连续梁桥设计计算

第第 1 1 章章 绪绪 论论 1.1 概述 随着我国交通运输业的发展，人们对公路桥梁的建设提出了更高的要求，例如行 车要舒适、平稳，建设周期要短等等。于是，兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的先简支 后连续桥梁形式应运而生。 简支变连续梁桥经历了简支梁桥面（板）连续→恒载简支、活载连续、体系不转 换→先简支后连续结构体系的发展历程，从原来的普通钢筋连接墩顶发展到现在的采 用预应力筋连接，但是墩顶混凝土的开裂问题的克服效果不佳，就此国内外主要对墩 顶混凝土开裂，以及如何更好连接墩顶以防止开裂的研究进行了大量的研究。跨径大 有增加，并且有继续增大的趋势，成为现代桥梁建设中的一种重要桥型。 简支梁桥属于单孔静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系 列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产， 并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材， 降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在很大缺点：从运 营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在 梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的 不舒适性；桥面连续也容易出现破坏(已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不 鲜)，另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多， 这些都是简支梁桥的显著缺点。 而连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建 筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时， 长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期 长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明 显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。 先简支后连续梁桥刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。其施工特 点是先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接成连续梁，从而得到连 续梁优越的使用效果。 1.2 先简支后连续体系的特点 先简支后连续是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。采用先简支后连续的桥梁 设计，可减少桥梁接缝，大大提高行车舒适度，所以近来被大量采用。从施工方法而 言，其特点是简单方便，质量可靠，实现了桥梁施工的工厂化、装配化。该方法目前 在中、小跨径的连续梁桥的建设中得到了广泛的应用。 先简支后连续有以下几种常见的施工方法： (1)主梁的普通钢筋在墩顶连续该方法简单易行，缺点是墩顶负弯矩区常常发生横 向裂缝，影响桥梁的正常使用。 (2)主梁纵向预应力钢束在墩顶连续该方法效果最好，缺点是施工难度大，往往需 要特殊的连接器来完成，一般也不采用。 (3)墩顶两侧主梁在一定范围内布设预应力短束实现连续该方法简单可行， 具有第2 种方法的优点，同时克服了墩顶负弯矩区的开裂问题。 第一种方法虽然简单易行，但常在墩顶负弯矩区内发生横向裂缝，影响桥梁的正 常使用。方法二的效果最好，但施工很困难，故一般不采用。第三种方法不仅施工可 行，并且具有方法二的优点，同时又克服了采用普通钢筋连续的开裂问题。所以一般 先简支后结构连续梁桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续的构造处理来实现简支转连 续。 由于先简支后连续梁桥在施工过程中存在体系转换，那么必须依据具体的施工过 程来分析结构的受力。其受力特点是：施工的第一阶段是形成简支梁，此阶段主梁承 受一期恒载自重产生的内力以及在简支梁施加的预应力；第二阶段首先浇筑墩顶连续 段混凝土，待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束（局部短束），最终形成连 续梁。连续梁成桥状态主要承受二期恒载、活载、温度、支座沉降产生的内力以及负 弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。 先简支后连续的连续梁桥，主要应用于跨径在20m～35m、吊装重量小于70t的中 小跨径的空心板、箱梁、T梁、I型组合梁桥中，有些高速公路上,40m、50m跨径的T梁 也采用了先简支后连续结构。先简支后连续结构由于跨径不大，预制梁体较小，因此 梁下设置的支座以板式橡胶支座为多，同时考虑到下部结构受力的均匀性，分联一般 为以100 m～200 m一联为宜，最长不宜超过300 m。采用先简支后连续结构体系，最大 的特点是在进行下部结构施工的同时，可在预制场上预制梁体，这样既可保证质量又 可缩短工期。而简单、方便、迅速地预制梁体的前提是预制梁体的几何尺寸基本相同， 因此这种桥型在不需设置超高的顺直路线上采用比较合适。位于顺直路段的桥梁，桥 面横坡一般是一个定值，预制梁部分的几何尺寸基本相同，预制方便，施工简单，速 度较快。 第 2 章 桥梁设计方案确定 2.1 桥梁设计资料 2.1.1 地形 表 2.1桥轴断面数据表 桩号(m) k11+584.00 +600.00 +608.00 +621.00 +655.00 +670.80 +683.80 +709.00 +734.90 +763.00 +796.20 地面标高(m) 344.72 343.63 345.03 331.71 315.96 316.06 316.95 329.75 333.68 343.75 354.84 设计标高(m) 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 354.77 2.1.2 地质描述 覆盖层为泥土，厚 3m～5m，下伏基岩为砂岩。 2.1.3 水文通航情况 无水文通航要求。 2.1.4 路线资料 直线桥 2.1.5 桥面布置 净 7m（行车道）+2x2.5m（人行道）=12m 2.1.6 设计荷载 公路 II 级人群荷载按规范取值 2.1.7 当地气象情况 多年平均气温为 17.9℃，极端最高气温 41.7℃，极端最低气温-3.5℃。地震烈度为 VI 度。 2.2 桥型方案拟定 2.2.1 方案初选 本桥位所在位置地形为较平坦的地形，无径流，基岩为完整砂岩，表面有厚度为 3m～5m 的块石土覆盖层，下伏基岩为砂岩， 地质情况良好，适合多种体系桥。初拟的 6 个方案分别为①：6 跨 30m 等截面简支变连续梁桥；②：左右对称跨径 90m 的单塔 双跨斜拉桥； ③： 净跨径为 130m， 净矢跨比为 1/9 的上承式拱桥； ④： 主孔净跨径 130m， 净矢跨比 1/6 的中承式钢管混凝土拱桥⑤： 80m+120m 两跨连续梁桥⑥： 50m+80m+50m 连续钢构桥。 方案比选主要依据实用、经济、安全、美观、有利于环保的基本原则，同时考虑 要符合桥梁发展规律，体现现代新科技的成就。桥型的选择要求在技术上是可靠的， 在施工上是切实可行的。而且要综合考虑各式桥梁的优缺点以进行比较。 根据以上原则经过初选，筛选得到 6 跨 30m 等截面简支变连续梁桥，左右对称跨 径 90m 的单塔双跨斜拉桥，净跨径为130m，净矢跨比为1/9 的上承式拱桥。以进一步 进行方案精选。 2.2.2 方案精选 一．6 跨 30m 等截面简支变连续结构梁桥 (一) 方案布置（如图 2.1 所示） 图 2.1 简支变连