各类桥梁浅析.docx

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各类桥梁浅析

常见桥梁总体设计

桥梁结构型式主要有：

简支梁桥、连续梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥。

一、简支梁设计（略）

二、连续梁桥结构设计

1、连续梁分类

混凝土连续梁从结构上一般有等高度连续梁、变高度连续梁、连续刚构、连续V构等四种：

（1）等高度连续梁

具有跨越能力小、构造简单、施工方便快捷的特点。

是实际公路桥梁中应用最多的结构类型。

（2）变高度连续梁

具有受力合理、主要采用悬臂施工法的特点；适用于中大跨度的连续梁桥。

（3）连续刚构

具有墩梁固结的特点；适用于桥墩较柔的中大跨径连续梁桥，桥墩较矮时不宜采用。

（4）连续V构

具有构造复杂、造型美观的特点，适用于最造型要求高的中等跨径连续梁桥。

连续体系梁桥：

连续梁桥分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁，钢筋混凝土连续梁仅在城市高架和小半径弯桥中少量采用，一般跨径不超过25-30m，但是预应力混凝土连续梁的应用比较广泛，常用跨径达到150m，可采用悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法等分段施工技术，能充分发挥预应力技术优势，施工设计机械化，经济性较好。

刚构式桥分为带铰刚构、带挂梁刚构和连续刚构。

连续刚构目前较常采用，主梁做成连续梁体，再与薄壁桥墩固结。

与连续梁一样，可以做成多跨一联，特长桥中，若干中间跨以剪力铰或简支挂梁相连。

典型的连续刚构体系，一般对称布置，适合平衡悬臂施工。

对薄壁墩底部所承受的弯矩和梁体内力的轴力会随着墩高的增大而减小。

而连续梁中受承受的体系温度和混凝土收缩等作用引起的水平位移，为了减小因水平位移产生的弯矩，经常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。

2、连续梁施工方案的选择

在连续梁的设计中，设计方案与施工方法是相互制约的，具体项目设计时应结合桥址地形、工程规模、工期、造价等因素合理确定施工方案。

等高度混凝土连续梁常用的施工方法有支架整体现浇、简支变连续、支架逐孔现浇（移动模架）、顶推施工、逐孔拼装、悬臂施工等。

（1）支架现浇

整联现浇，施工中无体系转换。

该方法桥梁整体性好，但是需要大量支架，施工周期长，施工费用较高；一般只适用于桥址地形平坦、地面土质较好、且桥梁净空较低的情况。

（2）支架逐孔现浇

该工艺分为移动模架法和移动（局部满堂）支架法。

施工快速，施工费用低，但对于移动模架法来说需要一定的项目工程规模才能体现出优势；对一般项目，如果桥址能满足条件，采用移动（局部满堂）支架法能体现出一定的经济优势。

当然，该方法仅仅使用于预应力混凝土连续梁。

目前在铁路客运专线施工中，大量采用了移动模架工艺。

还有杭州湾大桥引桥、苏通大桥引桥等等。

（3）简支变连续

先预制梁段（张拉正弯矩预应力），在吊装连接（张拉负弯矩预应力）成为整体。

该工艺具有施工快速、施工费用低的特点。

该工艺是公路中小跨径桥梁中广泛使用的工艺。

在东海大桥、杭州湾大桥的非通航孔也采用的该工艺。

（4）顶推施工

适用于桥址区地形复杂、桥梁施工所需的吊机、混凝土设备等很难布置且其他施工方法不占技术优势的中小跨径等高度连续梁。

目前国内顶推梁的最大跨径为60m，如果采用该方法，桥梁一联的跨数不应布置太少（6跨以上）。

但该方法需要增加临时的施工配筋，因此该方法一般不占经济优势。

（5）逐孔拼装

适用于中小跨径大型桥梁工程，具有工厂化施工、质量可靠、施工快捷、但需大型吊装设备的特点。

近年，由于体外预应力的采用，该工艺逐渐在大型的跨江大桥中采用，例如苏通大桥的引桥、深圳西部通道工程中。

（6）悬臂施工

包含悬臂现浇和悬臂拼装法，是国内最常见的中大跨径连续梁施工方法，具有适用性、经济性好，但施工体系转化次数多，线形较难控制的特点。

3、结构构造尺寸

3.1结构跨径布置

桥梁跨孔布置受地质、地形、桥下通车通航等因素制约。

在条件允许的情况下，应力求受力合理、施工方便、跨孔配置协调一致。

一般情况下，等高度小跨径连续梁可采用相同跨径。

中大跨径的变高度连续梁各中跨宜采用相同跨径，边跨跨径宜为中跨跨径的0.55~0.65倍，对墩梁固结的箱梁，应选择边中跨比例，以减少墩身弯矩。

3.2梁高

1、对等高度连续梁一般取1/16~1/26，顶推法施工时，梁高与顶推跨径之比选1/12~1/16，下表是公路桥梁常用梁高表：

跨径

20

25

30

40

50

梁高

1.1

1.5

1.8

2

23

2、对变高度连续梁：

跨中截面的高跨比Hc/L一般取1/30~1/50。

支点截面的高跨比Hc/L一般取1/15~1/18。

跨中处直线段长度Lc一般取合拢段长度，取2m；

支座处直线段长度一般与该处桥墩宽度相等中间变高度部分长度La为曲线变化段，梁底曲线一般采用抛物线，抛物线方程指数一般取1.5~1.8。

3.3横截面形式

1、下缘开口式截面，例如T梁、小箱梁、铰接板梁，这类截面在公路桥梁上截面形式一般是标准图定型，设计比较简单。

2、整体箱梁，对于中小跨径连续箱梁宽14m以下宜采用单箱单室截面；桥宽18m左右宜采用单箱双室截面形式；桥宽在22m以上时，一般采用单箱多室截面；也可采用双箱形式。

大跨连续箱梁桥16m以下一般采用单箱单室截面形式，桥宽18m以上可采用单箱双室截面或分幅建造。

3.4箱梁横断面细部构造

箱梁横断面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；各部分构造须满足受力、构造、施工方便的要求。

1、顶板

箱梁顶板需要满足横向抗弯以和布置预应力钢筋的需求。

一般地：

在腹板间距为3.5~7.0m时，顶板厚度可采用0.18~0.3m。

2、底板

箱梁底板需要满足纵向抗弯以和布置预应力钢筋的需求。

一般地：

1）等高度连续梁底板厚度宜采用0.20~0.25m，靠近横梁处加厚过渡处理。

2）变高度连续梁底板厚度随负弯矩从跨中到支点逐渐加厚。

跨中底板宜采用0.25~0.3m；

支点底板厚度一般取梁高的1/10；

3、腹板厚度

腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造需求。

1）腹板厚度一般采用0.40~0.80m。

通常，中大跨径连续梁支点处腹板较厚，跨中处较薄，对于变高度连续梁折线变化点一般设置在L/4附近，变化段长度一般取3~6m。

对于等高度连续梁，靠近横梁处加厚过渡处理。

2）箱梁一般采用直腹板。

等高度箱梁外侧腹板也可采用斜腹板，但变高度箱梁不宜采用斜腹板，以免施工困难和因支点附近底板宽度过小造成设计困难。

4、悬臂板

悬臂板长度和腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段。

悬壁板长度一般为2.5~4.5m，悬臂端部厚度一般取0.16~0.20m，悬臂根部厚度一般为0.4~0.6m。

5、承托（梗腋）

承托布置在顶底板与腹板连接的部位，承托的形式有两种：

竖承托和横承托。

前者对腹板受力有力；后者对顶底板受力有利。

一般地，受抗剪、主拉应力控制的宜设置竖承托；受纵横抗弯控制的宜设置横承托。

3.5桥面横坡的形成

桥面横坡一般通过以下4种方法实现的优缺点和适用条件

成坡方法

因素

铺装垫层成坡

顶板成坡

旋转成坡

顶底板成坡

优点

设计简单

铺装简单

设计简单

设计简单

缺点

不经济

箱梁细部设计繁琐

施工不方便

受力不甚合理

适用范围

窄桥

变高度箱梁

单坡箱梁

双坡宽幅箱梁

4、支承体系

4.1临时支承

临时支承体系一般采用墩旁支架（墩）、墩顶临时支座等方式。

4.2永久支座

1、板式橡胶支座

板式橡胶支座分圆形和矩形，构造简单，但吨位和容许变形量均较小，常用于中小跨径连续梁中。

2、盆式橡胶支座

盆式橡胶支座吨位和容许变形量均较大，常用于中大跨径连续梁中。

3、球形钢支座

球形钢支座容许箱梁各个方向的转动变形，但造价比较贵，一般用在特大桥或确有需要的弯桥上。

4.3支座选型设计原则

1、一般支座承载力不大时宜优先采用板式橡胶支座，其平面尺寸设计应按产品规格选择，满足最大承载力、抗滑最小承载力等指标，其厚度应满足温度力、制动力、混凝土收缩徐变、预加应力、地震力等水平力作用时的要求。

2、支座承载力较大时宜采用盆式橡胶支座，非固定盆式橡胶支座的位移由滑板滑动形成，因此选择非固定盆式支座除了满足承载力、上部结构转角外，对于小半径弯桥还要注意满足盆式支座在水平力作用下的纵、横向位移量。

3、矩形板式橡胶支座多用于正桥、现浇小跨径连续板桥、梁式桥。

园板式橡胶支座多用于弯、坡、斜桥，异形桥，温度变形和制动力方向不明确的桥梁。

4、为保证矩形板式橡胶支座水平放置，梁下应设支座垫块：

当纵、横坡均小于1%时，可不设垫块，支座斜放；

当纵坡或横坡大于1%、小于2.5%时，可在主梁下设垫石；

垫块中心高度一般为0.03~0.05m。

当横坡大于2.5%时为避免主梁较大倾斜，只设纵向垫块，而横坡由调整翼板坡度形成。

5、对较长的多孔桥梁，为改善温度变形对下部结构的内力状况，在温度变形较大处可设置滑板橡胶支座，以改善下部结构的受力状态。

滑板支座必须带有周边防尘装置。

6、采用多个多向滑动支座时要慎重，避免结构变成飘浮体系。

弯桥的独柱中墩不应采用多向滑动支座。

（多座桥出现事故）

4.4支座布置原则

1、纵向布置

一联箱梁一般仅布置一个纵向固定支承，上部结构的纵向水平力由固定支座处桥墩承担，但若该处桥墩不能独立承受纵向水平力时，可考虑设置多个纵向水平固定支承。

2、横向布置

1）箱梁每个墩台位均需设置一个横向固定支座。

2）在每个墩位处，一般布置两个支座；但采用独柱墩时，可布置一个支座，但一联桥梁至少应有一个墩台位处至少布置两个支座；当桥宽较大时，可布置两个以上支座。

3）支座横桥向布置位置对横隔梁受力状况有较大影响，一般布置在箱梁腹板附近；支座横向布置时，还应考虑支座安装、更换所需要的操作空间，以和支座处箱梁和墩顶局部受压区域的承载能力因素，设计时根据具体情况妥善处理。

3、曲线梁桥支座设置原则

梁端支座宜设置橡胶支座，以保证适当的垂直方向的弹性约束；沿弯梁径向应设置水平方向约束，以防止过大的径向水平位移；结构中墩在满足结构受力的情况下，尽可能与主梁固结或设置固定支座、抗震型盆式支座。

当采用沿曲线切线的滑动支座时，必须保证支座具有可靠的滑动能力。

中墩不应设置球形支座、球冠支座或双向滑动支座。

曲线梁桥中墩应设置适当的偏心值，以调整全梁的扭矩分布。

其偏心值应与中墩支座选用形式相适应。

曲线梁桥中墩不采用墩、梁固结时，应设置适当的径向水平限位措施，其强度应满足水平力强度要求。

三、拱桥——城市桥梁设计

1、拱桥分类

Ø根据建桥材料分可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥和钢拱桥等；

Ø根据结构体系分为：

简单体系拱桥和组合体系拱桥；

Ø根据桥面系在上部结构在立面位置可分为：

上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥；

Ø根据拱圈轴线采用的线形可将拱桥分为圆弧拱桥抛物线拱桥和悬链线拱桥等；

2、拱桥案例——城市桥梁

（1）上承式拱桥

万州长江大桥，大桥一跨飞渡长江，全长856.12米，主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420米，桥面宽24米，为双向四车道，是世界最大跨径的混凝土拱桥。

万州长江大桥

（2）中承式系杆拱

上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥，跨度达550m，主拱截面高9m，宽5m，主桥按6车道设计，引桥按6车道、4车道设计，设计航道净空为46m，通航净宽为340m。

卢浦大桥-中承式双肋提篮拱桥

常州东方大桥-中承式双肋提篮拱桥

天津大沽日月桥-中承式外倾拱桥

（2）下承式系杆拱

常州阳湖大桥--V腿单肋系杆拱桥

3、结构体系

拱桥与梁桥在受力特点不同点是，梁桥在支撑处将仅受到竖向反力作用，拱桥受到竖向和水平反力的共同作用。

钢筋混凝土拱桥优点有跨越能力大、充分利用混凝土和钢材的受力优