁的定义： -使用组合构件或组合结构的桥梁 组合结构桥梁的分类组合结构桥梁的分类 组合钢板梁桥 组合箱梁桥 组合桁架桥 组合刚构桥 混合梁桥 组合拱桥 组合斜拉桥 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计

7、新理念 21 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合钢板梁桥 Hopital桥（法国,4跨连续，最大跨64m） 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 22 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合钢板梁桥 千鸟泽川桥（日本）Lignon桥（法国） 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 23 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合箱梁桥槽形截面组合箱梁桥 Bois de Rosset桥（瑞士，1991年完成） 连续桥，23m+34.2+1142.75m+51.3m+38.5m 槽形钢截面+横向预应力混凝土桥面板 4根纵向体外索箱内布置，索力合计8830kN 组合结构桥梁设计新理念组

8、合结构桥梁设计新理念 24 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合箱梁桥槽形截面组合箱梁桥 千岁高架引桥（日本，1998年完成） 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 25 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合箱梁桥钢腹板组合箱梁桥(钢腹板容易屈曲) La Ferte Saint-Aubin桥(mm) (法国) 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 26 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合箱梁桥波折钢腹板组合箱梁桥 Cognac桥 (法国，1986年完成) 31m+43m+31m, 3跨连续 混凝土 顶板 体内索 波折 腹板 体外索 混凝土底板 横隔板 体内索 波折 腹板

9、 波折腹板箱梁的构造 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 27 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合箱梁桥用波折钢腹板组合箱梁的斜拉桥 栗东桥 (日本) 矢作川桥（日本） 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 28 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板 Arbois桥 (法国，1985年完成) 29.85m+40.4m+29.85m, 3跨连续 横截面的构造 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 29 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板 Boulonnais桥(法国，1997年完成) 44.5

10、m+3*77m+93.5m+5*110 +93.5m+3*77m+44.5m,15跨连续 钢管桁架腹杆的构造 4m预制节段梁，悬臂施工 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 30 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁架腹杆+上下混凝土翼缘板 Kinokawa桥(日本，2003年完成) 4跨连续，最大跨度85m,全长268m 节点的构造 钢管桁架腹杆 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 31 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁梁(无上弦杆)+混凝土桥面板 Vaihingen Viadukt桥(德国)节点的构造 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理

11、念 32 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁梁(有上弦杆)+混凝土桥面板 Lully高架桥 (瑞士) 29.93m+2142.75m+29.93m 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 33 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合桁架桥钢桁架梁(有上弦杆)+混凝土桥面板 Nantenbach铁路桥 (德国) 跨径83.2m+208.0m+83.2m 负弯矩区未设置预应力钢筋 桥墩附近两个下弦杆间浇混凝土 上下弦杆形成双重组合 平衡边、中跨自重 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 34 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合刚构桥钢箱梁+混凝土墩 横浜绿IC桥（日

12、本,1997年完成） 7跨连续刚构桥 32.3m440.0m42.0m40.1m 横梁与混凝土固结 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 35 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合刚构桥钢箱梁+混凝土墩 阿古耶桥（日本） 3跨连续刚构桥 36m36m36 钢板梁与混凝土固结 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 36 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 混合梁桥钢箱梁+混凝土梁 新川桥（日本，2000年完成） 5跨连续混合梁桥 39.2m40.0m118.0m39.2m40.0m 中跨用钢箱梁 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 37 概论-组合结构桥梁的分类及其特点

13、 组合拱桥钢管混凝土拱 Antrenas桥（法国） 跨度56m 混凝土填充的理由，防止车辆冲击 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 38 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 组合拱桥型钢混凝土拱 用型钢骨架作为拱肋 采用斜拉悬臂施工 闭合后浇注混凝土 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 39 概论-组合结构桥梁的分类及其特点 杨浦大桥（中国，1993年完成） 组合梁斜拉桥 钢板梁+混凝土桥面板 钢箱梁+混凝土桥面板 钢桁架梁+混凝土桥面板 钢梁+混凝土梁 组合结构桥梁设计新理念组合结构桥梁设计新理念 40 概论-组合结构桥梁的技术特点概括 序号名 称形 式特 点 1组合钢板梁

14、桥钢板梁+混凝土桥面板抗弯刚度增大。 2组合箱梁桥 闭合截面钢箱梁+混凝土桥面板 槽形截面钢箱梁+混凝土桥面板 波折钢腹板+混凝土上下翼缘板 抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用。 省去顶钢板、施工难度加大。 自重减轻，预应力能有效施加。 3组合桁架桥 钢桁架梁+混凝土桥面板 钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板 抗弯刚度增大，连接件设置较困难。 省去上下弦杆，施工难度加大。 4组合刚构桥 钢板梁+混凝土墩 钢箱梁+混凝土墩 钢桁架梁+混凝土墩 省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提 高，悬臂施工法能够使用。 5混合梁桥钢梁+混凝土梁跨度增大，连接较难处理。 6组合拱桥 钢管混凝土拱 型钢混凝土拱 施工容易，质量难保证。 施工容易，无钢材维护的问题。 7组合梁斜拉桥 钢板梁+混凝土桥面板 钢箱梁+混凝土桥面板 钢桁架梁+混凝土桥面板 钢梁+混凝土梁 抗弯刚度增大。 抗弯、扭刚度增大。 上下层车道处理方便。 塔墩附近加劲梁抗压性能提高。