《桥梁工程》第二次作业.doc

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《桥梁工程》第二次作业

第五章

5.1实腹式拱桥的主要组成部分有哪些？

哪些属于上部结构?

哪些属于下部结构？

答：

实腹式拱桥的主要组成部分有：

主拱圈、拱顶、拱脚、拱轴线、拱腹、拱背、栏杆、人行道块石、变形缝、侧墙、防水层、填料、路面、桥台、桥台基础、盲沟。

属于上部结构的有：

拱背、栏杆、人行道块石、变形缝、侧墙、防水层、填料、路面。

属于下部结构的有：

桥台、桥台基础、盲沟。

5.3石板拱应满足的基本要求有哪些？

答：

⑴拱石受压面的砌缝应与拱轴线相垂直。

这种辐向砌缝一般可做成通缝，不必错缝。

⑵当拱圈厚度不大时，可采用单层拱石砌筑，并应纵横错缝，其错缝间距≥10cm。

⑶灰缝的宽度宜≦2cm。

⑷拱圈与墩台及空腹式的腹拱墩连接处，应采用特制的五角石，以改善连接处的受力状况。

五角石不得带有锐角，以免施工时易破坏和被压碎。

⑸当用块石砌筑拱圈时，应选择较大的平整面与拱轴线垂直，砌缝必须交错，块石的大头在上，小头在下。

石块间的砌缝必须相互交错，较大的缝隙应用小石块嵌紧。

同时还要求砌缝用砂浆或小石子混凝土灌满。

5.6简述布置伸缩缝、变形缝、防水层的位置及做法。

答：

通常是在相对变形较大的位置设置伸缩缝，而在相对变形较小处设置变形缝。

人行道、栏杆、缘石和混凝土桥面，在腹铰拱的上方或侧墙有变形缝处，均应设置贯通全桥宽度的伸缩缝或变形缝。

对于实腹式拱桥，防水层应沿拱背护拱、侧墙铺设。

对空腹式拱桥，防水层沿拱圈跨中的拱背和腹拱上方位置设置。

防水层在全桥范围内不宜断开，当通过伸缩缝或变形缝处应妥善处理，使其既能防水又可以适应变形。

第六章

6.1、拱桥的总体布置有哪些主要内容？

答：

拱桥的总体布置包括确定拱桥的设计标高和矢跨比、不等跨连续拱桥的处理方法。

6.2确定拱桥的标高要考虑哪些因素？

答：

拱桥桥面的标高，即指桥面与缘石相接处的高程，一方面由两岸线路的纵断面设计来控制；另一方面还要保证桥下净空泄洪或通航的要求。

根据跨径大小、荷载等级、主材料规格等条件估算出拱圈的厚度，拱背的标高减去拱圈厚度即可得到拱顶底面标高。

起拱线标高受到通航净空、排洪、流水等条件的限制。

基础底面的标高主要根据冲刷深度、地质情况即地基承载力等因素确定。

6.3矢跨比的影响因素有哪些？

答：

⑴拱圈内力的大小；⑵拱桥的构造形式和施工方法；⑶拱桥的外形是否美观，与周围景物能否协调。

6.4不等跨连续拱桥有哪些处理方法？

答：

不等跨拱桥，由于不等跨拱桥由于相邻孔的恒载推力不相等。

使桥梁和基础承受了不平衡推力，在采用柔性墩的多孔连续拱桥中，还需要考虑恒载不平衡推力产生的连拱作用，使计算和构造较为复杂。

为了减小不平衡推力，改善桥墩、基础的受力状况。

可采用：

①采用不同的矢跨比；②采用不同的拱脚标；③调整拱上建筑的恒载重量。

6.5常用拱轴线的类型及选择拱轴线的基本要求有哪些？

答：

拱轴线的类型有：

圆弧形、抛物线和悬链线三种。

在选择拱轴线时应满足以下要求：

要求尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈各主要截面的应力相差不大、且最大限度减小截面拉应力，最好是不出现拉应力。

⑴对于无支架施工的拱桥，应满足各施工阶段的要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施；

⑵计算方法简便，易为生产人员掌握；

⑶线型美观，便于施工。

第七章

7.3什么是“五点重合法”？

空腹式无铰拱为何能采用悬链线作为拱轴线？

答：

“五点重合法”是要求在五个点（拱顶、两个4/1点和两个拱脚）上，拱轴线与三铰拱拱轴线重合。

由于拱轴线与恒载压力线之间的偏差，在拱顶和拱脚处都产生了偏离弯矩。

拱顶的偏离弯矩为负值，而拱脚的偏离弯矩为正值。

这一情况正好与该两截面的控制弯矩符号相反，有利于降低控制截面的应力，改善拱顶、拱脚截面的受力性能。

7.6什么是调整应力的假载法、临时铰法和改变拱轴线法？

答：

假载法是：

在拱脚和拱顶两个控制截面中，如一个控制截面的弯矩较大，而另一个控制截面的弯矩较小，我们就可以调整拱轴系数m来改变拱轴线，使拱顶和拱脚两控制截面的弯矩值接近，从而改善拱截面的受力状态的方法。

临时铰法为：

拱圈施工时，在拱顶和拱脚截面处设置铅垫板做成临时铰，拆除拱架后，拱圈成为静定的三铰拱。

待拱上建筑砌筑完毕后，再用高标号水泥浆将铰封死，最后形成无铰拱。

改变拱轴线法：

将千斤顶平放在拱顶预留的空洞内。

利用千斤顶对两个半拱缓缓施加推力，使两半拱既分开又抬升。

千斤顶施加推力时，可以抵消（或部分抵消）拱圈恒载的弹性压缩内力、拱圈材料收缩内力，而拱被抬升则使拱架易于卸除，同时拱桥基础立即产生的变形影响亦可消除；调整千斤顶施力点的位置和加力的大小，即可达到调整主拱应力的目的。

第八章

8.1简支体系、悬臂体系、连续体系的结构特性有何不同？

答：

从恒载弯矩图来分析，当跨径和恒载集度相同的情况下，简支梁的跨中弯矩值最大。

悬臂体系与连续体系则由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值显著减小。

从静力图式来说，简支梁和悬臂梁都属于静定体系，而连续梁是超静定体系。

从运营条件来说，简支体系在梁衔接处、悬臂体系在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线，都会发生不利于行车的折点；而连续体系则无此缺陷。

8.3在结构特点上，预应力混凝土连续梁桥与预应力混凝土简支梁桥、钢筋混凝土连续梁桥有何异同点？

答：

仅就超静定结构而言，预应力混凝土连续梁桥与普通钢筋混凝土连续梁桥具有相同的特点。

仅就预应力结构而言，预应力混凝土连续梁桥能充分发挥高强材料的特性，使结构轻型化而具有更大的跨越能力，同时能有效地避免混凝土开裂（尤其是负弯矩区的桥面板开裂）。

仅就此特性而言，预应力混凝土连续梁桥与预应力混凝土简支梁桥（乃至其他预应力结构）几乎没有区别。

然而，在预加应力的作用下，超静定的连续梁将产生“次内力”，这是预应力混凝土连续梁与普通钢筋混凝土连续梁不同的重要力学特点。

8.8预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法时，为什么要特别重视合拢段的设计与施工？

为此应采取哪些相应的措施？

答：

因为合拢段混凝土从浇筑到张拉预应力筋，需要经过一定的时间；在此期间内，由于昼夜温差、新浇混凝土的早期收缩、已成梁段混凝土产生变形和内力；这对新浇筑的合拢段混凝土的质量有直接影响。

如合拢段设计部合理或施工措施不力，势必引起合拢段混凝土的开裂，其后果非常严重。

采取的措施：

⑴在满足施工需要的前提下，尽量缩短合理段长度，以减小现浇混凝土数量；

⑵锁定支撑：

在合拢段采用设置临时劲性支撑和临时预应力束，以“锁定”左右“T结构”，使合拢段两端形成能承受一定弯矩、剪力和轴力的刚节点，保证合拢前后结构变形协调；防止在合拢尚未完成前由温度等因素产生的变形；

⑶合拢顺序应与设计一致，使得体系转换的二次应力与设计符合；

⑷为了避免新浇混凝土早期受到较大的拉力（降温收缩引起的），通常在当天气温最低的时刻浇筑合拢段混凝土；

⑸还应在混凝土配合比、预应力筋张拉、结构变位控制等方面采取必要的措施。

8.9何为刚架桥？

它在结构上有哪些特点？

答：

桥跨结构（主梁）和墩台（支柱）整体相连的桥梁叫做刚架桥。

在竖向荷载作用下，由于主梁和支柱之间为刚性连接，主梁端部将产生负弯矩；负弯矩的代偿作用减小了跨中正弯矩，进而减小了跨中截面尺寸。

因此，刚架桥的主梁高度可以较梁桥为小，在需要较大的桥下净空和建筑高度受限制时就具有明显的优势。

刚架桥在竖向荷载作用下，支柱除承受压力外，还要承受弯矩，并在柱脚产生水平推力。

因此，刚架桥对地基条件要求较高，或者要以深基础和特殊构造措施来抵抗推力。

刚架桥大多做成超静定的结构形式，在混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降和预加应力等因素和作用下，会产生附加内力（次内力）。

8.11钢管混凝土有何特点？

答：

钢管混凝土本质上属于套箍混凝土，除了具有一般套箍混凝土的强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击等特点外，还具有以下特点：

⑴钢管本身就是耐侧压的模板，浇注混凝土时无需支模、拆模，并可适应先进的泵送混凝土工艺；

⑵钢管本身就是钢筋，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，既能受压也能受拉；

⑶钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起到劲性钢骨架的作用，在使用阶段又是主要承重结构；可节约脚手架、缩短工期、减少施工用地，降低工程造价；

⑷在受力构件中采用钢管混凝土，可大幅度节约材料；

⑸钢管混凝土具有刚度大、承重能力大、质量轻等优点，这些优点与桥梁转体施工工艺相结合，可以解决转体质量大和转体结构的强度、刚度的矛盾。

8.13什么是钢管混凝土的套箍指标？

它有何意义？

答：

钢管混凝土的套箍指标：

①钢管本身就是耐测压的模板，浇注混凝土时无需支模、拆模，并可适应现金的泵送混凝土工艺；②钢管本身就是钢筋，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，既能受压又能受拉；③钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起到劲性刚骨架的作用，在使用阶段又是主要的承重结构；④在受压构件中采用钢管混凝土，可大幅度节省材料。

意义：

钢管混凝土具有刚度大、承载能力大、质量轻等有点，这些有点与桥梁转体施工工艺想结合，可以解决转体质量大和转体结构的强度、刚度的矛盾。

8.14试比较柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱、刚性系杆刚性拱的结构特点。

答：

柔性系杆刚性拱的弯矩均由拱肋承受，系杆只受拉力以平衡拱的推力。

刚性系杆柔性拱相当于把桁架弦杆与梁组合起来，以梁为受力主体，而曲线桁架对梁加劲，形成具有刚性梁的曲线桁架。

它的特点是内力分配均匀，刚性系杆与吊杆、横撑可以组成刚度较大的框架；在适用跨度内，拱肋不会发生面内S状变形，拱的稳定性有充分保证。

刚性系杆刚性拱，当（EI）拱/（EI）系在1/80~80之间时，拱肋和系杆都有一定的抗弯刚度，荷载引起的弯矩在拱肋和系杆之间按刚度分配，二者共同承受纵向力合弯矩，其特点介于柔性系杆刚性拱和刚性系杆柔性拱之间。

8.16斜拉桥的索塔的之承体系有哪几种？

各有何特点？

答：

索塔的支承体系一般可分为四种型式，由此也形成斜拉桥的不同结构体系。

⑴塔墩固结、塔梁分离。

塔柱下端与桥墩固结，这种索塔的整体刚度较大，对施工有利，但对地基要求高。

⑵塔梁固结、塔墩分离。

塔柱下端与主梁固结，并通过支座支承在桥墩顶部；因此也称支座支承体系或塔梁固结体系。

这种支承型式可减少塔柱弯矩，对地基要求低，可在软土地基上建造。

⑶塔墩铰结，梁墩分离。

塔柱下端铰结于墩顶或主梁顶部。

这种索塔支承型式可减少塔柱的弯矩，降低结构的超静定次数。

⑷塔、梁、墩固结。

塔、梁、墩固结也称刚构体系。

这种支承体系，由于索塔刚度大，对施工有利，但因为温度内力较大，故在双塔三跨式斜拉桥中较少采用;一般适用于中小跨径的独塔双跨式斜拉桥。

8.17斜拉桥按拉索的锚拉体系可分为哪几类？

各有何特点？

答：

⑴自锚式斜拉桥：

拉索的水平分力由主梁轴力来平衡。

⑵地锚式斜拉桥：

拉索的水平分力引起的梁内轴力由地锚承担。

⑶部分地锚式斜拉桥：

索塔两侧的不平衡水平力直接由边跨主梁传递给桥台（地锚）。

第九章

9.1支座有何作用？

对支座有何基本要求？

答:

支座的作用是将桥跨结构的支座反力包括由恒载和活载引的竖向力和水平力传递给墩台并保证桥跨结构在荷载包括温度、混凝土收缩徐变等因素作用下能满足设计要求的变形使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。

支座要求桥梁支座必须具有足够的承载能力对设计要求的变形的约束应尽可能小同时要便于安装、养护、维修甚至进行更换。

9.2支座按其容许变形的可能性分为哪几类？

答：

可以分为固定支座、单向活动支座、多向活动支座。

9.3支座布置应服从怎样的总原则？

答：

（1）在坡道上的桥梁，固定支座应设在较低的一侧，这是首要的原则；

（2）当车流具有某种明显的方向性特征时，则固定支座应根据其特征设定，如设在重车行进或减速行进的方向一侧；（3）除非特殊设计，不得将相邻两跨的固定支座设在同一桥墩上。

9.5板式橡胶支座的变位机理是什么？

答：

依靠橡胶在纵桥向上不均匀的压缩变形实现转角变位依靠橡