第一节-混凝土刚架桥课件.ppt

1、2022年8月5日星期五1第一节 混凝土刚架桥第四章 其他体系桥梁2022年8月5日星期五24.1.1 刚构桥的体系与构造特点一、体系特点n 恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近n 桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小n 弯矩图面积的小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低n 超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感2022年8月5日星期五3均布荷载q2022年8月5日星期五4二、刚构桥的主要类型o 单跨刚构桥主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小2022年8月5日星期五5ROSENSTEIN BRIDGE跨度68 m，跨中梁高1.65 m2022年8月5日星期五6o 斜腿刚构桥受力形

2、式接近拱桥，可获得较大跨度或较小的梁高2022年8月5日星期五72022年8月5日星期五8NECKAR VALLEY VIADUCTspans of 234-134-134-134-264 meters2022年8月5日星期五9o 安康汉江桥o 主跨为176m，中孔跨中64m2022年8月5日星期五102022年8月5日星期五112022年8月5日星期五122022年8月5日星期五13o 连续刚构桥用于柔性墩或大跨度高墩桥梁辅航道桥桥跨径：150+270+150m2022年8月5日星期五14Raftsundet BridgeSpan of 86+202+298+125m2022年8月5日星期五

3、152022年8月5日星期五162022年8月5日星期五17V型墩刚构内部高次超静定，外部接近连续梁2022年8月5日星期五18MAIN RIVER BRIDGE82-135-82m main span,depth of 6.5m2022年8月5日星期五192022年8月5日星期五202022年8月5日星期五21三、常用计算图式o 单跨刚构桥2022年8月5日星期五22斜腿刚构桥2022年8月5日星期五23连续刚构桥2022年8月5日星期五24V型墩刚构2022年8月5日星期五25四、构造特点截面形式o 单跨刚构桥矩形截面o 斜腿刚构箱型截面、多肋式o 连续刚构大跨度：变高度箱梁小跨度：多室扁

4、箱梁o V型墩刚构箱型截面、多肋式2022年8月5日星期五26箱型截面斜腿与主梁交点构造2022年8月5日星期五27主梁构造 o 刚架桥主梁截面形状与梁式桥相同，可以做成各种形式。o 主梁在纵桥向可做成等截面、等高变截面、变高度截面三种形式。有时根据实际需要将主梁做成几种不同的截面形式，以适应主梁内力的变化和方便施工。o 变高度主梁底部的线形可以是曲线形、折线形、曲线加直线形等，具体应根据主梁内力的分布情况，按等强度原则选定。2022年8月5日星期五28五、减小墩柱抗推刚度的措施1、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续刚构2、减小墩柱的纵桥向尺寸3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度4、对于长大桥

5、梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续梁体系2022年8月5日星期五29六、预应力配索特点三向预应力体系腹板、顶底板纵向预应力顶板横向预应力腹板竖向预应力2022年8月5日星期五302022年8月5日星期五314.1.2 4.1.2 悬臂施工法悬臂施工法o 悬臂施工法是悬臂施工法是从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装或将预制节段对称进行拼装。前者称。前者称悬臂浇筑悬臂浇筑施工，施工，后者称后者称悬臂拼装悬臂拼装施工，有时也将两种方法结合使用。施工，有时也将两种方法结合使用。2022年8月5日星期五32悬臂施工的主要特点悬臂施工的主要特点o 1、桥

6、梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要求承、桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要求承受由施工产生的弯矩，因此受由施工产生的弯矩，因此悬臂施工宜在营运状态悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工状态的受力状态比较接近的桥梁的结构受力与施工状态的受力状态比较接近的桥梁中选用中选用，如预应力混凝土，如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等；梁桥和斜拉桥等；2022年8月5日星期五33o 2、非墩桥固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工、非墩桥固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使时应采取措施，使墩、梁临时固结墩、梁临时固结，因而在施工过，因而在施工过程中有程中有结构

7、体系的转换结构体系的转换存在；存在；o 3、采用悬臂施工的机具设备种类很多，就、采用悬臂施工的机具设备种类很多，就挂篮挂篮而而言，也有桁架式、斜拉式等多种类型，可根据实际言，也有桁架式、斜拉式等多种类型，可根据实际情况选用；情况选用；2022年8月5日星期五34o 4、悬臂浇筑悬臂浇筑施工简便，结构整体性好，施工中可不施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置，常在断调整位置，常在跨径大于跨径大于100m的桥梁上选用；的桥梁上选用；悬悬臂拼装臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求比较高，可在跨径业，但施工精度要求比较高，可在跨径1

8、00m以下以下的的大桥中选用；大桥中选用；o 5、悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航、悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通。或桥下交通。2022年8月5日星期五35悬臂施工法适用体系悬臂施工法适用体系o 采用悬臂施工法的常用结构体系有采用悬臂施工法的常用结构体系有刚墩铰支连续梁刚墩铰支连续梁、柔墩铰支连续梁柔墩铰支连续梁、柔墩固结连续刚架柔墩固结连续刚架、铰接悬臂梁铰接悬臂梁、连续框式悬臂梁连续框式悬臂梁、挂孔悬臂梁挂孔悬臂梁、带挂孔的带挂孔的T形刚构形刚构。如图所示：如图所示：2022年8月5日星期五36o图中：A1-刚墩铰支连续梁；A2-柔墩铰支连续梁；A3-柔墩固

9、结连续刚架；B1-铰接悬臂梁；oB2-连续框式悬臂梁；B3-挂孔悬臂梁；B2-带挂孔的T形刚构；oa-混凝土铰；b-钢筋混凝土摆座；c-橡胶支座；d-剪力铰；2022年8月5日星期五37悬臂施工要点悬臂施工要点o 要实现悬臂施工，在施工过程中必须保证墩与梁固结，要实现悬臂施工，在施工过程中必须保证墩与梁固结，尤其在连续梁桥和悬臂梁桥施工中要采取临时墩梁固尤其在连续梁桥和悬臂梁桥施工中要采取临时墩梁固结措施。另外采用悬臂施工法，很有可能出现施工期结措施。另外采用悬臂施工法，很有可能出现施工期的的体系转换体系转换问题。问题。2022年8月5日星期五38o 如对于三跨预应力混凝土如对于三跨预应力混凝

10、土连续梁连续梁桥，采用悬臂施工桥，采用悬臂施工时，结构的受力状态呈时，结构的受力状态呈型刚构型刚构，边跨合拢就位、，边跨合拢就位、更换支座后呈更换支座后呈单悬臂梁单悬臂梁，跨中合拢后呈连续梁的受，跨中合拢后呈连续梁的受力状态。力状态。结构上的预应力配置必须与施工受力相一结构上的预应力配置必须与施工受力相一致致。2022年8月5日星期五39悬臂施工方法分类悬臂施工方法分类o 悬臂施工法通常分为悬臂施工法通常分为悬臂浇筑悬臂浇筑和和悬臂拼装悬臂拼装两类：两类：o 悬臂浇筑悬臂浇筑-是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具

11、模板混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具模板（挂篮挂篮）继续悬臂施工。）继续悬臂施工。o 悬臂拼装悬臂拼装-是用是用吊机吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。拢。2022年8月5日星期五40两种方法比较两种方法比较o1、施工进度、施工进度悬臂浇筑：每个节段长一般为悬臂浇筑：每个节段长一般为26m（挂篮），每个节段施工周期约为（挂篮），每个节段施工周期约为69d。悬臂拼装：每个节段长一般为悬臂拼装：每个节段长一般为25m（吊机），每个节段施工周期约为（吊机），每个节

12、段施工周期约为11.5d。o2、施工质量、施工质量悬臂浇筑：整体性好，浇灌质量难保证，混凝土收缩、徐变影响较大。悬臂浇筑：整体性好，浇灌质量难保证，混凝土收缩、徐变影响较大。悬臂拼装：预制块质量高，但梁体钢筋连续性不好处理，可采用湿接缝和环氧树悬臂拼装：预制块质量高，但梁体钢筋连续性不好处理，可采用湿接缝和环氧树脂接缝进行改善，混凝土收缩、徐变影响较小。脂接缝进行改善，混凝土收缩、徐变影响较小。o3、施工变形控制、施工变形控制悬臂浇筑：变形容易控制，可逐段测量调整。悬臂浇筑：变形容易控制，可逐段测量调整。悬臂拼装：变形不易控制，控制方法处于研究阶段。悬臂拼装：变形不易控制，控制方法处于研究阶段

13、。2022年8月5日星期五41两种方法比较两种方法比较o4、适应性、适应性悬臂浇筑：施工时一般希望气温比较高，使混凝土易于早强。若冬季施工，悬臂浇筑：施工时一般希望气温比较高，使混凝土易于早强。若冬季施工，则需采用蒸汽养护。则需采用蒸汽养护。悬臂拼装：不受气候影响，采用干接缝或环氧树脂接缝时，甚至可在零下悬臂拼装：不受气候影响，采用干接缝或环氧树脂接缝时，甚至可在零下15度施工。度施工。o5、施工起重能力、施工起重能力悬臂浇筑：仅需起重悬臂浇筑：仅需起重1.5t的吊机，吊运钢筋骨架和混凝土。的吊机，吊运钢筋骨架和混凝土。悬臂拼装：一般需悬臂拼装：一般需40t以上的吊机（目前用贝雷或万能杆件拼装

14、以上的吊机（目前用贝雷或万能杆件拼装100t以上的以上的吊机已不成问题）。吊机已不成问题）。2022年8月5日星期五42悬臂施工过程悬臂施工过程o 0号块的施工号块的施工o 节段悬臂浇筑施工节段悬臂浇筑施工o 节段悬臂拼装施工节段悬臂拼装施工o 合拢段的施工合拢段的施工o 结构体系转换结构体系转换2022年8月5日星期五430号块的施工号块的施工o 在悬臂法施工中，在悬臂法施工中，0号块号块(墩顶梁段墩顶梁段)均在墩顶托架均在墩顶托架上立模现场浇筑上立模现场浇筑,并在施工过程中设置临时梁墩锚并在施工过程中设置临时梁墩锚固，使固，使0号块梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不号块梁段能承受两侧悬臂施工

15、时产生的不平衡力矩。平衡力矩。2022年8月5日星期五44o 临时固结、临时支承措施有：临时固结、临时支承措施有：o 1）将）将0号块梁段与桥墩钢筋或预应力筋临时固结，待需号块梁段与桥墩钢筋或预应力筋临时固结，待需要解除固结时切断。要解除固结时切断。o 2）在桥墩一侧或两侧加临时支承或支墩。）在桥墩一侧或两侧加临时支承或支墩。o 3）将）将0号块梁段临时支承在扇形或门式托架的二侧。号块梁段临时支承在扇形或门式托架的二侧。o 临时梁墩固结要考虑两侧对称施工时有临时梁墩固结要考虑两侧对称施工时有一个梁段超前的一个梁段超前的不平衡力矩不平衡力矩，应验算其稳定性，稳定性系数不小于，应验算其稳定性，稳定

16、性系数不小于1.5。2022年8月5日星期五45挂篮的构造挂篮的构造o 挂篮的构造型式很多，通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台几部分组成。2022年8月5日星期五46o 承重梁承重梁是挂篮的主要受力构件，可以采用钢板梁，工是挂篮的主要受力构件，可以采用钢板梁，工字钢梁或万能杆件组拼的钢桁梁和贝雷钢梁等，可设字钢梁或万能杆件组拼的钢桁梁和贝雷钢梁等，可设置在桥面之上，也可设在桥面以下，它承受施工设备置在桥面之上，也可设在桥面以下，它承受施工设备和新浇节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装和新浇节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁体上。置将荷载传到

17、已施工完成的梁体上。2022年8月5日星期五472022年8月5日星期五48节段悬臂拼装施工节段悬臂拼装施工o施工过程施工过程：o悬臂拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运输，悬臂拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运输，梁段起吊拼装和施加预应力。梁段起吊拼装和施加预应力。o施工机具施工机具：o移动式吊车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等；移动桁移动式吊车、桁式吊、缆索起重机、汽车吊、浮吊等；移动桁式吊使用较多，固定桁式吊使用不多。式吊使用较多，固定桁式吊使用不多。2022年8月5日星期五49o 方法特点方法特点：o 施工方便，拼装周期短，施工速度快，减小了结构施工方便，拼装

18、周期短，施工速度快，减小了结构附加内力；附加内力；o 但预制节段需要较大的场地，要求一定的起重能力，但预制节段需要较大的场地，要求一定的起重能力，拼装精度要求很高。拼装精度要求很高。2022年8月5日星期五50施工过程施工过程o 悬臂拼装是从桥墩顶开始，将预制梁段对称吊装，就悬臂拼装是从桥墩顶开始，将预制梁段对称吊装，就位后施加预应力，并逐渐接长的一种施工方法。悬臂位后施加预应力，并逐渐接长的一种施工方法。悬臂拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运拼装的基本施工工序是：梁段预制、移位、堆放和运输，梁段起吊拼装和施加预应力。输，梁段起吊拼装和施加预应力。o 在悬臂拼装施工中，在悬臂拼装施

19、工中，沿梁纵轴按起重能力划分适当长沿梁纵轴按起重能力划分适当长度的梁段度的梁段，在工厂或桥位附近的预制场进行预制。，在工厂或桥位附近的预制场进行预制。2022年8月5日星期五51方法特点方法特点o 悬臂拼装施工将大跨桥梁化整为零，预制和拼装方悬臂拼装施工将大跨桥梁化整为零，预制和拼装方便，可以上、下部结构平行施工，拼装周期短，施便，可以上、下部结构平行施工，拼装周期短，施工速度快。同时预制节段施工质量易控制，减小了工速度快。同时预制节段施工质量易控制，减小了结构附加内力。但预制节段需要较大的场地，要求结构附加内力。但预制节段需要较大的场地，要求有一定的起重能力，拼装精度对大跨桥梁要求很高。有一

20、定的起重能力，拼装精度对大跨桥梁要求很高。2022年8月5日星期五52o 因此，悬臂拼装施工一般用于跨径小于因此，悬臂拼装施工一般用于跨径小于100m的桥梁。的桥梁。如荷兰的东希尔德桥，跨径如荷兰的东希尔德桥，跨径95m，总长，总长5m，节段间，节段间采用湿接缝，三个星期拼装两跨桥梁。采用湿接缝，三个星期拼装两跨桥梁。2022年8月5日星期五53合拢段的施工合拢段的施工o 合拢施工顺序：o 结构的合拢施工顺序取决于设计方所拟定的施工方结构的合拢施工顺序取决于设计方所拟定的施工方案，通常采用的合拢顺序有：边跨至中跨的顺序合案，通常采用的合拢顺序有：边跨至中跨的顺序合拢、中跨至边跨的顺序合拢、先形

21、成双悬臂刚构再拢、中跨至边跨的顺序合拢、先形成双悬臂刚构再顺序合拢、全桥一次性合拢。顺序合拢、全桥一次性合拢。2022年8月5日星期五54合拢施工方法合拢施工方法o 合拢段的施工常取用现浇和拼装两种方法。合拢段的施工常取用现浇和拼装两种方法。o 采用拼装合拢，对预制和拼装精度的要求较高，但采用拼装合拢，对预制和拼装精度的要求较高，但工序简单，施工速度快。工序简单，施工速度快。2022年8月5日星期五55o 采用现浇合拢，因在施工过程中，受到昼夜温差影采用现浇合拢，因在施工过程中，受到昼夜温差影响，现浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成响，现浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收

22、缩、徐变影响，结构体系的转换及梁段混凝土的收缩、徐变影响，结构体系的转换及施工荷载等因素影响，需采取必要措施以保证合拢施工荷载等因素影响，需采取必要措施以保证合拢段的质量。段的质量。2022年8月5日星期五56o 1）合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要）合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用求的前提下，应尽量缩短，一般采用1.52.0m。o 2）合拢温度选择。一般宜在）合拢温度选择。一般宜在低温合拢低温合拢，遇夏季应在，遇夏季应在晚上合拢，并用草袋等覆盖，以加强接头混凝土养护，晚上合拢，并用草袋等覆盖，以加强接头混凝土养护，使混凝土早期结硬过程中处于

23、升温受压状态。使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态。2022年8月5日星期五57o 3）合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入）合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入减水剂、早强减水剂、早强剂剂，以便及早达到设计要求强度，及时张拉预应力束，以便及早达到设计要求强度，及时张拉预应力束筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。o 4）合拢段采用）合拢段采用临时锁定措施临时锁定措施，采用劲性型钢或预制的，采用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上下部作支撑，然后张拉部分混凝土柱安装在合拢段上下部作支撑，然后张拉部分预应力钢束，待合拢段混凝土达到要求强度后，张拉预应力钢束，待合拢段混凝土达到要

24、求强度后，张拉其余预应力束筋，最后再拆除临时锁定装置。其余预应力束筋，最后再拆除临时锁定装置。2022年8月5日星期五58结构体系转换结构体系转换o 结构体系转换是指在施工过程中，当某一施工程序完结构体系转换是指在施工过程中，当某一施工程序完成后，桥梁结构的受力体系发生了变化，如简支体系成后，桥梁结构的受力体系发生了变化，如简支体系变化为悬臂体系或连续体系等等，这种变化过程简称变化为悬臂体系或连续体系等等，这种变化过程简称为体系转换。为体系转换。o 对采用悬臂法施工的悬臂梁桥和连续梁桥，为保证施对采用悬臂法施工的悬臂梁桥和连续梁桥，为保证施工阶段的稳定，在结构体系转换的施工中应注意以下工阶段的

25、稳定，在结构体系转换的施工中应注意以下几点：几点：2022年8月5日星期五59o 1结构由结构由双悬臂双悬臂状态转换成状态转换成单悬臂单悬臂受力状态时，梁受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，应按设计要求，锚固前，应按设计要求，张拉部分或全部布置在梁张拉部分或全部布置在梁体下缘的正弯矩预应力束体下缘的正弯矩预应力束，对活动支座还需保证解，对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定，如控制和采取措施限制除临时固结后的结构稳定，如控制和采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移。单悬臂梁发生过大纵向水平位移。2022年8月5日星

26、期五60o 2梁墩临时梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行锚固的放松，应均衡对称进行，确保，确保逐渐均匀地释放在放松前应测量各梁段高程，在逐渐均匀地释放在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。2022年8月5日星期五61o3对转换为对转换为超静定结构超静定结构，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的等因素引起结构的次内力次内力若按设计要求，需进行内力调整时，若按设计要求，需进行内力调整时，应以标高、反力等多因素控制，相互校核。如出入较大时，应分应以标高、反力等多因素控制，相互校核。如出入较大时，应分析原因。析原因。o4在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高并按标高调整支座高度调整支座高度及反力。支座反力的调整，应以标高控制及反力。支座反力的调整，应以标高控制为主，反力作为校核。为主，反力作为校核。