农桥建筑物设计资料课件.ppt

1、主要内容v1.农桥的构造v2.农桥的类型v3.农桥主要尺寸和技术名称v4.荷载及其组合v5.铰接板桥结构计算v6.农桥的墩台与基础 1 农桥的构造 对低于公路工程技术标准（JTJ-81）中四级公路车辆荷载和行车道宽度的，习惯上皆称为农桥。 农桥是我国当前农田水利工程配套的主要建筑物之一。随着农田水利工程、农业机械化和农村交通运输事业的发展，面广量大的农桥建设已迫在眉睫。 梁式板桥 桁架拱片 2 农桥的类型 根据最基本的分类方法和国内常用的农桥分成如下三类： 1、梁式体系 2、板式体系 3、拱式体系 2.1 梁式体系按承重结构的静力体系划分：v简支梁桥v连续梁桥v悬臂梁桥（1）简支梁桥 简支梁桥

2、是使用最广泛、构造最简单的梁式桥。简支梁属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸统一，从而能简化施工管理工作，并降低施工费用，目煎国内外所采用的钢筋混凝工和预应力混凝土简支梁，绝大部分均采用装配式结构。5003006001503003001.51.5500600310028001503900桥墩8002001000栏杆面板路面厚6081mm横隔板梁腹400400跨度12m （2）连续梁桥 这种体系的主要特点是：承重结构(板、T形梁或箱梁)不间断地连续跨越几个桥孔而形成一超静定的结构。连续孔数一般不宜过多，一般很少超过五跨。当需要

3、在宽阔的河流或旱谷上修建很多孔连续梁时，通常可按35孔为一联分联布置，联与联的衔接处，像简支梁桥一样，两个支座支承在一个桥墩上。连续梁由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小于跨中的正弯矩，这样不但可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径增大时，这种节省就愈显著。连续粱通常适用于桥基良好的场合，否则，任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内就会产生附加应力。 （3）悬臂梁桥 这种桥梁的主体是长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁，两端均悬出者称为双悬臂梁。对于较长的桥，还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多孔桥。在力学性能上，悬臂根部产生的负弯矩，减小了跨中正弯矩

4、，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以省材料。但却增加了牛腿等复杂构造。悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。 2.2 板式体系 板桥是小跨径桥梁最常用的桥型之一。在所有的桥梁形式中，板桥以其建筑高度最小，外形最简单而久用不衰。板桥的特点如下： 1、外形简单，制作方便，施工简单，模板及钢筋工作都较省，也利于工厂化成批生产。 2、建筑高度小，适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用。既降低桥面高度，又可缩短引道长度，外形轻盈美观。 3、整体式板桥，由于是双向受力结构，因而比一般梁有更高的承载能力和更大的刚度。 4、装配式板桥的预制构件，构件质量较轻，便于安装。 板桥可分为，简支板桥、悬

5、臂板桥、连续板桥 。 （1）简支板桥 简支板桥分整体式板桥和装配式板桥。前者跨径一般为48m，后者当采用预应力混凝土时，其跨径可达25m。这种结构的整体性能好，横向刚度较大，施工也较简单，不足的是，支架材料消耗量较多，施工期较长。一般宜采用装配式结构。（3）连续板桥 连续板桥的特点是板不间断地跨越几个桥孔而形成一个超静定结构体系。当桥梁全长较大时，可以几孔一联，做成多联式的连续板桥。连续板桥较简支板桥来说，具有伸缩缝少，车辆行驶平稳的优点。由于它在支点处产生负弯矩，对跨中弯矩起到卸载作用，故可以比简支板桥的跨径做得大一些，或者其厚度比同跨径的简支板做得薄一些，这一点和悬臂板桥是相同的。连续板桥

6、的两端直接搁置在桥台上，避免了像悬臂板桥所出现的车辆上桥时对悬臂端部的冲击。 2.3 拱式体系 拱式体系桥梁的分类方法很多，按主拱圈设铰数目分，有三铰、两铰和无铰拱桥；按结构形式分，有石板拱、双曲拱、钢筋混凝土肋拱和桁架拱、片拱及钢筋混凝土框架拱和刚架拱等拱桥；按拱上建筑物形式的不同分，有实腹式和空腹式拱桥。 在灌区桥梁和农村公路桥梁中，常用的有以下几种：板拱桥：双曲拱桥：肋拱桥：桁架拱桥：片拱桥：框架拱桥：刚架拱桥。 3 桥梁主要尺寸和技术名称 （1） 桥梁净跨径（L0） 梁式桥的净跨径是指设计水位以上相邻两墩台之间的净距，拱式桥为单孔两拱脚截面最低点间的水平距离 3 桥梁主要尺寸和技术名称

7、 （2） 桥梁计算跨径（l） 指桥梁结构相邻两支座中心间的距离（10m跨度以内的桥梁不设专门的支座）；拱式桥则为插入两台座的主拱圈（桁架拱则为下弦杆）与台座交界面重心间的水平距离。 （3） 桥梁全长（L） 对于不设桥台的桥梁（如悬臂桥），其行车道的长度即为桥梁全长；设有桥台的桥梁，为桥后端点（八字墙或侧墙离台前最远点）间的距离。由桥梁全长便可估算每延米的造价。 （4） 桥梁孔径 单跨桥孔径即净跨径；多跨桥孔径为各跨净跨之和。 （5） 建筑高度与容许建筑高度建筑高度指桥面顶面标高与上部结构最下缘的标高差；容许建筑物高度则是桥面顶面至通航净空上限间的距离。 （6） 水位 1）设计水位：农村公路桥梁

8、可考虑采用25年一遇的洪水位作为设计水位（渠系建筑物中的配套桥梁不在此列）。 2）低水位：可按常水位考虑。 3）通航水位：指允许通航的最大设计水位。也可按通 航 500kN（或1000kN）的吃水深度考虑。 （7） 桥下净空高度（H） 设计水位或通航水位至上部结构最下缘间的距离。 4 荷载及其组合编号编号荷载荷载分类分类作用名称作用名称1111可变可变荷载荷载汽车引起的土侧汽车引起的土侧压力压力1 1永久永久荷载荷载结构重力结构重力1212人群荷载人群荷载2 2预加力预加力1313汽车制动力汽车制动力3 3土的重力土的重力1414风荷载风荷载4 4土侧压力土侧压力1515流水压力流水压力5 5

9、混凝土收缩及混凝土收缩及徐变荷载徐变荷载1616冰压力冰压力6 6水的浮力水的浮力1717温度荷载温度荷载7 7基础变位作用基础变位作用1818支座摩阻力支座摩阻力8 8可变可变荷载荷载汽车荷载汽车荷载1919偶然偶然荷载荷载地震荷载地震荷载9 9汽车冲击力汽车冲击力2020船舶或漂泊物荷船舶或漂泊物荷载载1010汽车离心力汽车离心力2121汽车撞击作用汽车撞击作用项目项目单位单位技术指标技术指标车辆重力标准值车辆重力标准值kNkN170170前轴重力标准值前轴重力标准值kNkN3030后轴重力标准值后轴重力标准值kNkN140140轴距轴距m m4 4轮距轮距m m1.81.8前轮着地宽度及

10、长度前轮着地宽度及长度m m0.30.30.20.2后轮着地宽度及长度后轮着地宽度及长度m m0.60.60.20.2车辆外形尺寸（长车辆外形尺寸（长宽）宽）m m7 72.52.5（3）荷载组合）荷载组合 一、按极限承载能力状态设计时的作用效应组合 （1）永久荷载的设计值效应和可变荷载设计值效应的组合。 （2）永久荷载与可变荷载、一种偶然作用标准值效应组合。 二、按正常适用极限状态设计时的效应组合 （1）永久荷载标准值与可变荷载频遇值效应组合。 （2）永久荷载标准值与可变荷载准永久值效应组合。 5 铰接板桥结构计算 （1）荷载横向分布影响线及横向分布系数 式中 I板块截面的抗弯矩形矩； It

11、板块截面的抗扭惯性矩； b1板块的宽度； l板块的计算跨度。 由算出的r查表可得荷载作用在任一板块j时，i板块荷载横向分布影响线的纵坐标ij。21tIr=5.8()bIl 查表说明： 1)本表适用于横向铰接的梁或板，各片梁或板的截面是相同的； 2)表头的两个数字表示所要查的梁或板号，其中第一个数目表示该梁或板是属于几梁或板铰接而成的体系，第二个数目表示该片粱或权在这个体系中自左而右的序号； 3)横向分布影响线竖标以ij表示，第一个脚标i表示所要求的梁或板号，第二个脚标j表示受单位荷载作用的那片梁或板号，表中ij下的数字前者表示i，后者表示j，ij的竖坐标应绘在梁或板的中轴线处； 4)表中的札值

12、为小数点后的三位数字，例如278即为0.278，006即为0.006 （2）主梁内力计算 1）恒载内力计算式中：l简支梁的计算跨径； x计算截面到支点的距离。 2）活载内力计算一般采用直接布载发的方法计算，公式为：()2xgxMlx(2 )2xgVlx1KK2KS1m P ym q)（）（ 6 农桥的墩台与基础 桥墩、桥台及其基础统称为桥梁的下部结构，其作用为安全可靠的支撑上部结构，并将上部结构传来的荷载传递给地基。桥墩是多跨桥梁的中间支承结构，桥台则是单跨或多跨桥梁边跨之端部支撑结构，它与两岸路堤连接兼起挡土作用。v v v 墩身及破冰棱（2）桥墩荷载组合 在所有荷载中，汽车荷载的变动对荷载

13、组合起着支配作用。桥墩计算中，一般需验算墩身截面的强度、作用在墩身截面上合力的偏心矩及桥墩的稳定性等。因此，需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合。 在梁桥重力式桥墩计算中，可能出现的荷载组合有： 1）基本组合 桥墩在顺桥向承受最大竖向荷载的组合，如下图所示。它是用来验算墩身强度和基底最大应力。因此，除了计算永久作用(恒载)外，应在相邻两桥跨满布汽车荷载或人群荷载的一种或两种。 桥墩在顺桥向承受最大水平荷载的组合，如下图所示。 桥墩活载布置形式 在这种组合情况下，桥墩各截面在顺桥向可能产生最大偏心和最大弯矩，它是用来验算墩身强度、基地应力、偏心及桥墩的稳定性。因此，除了计算永久作用(

14、恒载)外，应在相邻两孔的一孔上(当为不等跨桥梁时则在跨径较大的一孔上)布置汽车荷载或人群荷载的一种或两种，以及可能产生的其他可变作用，例如纵向风荷载、汽车制动力等。（3）实体式桥台 梁桥和拱桥中常用的重力式桥台为U形桥台，它们是由台帽、台身和基础三部分组成。由于台身是由前墙和两个侧墙构成的U字形结构，故而得名。梁桥、拱桥桥台构造（见下图）。从图中比较可以看出，二者除在台帽部分有所差别外，其余部分基本相同；从尺寸上看，拱桥桥台一般较梁桥者要大。U形桥台的优点是构造简单，可以用混凝土或片石、块石砌筑。它适用于填土高度在4-10m以下或跨度稍大的桥梁；缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。

15、此外，桥台的两个侧墙之间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙产生裂缝。所以宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水措施。 U形桥台U形桥台示意图（4）桥台荷载组合 计算重力式桥台所考虑的荷载与重力桥墩计算中基本一样，不同的是，对于桥台尚要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计纵、横向风力、流水压力、冰压力、船只漂浮物的撞击力等。 其次，桥台的强度、偏心距和稳定性的验算也与桥墩基本相同，但只作顺桥方向的验算。当验算基础顶面的台身砌体强度时，如桥台截面的各部分尺寸满足规范有关规定，则应把桥台的侧墙和前墙作为整体来考虑受力；否则，台身(桥台前墙)应按独立的挡土墙计算。拱桥桥台荷载组合图（5）浅基础上墩台的计

16、算 墩台砌筑在埋置深度为5m内的基础上谓浅基础上的墩台。又将基础的悬出段限制在一定范围内，成刚性浅基础。 浅基础墩台的计算分墩台台身强度验算和基础的稳定性验算两部分。 1）刚性浅基础构造 选择基础的埋置深度极为重要，基础下面的地基须满足承载能力。基础尺寸，应满足在可能的最不利荷载组合下，确保基础本身有足够的强度；基地产生的最大应力不超过持力层的容许承载力；外力合力偏心距应满足规范要求。 2）基地应力验算式中 N作用于基地竖向力的总和； A基础底面积； 基地截面核心半径 算出的max式中为地基土的容许承载力，按土的类型查表可得容许承载力。注：当基础宽度大于2m时，基础埋深超过3m时，且h/b4时，需要进行修正。0max(1)eNA 3）基础稳定验算 a、 倾覆稳定验算 一般只对顺桥向进行此验算。抵抗倾覆的稳定系数K0按下 式计算式中 e0合力R的竖向分力对基地重心轴的偏心距； y基地截面重心轴至截面偏心方向截面边缘的距离； Pi作用基地重心竖向力的总和； Piei作用在墩台竖向力与其到基地重心轴距的乘积； Tihi作用在墩台水平力与其到基地重心轴距的乘积。抗倾覆稳定系数不宜小于1.5。00yKe0ei iiiiPeThP