桥梁工程电子教案概括_甜梦文库
桥梁工程电子教案概括
第一篇总论 第一章概述 第一节桥梁在交通建设中的地位和国内外桥梁的发展状况 一、桥梁在交通建设中的地位 桥：在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为跨越各种障碍（如江河、沟 谷或其他路线等） ，而修建的构造物，我们称为桥梁（或涵洞） 。 桥梁既是交通线上重要的工程实体，又是一种空间艺术。建立四通八达的现代化交通 网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文 化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。桥涵是交通线中的重要组成部分， 而且往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般说来平均占 公路总造价的 10～20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动 的现代战争中，它具有非常重要的地位。此外，为了保证已有公路的正常运营，桥梁 的养护与维修工作也十分重要。 纵观世界各国的大城市，常以工程雄伟的大桥作为城市的标志与骄傲。因而桥梁建筑 已不单纯作为交通线上重要的工程实体，而且常作为一种空间艺术结构物存在于社会 之中。 二、我国桥梁的成就 我国的桥梁在上部结构、基础工程、设计水平、研究水平等领域已经有了相当大的成 就，已属居世界领先水平。 （1）上部结构 ：主跨超过 200m 的大型桥梁就有 100 多座，分布情况如下表： 桥型 梁桥 拱桥 建 成 数 最大跨径 桥名 量 10 9 270m 420m m 虎门大桥 世界排名 建成年份 3
在建 在建万县长江大桥 1 苏通长江大桥 1 舟山西堠门大 2 桥斜拉桥 42 悬索桥 18（2）基础工程 我国在深水急流中修建了不少桥梁，已积累了极为可贵的深水基础工程的设计和施工 经验。五十年代，我国修建武汉长江大桥时，在世界上首次采用了大型管柱基础。随 后， 这种先进深水基础型式得到了推广和发展， 大型管柱的直径从 1.55m 发展到 5.8m， 最大埋置深度达 47.5m。在沉井施工方面，由于成功地采用了先进的触变泥浆套下沉 技术，大幅度地减小了基础圬工数量（据某大桥的实践，减小达一半） ，并使下沉速度 加快 3～11 倍。在中、小跨径公路桥建设中，我国还广泛采用和推广了就地成孔的钻 孔灌注桩基础。北镇黄河公路桥成功地采用这种基础施工，钻孔深度达 104m。为了排 除钻孔坍孔的危险，又发展了套管法施工桩基础。在大跨桥梁中，除了采用大型管柱 钻孔桩基础外，还有管柱桩与沉井组合基础，常用于深水桥墩。在大型基础施工中， 还开创使用双壁钢围堰与钻孔灌注桩的基础。随着桥梁向大跨、轻型、高强、整体方 向的发展，桥梁下部结构形式出现日新月异的变化。我国深水桥墩设计与施工水平， 虽已处于世界前列,但我国江河纵横、海岸线很长，沿海有开发价值的岛屿众多,规划中 的大桥甚至要修建 70～100 米水深的基础工程。这将是桥梁工程与近海工程结合的发 展时代。 （3）设计水平 目前桥梁设计理论已进展到极限状态设计方法，正在向可靠度理论方向发展。对中、小跨常用桥型广泛编制了标准设计图纸，为加速我国桥梁建设作出了巨大贡献。在桥 梁设计中，空间分析、结构复杂的次内力计算、稳定、振动与地震响应等方面进行了 大量研究，并取得了有实际价值的成果。桥梁静、动力模型试验、野外测试、风洞试 验的研究，又为我国发展长大桥梁提供了科学依据。 三、外国桥梁的成就： （1）桥梁建设规模 悬索桥：世界最大的悬索桥---日本的明石海峡大桥，主跨 1991m。 斜拉桥：世界最大的斜拉桥---日本的多多罗桥，主跨 890m。 混凝土拱桥：世界最大的混凝土拱桥---中国的万县长江大桥，主跨 420m。 预应力混凝土桥：世界最大的预应力混凝土桥---挪威的斯托尔马桥，主跨 301m。 （2）高强轻质材料的应用 桥梁建筑材料在 17 世纪以前，主要是石与木料，虽然中国在 11 世纪就出现瓦，公元 前 5 世纪至三世纪就出现砖，人类第一次创造人工材料推动了房屋等工程的发展，但 桥梁应用甚少。18 世纪末，炼铁技术发展，开始应用于桥梁，1779 年首次建成了铸铁 拱桥（Coal bookrack 桥，主跨 30m） 。留世于今的是著名法国巴黎塞纳河上的亚历山大 三世铸铁拱桥（主跨 107.5m,1899 年)。19 世纪有了锻铁，19 世纪中叶出现了现代建筑 钢材和钢丝，这是人工建筑材料又一次突破。20 世纪，建筑钢材从普通钢发展到高强 合金钢材、全气候钢，结构的连接从铆接、栓接、发展到焊接。结构高强轻型化，钢 管、钢箱梁断面型式的应用，制造工艺自动化、工厂化、施工技术机械化，从而创造 出千姿百态的现代钢桥。本世纪钢桥的发展主要反应在悬索桥与斜拉桥的建设。悬索 桥从本世纪初的 1000m（纽约华盛顿，主跨 1067m，1931 年建成）至本世纪末突破至 1991m。其标志性建筑为 1937 年建成的美国金门大桥（主跨 988m，悬索桥，世界第 一次创用扁箱流线型的加劲梁，改善了结构空气动力稳定性） ，1997 年建成的中国香 港特区青马大桥（主跨 1377m，世界上跨径最大的现代化公铁两用桥）以及 1998 年建 成的日本明石海峡大桥（主跨 1991m，并在施工期间经受了 1995 年日本阪神大地震)。 （3）预应力技术的应用 20 世纪建桥历史中最突出的成就是预应力混凝土技术的广泛应用，粗略估计，当今世 界上 70%以上的现代化桥梁都采用预应力混凝土新技术。由于高强钢丝或钢绞线的防 护愈来愈成熟可靠，预应力拉索技术不但应用于桥梁结构。而且渗透到各类结构中去， 创造出各种索结构与索膜结构。从 19 世纪 20 年代制成波特兰水泥,经过一个世纪，出 现了预应力混凝土。由于混凝土抗裂性能的提高使混凝土梁桥跨越能力大大提高。特 别在 20 世纪 50 年代后，创造了混凝土桥梁的悬臂施工方法，由此发展了梁式桥、拱 式桥的新结构型式。在六十年代预应力混凝土首次被应用于斜拉桥，即委内瑞拉的马 拉开波桥。从此，预应力混凝土桥梁从世纪初跨越 30 米左右跃进到世纪末跨越 500 米 左右（斯卡圣德脱 Skarnsumdet 桥） 。此外，钢筋混凝土和预应力混凝土还大量应用于 其它土木工程。因而，20 世纪是钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁占主导地位的发展时 期,法国、德国工程师们做出了卓越贡献。 （4）计算机技术的应用 20 世纪因电子计算机出现，有了高速数值运算方法，使结构和力学理论注入新的生命 力，使各类力学问题都可迎刃而解。不但在结构线性、非线性的空间分析、稳定分析、 动力分析、风与地震响应分析有深入的发展，而且随着其它工业发展，科学试验手段 更趋先进，特别是对结构防灾（大风、大地震）和科学试验方法的发展（风洞、地震 模拟振动台） ，使人类能够建造更高的塔楼和更大跨的桥梁。 （5）洲际连络桥建设海峡工程沟通全球交通，世纪初就是桥梁界的梦想。早在本世纪初，第一个海峡 工程是美国的旧金山奥克莱海湾（San Francisco Oakland Bay）大桥，长 6.8km，建成 于 1936 年。发展到本世纪末的二十年中，联接日本的本州四国的三条联络线（海峡工 程）将陆续建成，如 1988 年建成的兜岛-板出线,长 9.9km，1998 年建成的明石海峡大 桥,3.91km， 1999 年建成的今治-尾道线， 60km。 长 连接丹麦岛间的大带海峡 Great Belt （ Strait）桥，长 17.5km，建成于 1988 年。 第二节桥梁的组成和分类 一、桥梁的组成： 五个大部件---桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础； 五个小部件---桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明。 （1）基本组成：桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”所组成。所谓五大部件是指桥梁 承受汽车或其他运载车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构。它们要通过承受荷载的计 算与分析,是桥梁结构安全性的保证。这五大部件是： 桥跨结构---又称桥孔结构、上部结构，是线路遇到障碍(如江河、山谷或其它线路等) 中断时,跨越这类障碍的结构物。作用：直接承受使用荷载； 支座系统---它支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上。它应保证上部结构在荷载、温 度变化或其他因素作用下所预计的位移功能。作用：支承上部结构并传递荷载于桥梁 墩台； 桥墩---是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。作用：在河中或岸上支承两 侧桥跨上部结构； 桥台---设在桥的两端，一端与路堤相接,并防止路堤滑塌,为保护桥台和路堤填土,桥台 两侧常做一些防护工程。另一侧则支承桥跨上部结构的端部。作用：支承桥跨结构， 防止路堤滑塌； 墩台基础---保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。基础工程在整个桥梁工 程施工中是比较困难的部分,而且是常常需要在水中施工,因而遇到的问题也很复杂。 作 用：保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基。 其中：桥跨上部结构包括：桥跨结构、支座系统；桥跨下部结构包括：桥墩、桥台、 墩台基础； （2）附属设施：桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”所组成。所谓五小部件都是直接 与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造，在桥梁设计中往往不够重视，因 而使桥梁服务质量低下，外观粗糙。在现代化工业发展水平的基础上，人类的文明水 平也极大提高。人们对桥梁行车的舒适性和结构物的观赏水平要求愈来愈高。因而国 际上在桥梁设计中很重视五小部件，这不但是“外观包装”,而且是服务功能的大问题。 目前，国内桥梁设计工程师也越来越感受到五小部件的重要性。这五个小部件是： 桥面铺装---又称行车道铺装，铺装的平整、耐磨性、不翘壳、不渗水是保证行车舒适 的关键。特别在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严。作用：保证行车舒适； 排水防水系统---应迅速排除桥面上积水，并使渗水可能降低至最小限度。此外，城市 桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上的漏水现象。作用：迅速排除桥面上积水； 栏杆---又称防撞栏杆，它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳装饰件。 作用：保证安全，利于观赏； 伸缩缝---桥跨上部结构之间，或在桥跨上部结构与桥台端墙之间，设有缝隙保证结构 在各种因素作用下的变位。为使桥面上行驶顺直，无任何颠动，此间要设置伸缩缝构 造。特别是大桥或城市桥的伸缩缝，不但要结构牢固，外观光洁，而且需要经常扫除 深入伸缩缝中的垃圾泥土，以保证它的功能作用。作用：满足桥面变形；灯光照明---现代城市中标志式的大跨桥梁都装置了多变幻的灯光照明，增添了城市中 光彩夺目的晚景。作用：方便夜间行车，增加城市美感。 二、桥梁的主要尺寸和术语名称 1、低水位、高水位、设计洪水位的基本概念 2、与桥梁布置和结构相关的主要尺寸和术语名称 净跨径：对于梁桥是设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距；对于拱桥是 每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。 计算跨径：指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离。 总跨径：多孔桥梁中各孔净跨径的总和。 桥下净空高度：设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的垂直距离。 建筑高度：上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。 拱桥净矢高和矢跨比：拱桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点连线的垂直 距离。净矢高与净跨径之比值称为矢跨比。 三、桥梁的分类： 按跨径大小：分为特大桥、大桥、中桥、小桥；桥梁结构两支点间的距离 L0 称为计算 跨 径 。 桥 梁 结 构 的 力 学计 算 是 以 计 算 跨 径 为 准的 。 我 国 公 路 工 程 技 术标 准 (JTJ B01―2003)规定特大、大、中、小桥的跨径划分为： 桥梁分类 特大桥 大 桥 中 桥 小 桥 涵洞 多孔桥全长 L(m) L?≤L≤1000 30＜L＜100 8≤L≤30 ―― 单孔跨径ｌ(m) l?150 40≤l≤150 20≤l＜40 5≤l＜20 l＜5按桥面第二章桥梁的总体设计第一节桥梁总体规划原则及其基本设计资料 一、桥梁设计的基本原则 原则：适用、经济、安全、美观 二、桥梁设计的基本要求 与设计共他工程结构物一样，在桥梁设计中必须考虑下述各项要求。 （一）使用上的要求 桥上的行车道和人行道宽度应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通员增长的需 要。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证 使用年限，并便于检查和维修。 （二）经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性。在设计中使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少，充分考虑桥梁在使用期间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。 （三）设计上的要求 桥梁设计应根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则，合理选用适当的桥型。整个桥梁 结构及其各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定 性和耐久性。 （四）施工上的要求 桥梁结构应便于制造和架设。应尽量采用先进的工艺技术和施工机械,以利于加快施工速 度，保证工程质量和施工安全。 （五）美观上的要求 一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。城市桥梁和游览地区的桥梁，可较 多地考虑建筑艺术上的要求。 （六）环境保护和可持续发展 桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等诸方面， 应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多 方面考虑环保要求，采取必要的工程控制措施，建立环境监测系统，将不利影响减至最小。 第二节桥梁纵、横断面设计和平面布置 一、设计资料的调查收集 (一)交通需求情况调查：即调查桥上的交通种类和行车、行人的往来密度。调查桥上有否 需要通过的各类管线(如电力、电话线和水管、煤气管等)，为此需设置专门的构造装置。 (二)桥位处地形、地质和水文情况调查。 (三)气象资料调查。 二、桥梁纵断面设计 桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总路径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵 坡以及基础的埋置深度等。 (一)桥梁总跨径的确定 桥梁的总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷。(二)桥梁的 分孔 对于一座较长的桥梁，应当分成几孔、各孔的跨径应当多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度上关系列桥梁的总造价。跨径愈大、孔数愈少，上部结构的造 价就很高，墩台的造价就减少；反之，则上部结构的造价降低，而墩台造价格提高。这与 桥墩的高度以及基础工程的难易程度有密切关系。最经济的分孔方式就是使上、下部结构 的总造价趋于最低。 (三)桥梁各种高程的确定 高程的确定应保证桥下排洪和通航的要求及桥下安全行车同时也须保证排洪、通航、行车 过程中桥梁自身的安全。 （1）为了保证桥下流水净空，对于梁式桥，梁底一般应高出设计洪水位(包括壅水和浪高) 不小于 50cm，高出最高流冰水位 75cm；支座底面应高出设计洪水位不小于 25cm．高出最 高流冰水位不小于 50cm(见图 2-1)，但如果支座部分有围护隔水者可不受此限。对于无铰拱桥,拱脚允许被设计洪水位淹没， 但淹没深度一般不超过拱因矢高 fa 的 2／3(见 图 2-2)。并且在任何情况下，拱项底面应高出设计洪水位 1．0m，即 Δ f0R1．0M。拱脚 的起拱线应高出最高流冰水位不小于 0.25m。当在河流中有形成流冰阻塞的危险或有塌浮 物通过时，桥下净空应按当地具体情况确定。对于有淤积的河床，桥下净空应适当加高。（2）在通航及通行木筏的河流上，必须设置保证桥下安全通航的通航孔。在此情况下，桥 跨结构下线的标高，应高出自设计通航水位算起的通航净空高度。所谓通航净空，就是在 桥孔中垂直于流水方向所规定的空间界限，任何结构构件或航运设施均不得伸人其内。 （3） 在设计跨越线路(铁路或公路)的立体交叉时， 桥跨结构底缘的标高应高出规定的车辆 净空高度。对于公路所需的净空尺寸：城市桥梁以及位于大、中城市近郊的公路桥梁的桥面净空尺寸，应结合城市实际交通量和今后发展的要求来确定。在弯道上的桥梁应按路线 要求予以加宽。 （四）纵坡 对于大、中桥梁，为了利用桥面排水，常把桥面做成从桥的中央向桥头两端纵坡为 1%-2% 的双面坡。对于大、中桥梁纵坡不宜大于 4%，桥头引道的纵坡不宜大于 5%。位于市政混合 交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不的大于 3%。 （五）基础埋置深度 三、桥梁横断面设计 桥梁的横断面设计，主要是确定桥面的净空和与此相适应的桥跨结构横断面的布置。 桥面净空包括净宽度和净高度。它与所在公路的建筑限界相同。高速公路、一级公路、二 级公路的桥面净高应为 5.00m，三级公路、四级公路的桥面净高应为 4.50m。桥面行车道宽 度决定于桥梁所在的公路设计速度，当高速公路的交通量超过四个车道的容量时，其车道 数可按双倍增加。 人行道及安全带应高出行车道面至少 20～25cm， 对于具有 2%以上纵坡并高速行车的现代化 桥梁．最好应高出行车道面 30～35cm，以确保行人和行车的安全。图 2-3 所示为对于相同 桥面净宽的上承式桥和下承式桥的横截面布置。显然，由于结构布置上的需要，下承式桥 承重结构的宽度 B 要比上承式桥的大，而其建筑高度 h 却比上承式桥小。 四、平面布置 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过。高速公路和一级公路上的大、 中桥，以及各级公路上的小桥的线形及其与公路的衔接,应符合路线布设的规定。二、三、四级公路上的大、中桥线形，一般为直线，如必须设成曲线时，其各项指标应符合路线布设规定。从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥 下路线斜交，但对于一般小桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原有街道的制约时，也 允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于 450，在通航河流上则不宜大于 50。 五、桥梁设计程序 一座桥梁规划设计所涉及的因素很多，特别是对于工程比较复杂的大、中桥梁的设计，为 了从错综复杂的客观情况中，能得出经济合理的设计，就需要进行各种不同设计方案的分 析比较，从中选定最优方空．并编制成推荐上报的初步设计。我国桥梁设计程序一般采用 两阶段设计，既初步设计阶段和施工图设计阶段。对于技术简单、方案明确的小桥可采用 一阶段设计，即一阶段施工图设计。对于技术复杂又缺乏经验的建设项目或特大桥、互通 式立体交叉、隧道等，必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。 初步设汁中除了着重解决桥梁总体规划问题(如桥位选定、分孔、桥型、纵横断面布置等) 以外，尚需初步拟定桥梁结构的主要尺寸、估算工程数量．提供主要材料的用量和全桥造 价的概算指标。然后报请上级单位审批。初步没计的概算应作为控制建设项目投资和以后 编制施工预算的依据。 桥梁设计的第二阶段是编制施工图，它是根据批准的初步设计中所核定的修建原则、技术 方案、技术决定和总投资额等进一步加以具体化的技术文件。在这一设计阶段中，必须对 桥梁各部分构件进行详细的设计计算，绘制施工详图，编制施工组织设计和施工预算。 三阶段设计时，技术设计应根据批准的初步设计和补充初测资料编制；施工图设计应根据 批准的技术设计和定测资料编制。 采用三阶段设计的，初步设计编制设计概算；技术设计编制修正概算；施工图设计编制施 工图概算。 六、桥梁设计的方案比较 为了获得经济、 适用和美观的桥梁设计， 设计者需要运用丰富的桥梁建筑理论和实践知识， 按照本章所述的方法与步骤，进行深入细致的分析研究工作。对于一定的建桥条件。可能 做出基本满足要求的多种不同的设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较，才能科 学地得出完美的最优设计。 1、拟定桥梁图式 编制设计方案，通常是从桥梁分孔和拟定桥梁图式开始。根据上节所述分孔原则初步作出 分孔规划后，就可对所设计的桥梁拟出一系列各具特点而可能实现的桥型图式。拟定图式 时.思路要宽广，宁可多画几个图式，也不要遗漏可能的桥型和布置。每一图式可在跨度、 高度、矢度等方面大致按比例画在同样大小的桥址断面图上。 下一步工作就是经过综合分析和判断,剔除一些在技术经济上明显相形见黜的图式， 并从中 选出几个(通常 2～4 个)构思好、各具优点、但一时还难以判定孰优孰差的因式，进一步详细研究而进行比较的方案。 2、编制方案 3、技术经济比较和最优方案的选定 一般说来，造价低、材料省、劳动力少的应是优秀方案，但实际上并不尽然，因为有时当 其他技术因素或使用要求上升成为设计的主要矛盾时，就不得不放弃较为经济的方案。所 以在比较时必须从任务书提出的要求、所给的原始资料以及施工等条件中，找出所面临问 题的关键所在，分清主次，才能探索出适合于各具体情况的最佳方案。 在方案比较中，除了绘制方案比较图以外，还应编写方案比较说明书。其中应阐明编制方 案的主要原则、拟定因式和从中选出比较方案的理由、方案比较的综合评述、对于推荐方 案的较详细第三章公路桥梁上的作用 第一节永久作用 作用是指施加在结构上的一组集中力（或分布力），或引起结构外加变形的原因。前者称 直接作用（亦称荷载），如车辆、人群、结构自重等；后者称为间接作用，如地震、结构 不均匀沉降、混凝土收缩徐变、温度变化等。 作用设计值；作用代表值；作用标准值；作用准永久值；作用频遇值；作用效应；作用效 应设计值（参考〈〈公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)〉〉） 永久作用是指在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可忽略不 计的作用。永久作用包括结构重力、预加力、土重力、土侧压力、混凝土收缩和徐变的影 响力、基础变位作用、水浮力。 结构物的自重和桥面铺装的重量，可按实际体积乘以材料的容重计算。对于公路桥梁，结 构物的自重往往占全部设计荷载的很大部分路径愈大所占比例愈高。对于特大跨度的圬工 桥、钢筋混凝土桥或预应力混凝土桥，活载的影响往往降至次要地拉。在此情况下,宜采用 轻质、高强材料来减轻桥梁的自重。 1．土的重力及土侧压力计算 2．水的浮力 基础地面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算 地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的桥梁 墩台不考虑水的浮力。作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。对桩嵌入不偷水 地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面 积。当不能确定地基是否漏水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用结合，取其最不 利者。 3．混凝土收缩及徐变作用外部超静定的混凝土结构、钢和混凝土的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的作用。混 凝土的收缩应变和徐变系数可按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62）的规定计算。混凝土徐变的计算，可假定徐变与混凝土应力呈线性关系。计算圬工拱 圈的收缩作用效应时，如考虑徐变影响，作用效应可乘以 0.45 折减系数。 其他作用均可按《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》有关规定计算。 第二节可变作用 可变作用是指在结构使用期内，其量值随时间变化且其变化值与平均值比较不可忽略的作 用。 桥梁设计中考虑的基本可变作用有汽车、 平板挂车和履带车的车辆荷载和人群荷载。 同时， 对于汽车荷载应计及其冲击力和离心力。 对于所有车辆荷载尚应计算其所引起的土侧压力。 可变作用包括：汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、 汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度（均匀温度和梯度温度）作用等。1、、汽车荷载 公路桥涵设计时， 汽车荷载分为公路―?级和公路―??级两个等级。 汽车荷载由车道荷载和 车辆荷载组成。车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成；车辆荷载：公路―?级和公路―??级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。 车辆荷载的立面、 平面尺寸 如图 3-1 所示。 2、汽车荷载的影响力（1）汽车荷载的冲击力 车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因．合使 招梁结构引起振动，这种动力效应通俗称为冲击作用。在此情况下，汽车荷载(动荷载)对 桥梁结构所引起的应力和变形，要比同样大小的静荷载所引起的大。鉴于目前对冲击作用 还不能从理论上做出符合实际的精确计算，一般就引出一个荷载增大系数，即冲击系数 (1+μ )，来计及荷载的冲击作用。冲击作用是根据在现成桥梁上所作的振动试验结果分析 整理出来的． 在设计中可按不同结构种类选用相应的冲击系数。 3―1 中列出了钢筋混凝 表 土、混凝土和石砌桥涵等的冲击系数值。 （2）汽车荷载的制动力 制动力是汽车在侨上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力(摩擦 系数可达 0.5 以上)。 鉴于一行汽车不可能全部同时刹车， 制动力就并不等于摩擦系数乘桥 上全部车辆荷载。《桥规》规定：对于 1-2 车道，制动力按布置在荷裁长度内的一行汽车 车队总重量的 10%计算，但不得小于一辆重车重量的 30%，对于 4 车道的桥梁，制动力按上 述规定数值增加一倍。各种支座传递的制动力可按《桥规》中有关规定采用。 制动力的方向就是行车方向，其着力点在桥面以上 1．2M 处。在计算墩台时，可移至支座 中心(铰或滚轴中心)或滑动、橡胶、摆动支座的底板面上；计算刚架桥、拱桥和木桥时， 可移至桥面上，但不计因此而产生的力矩。（3）离心力 位于曲线上的桥梁， 当曲率半径等于或小于 250M 时， 须考虑车辆离心力的作用离心力等于 车辆荷载(不计冲击力)乘以离心力系数 c。 即：H=CP 此处：C=V/127R 式中：V--计算车速,以 Km/h 计;R--弯道半径,以 m 计. 为了计算方便，车辆荷载 P 通常就采用均匀分布的等代荷载。多车道桥的等代荷载亦按规 定折减。离心力的着力点在桥面以上 1．2m(为计算简便也可移至桥面上，但不计由此引起 的力矩)。 （4）汽车荷载引起的土侧压力 车辆荷载在桥台或档土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按换算的等代均布土层 厚度来计算。有关桥台的计算宽度或档土墙的计算长度可按《桥规》的相应规定来确定。 3、人群荷载 设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时，应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内 力。一般公路桥梁的人群荷载规定为 300kg／m2。(3000N／m。)；城市郊区行人密集地区 一般为 350kg／m2(3500N／m。)，但亦可根据实际情况或参照所在地城市桥梁设计的规定 予以确定。 4、其他可变作用：风荷载、流水压力、冰压力及支座摩阻力 第三节偶然作用 偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作 用。 一、地震作用 公路桥梁的抗震设防起点，一般应为设计地震烈度 8 度，但连续梁桥、T 形刚构桥等宜采 用设计烈度 7 度。在高速公路、一、二、三级公路和重要工矿公路上的大桥或受震害后修 复困难的中桥，除采取抗震措施外，并应按地震力的作用进行强度和挠定性验算(参见《公 路工程抗震设计规范》 验算时只计恒载(城市桥可计入 50%的车辆荷载)产生的地震力． )。 不 考虑其他荷载和外力同时作用。 二、撞击作用 位于通航河流或有瀑流物的河流中的桥梁墩台，在设计时应考虑船只或漂流物的撞击力。 取用撞击力的数值一般可根据实测资料或与有关部门研究确定。当无资料作为依据时，可 参照《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》中的规定计算。 三、汽车撞击作用 四、作用效应组合 结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加称作作用效应组合。公路桥涵结构应考虑结构 上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应的组合，取其最不利效应组合进行设计。 1、按承载能力极限状态设计 （1）基本组合 （2）偶然组合 2、按正常使用极限状态设计 （1）作用短期效应组合 （2）作用长期效应组合 说明等。有关为拟定结构主要尺寸所作的各种计算资料．以及为估算三材指标和造价等所 依据的文件名称(如概算定额、各种费率标准)等，均应作为附录载入。位置：上承式---视野好，建筑高度大；下承式---建筑高度小，视野差；中承式---兼有 两者特点。 按用途：路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其它专用桥梁。 按结构体系：梁式桥、拱桥、刚架桥、缆索承重体系、组合体体系。 按跨越方式：固定式桥梁、开启桥、浮桥、漫水桥。 按施工方法：整体施工桥梁---上部结构一次浇筑而成；节段施工桥梁---上部结构分节 段组拼而成； 按建筑材料：木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥和预应力 钢筋混凝土桥。第四章桥面布置与构造 第一节桥面组成与布置 桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑，它根据道路的等级、桥梁的宽度、行车的要求等条 件确定。对混凝土梁式桥，其桥面布置形式有双向车道布置、分车道布置和双层桥面布置等。 1、双向车道布置：是指行车道的上下行交通通过分隔设施，分隔界限不明显。 2、分车道布置：是指将行车道的上下行交通通过分隔设施进行分隔设置。 3、双层桥面布置：桥梁结构在空间上提供两个不在同一平面上的桥面构造。 第二节桥面铺装 作用――桥面铺装即行车道铺装，亦称桥面保护层，它是车轮直接作用的部分。防止车辆轮 胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用；桥面铺装要求――行车道铺装要求有抗车辙、行车舒适、抗滑、不透水（和桥面板一起作用时）、 刚度好等要求； 1、桥面纵、横坡的设置 为了迅速排出桥面雨水，桥梁除设有纵向坡度外，尚应将桥面铺装层的表面沿横向设置成 1.5%―2.0%的双向横坡。 桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，坡度不超过 3%为宜。 桥面的横坡通常三种设置形式： （1）对于板桥（矩型板或空心板）或就地浇筑的肋板式梁桥，为节省铺装材料并减轻恒载重量， 可以将横坡直接设在墩台顶部，而使桥梁上部构造做成双向倾斜，此时，铺装层在整个桥宽上做 成等厚的，而不需设置混凝土三角垫层。 （2）对于装配式肋梁桥中，为使主梁构造简单、架设与拼装方便，通常横坡不再设在墩台顶部， 而直接设在行车道板上。先铺设一层厚度变化的混凝土三角形垫层，形成双向倾斜，再铺设等厚 的混凝土铺装层。 （3）在较宽的桥梁（或城市桥梁）中，用三角垫层设置横坡将使混凝土用量或恒载重量增加太 多。为此，可将行车道板做成倾斜面而形成横坡，。它的缺点是主梁构造复杂，制作麻烦。 2、桥面铺装的类型 (1)普通水泥混凝土或沥青混凝土铺装 水泥混凝土和沥青混凝土桥面铺装用得较广，能满足各项要求。水泥混凝土铺装的耐磨性能好， 适合重载交通，但养生期长，以后修补较麻烦。沥青混凝土桥面铺装重量较轻，维修养护方便， 在铺筑后只等几个小时就能通车运营但易老化和变形。 沥青表面处治和泥结碎石桥面铺装， 耐久 性较差，仅在中级或低级公路桥梁上使用。 （2）防水混凝土铺装 具有贴式防水层的水泥混凝土或沥青混凝土铺装， 常用做法―― 一层混凝土铺装， 一层混凝土+ 一层沥青铺装，防水混凝土铺装； 桥面铺装一般不作受力计算， 如在施工中能确保铺装层与行车道板紧密结合成整体， 则铺装层的 混凝土 （除去作为车轮磨耗部分可取 0.01～0.02m 厚外） 还可以计算在行车道的厚度内和行车道 板共同受力。为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性(能起联系各主梁共同受力的作用）， 一般宜在混凝土中铺设直径为 4～6mm 的钢筋网。 第三节桥面防水和排水设施 为防止雨水聚集于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性， 除在桥面铺装层内采取防水措施 （如采 用防水混凝土、柔性贴式防水层）外，还应采取一定的排水措施，使桥上的雨水迅速排出桥外。为了迅速排除桥面积水， 防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性， 常常需要设置一 定数量的泄水管； 设置数量：i＞2，l＜50m 时，不设；i＞2，l＞50m 时,每隔 12～15m 设一个；i＜2 时，每隔 6～ 8m 设一个；（i 表示桥面纵坡 l 表示桥长） 常用做法：金属泄水管，钢筋混凝土泄水管，横向排水管道；封闭式排水几种形式。 第四节桥面伸缩装置 为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由的变形， 就需要在桥面上的两梁端之间以及梁端与桥台背墙之间设置伸缩缝（亦称为变形缝）。 伸缩缝可分成：U 形锌铁皮式伸缩装置、跨搭钢板式伸缩装置、橡胶伸缩装置。使用要求：自由伸缩、平坦牢固、施工方便、排水防水、承担荷载、维修方便、经济价廉。U 形锌铁皮式伸缩装置：对于中小跨径的桥梁，当变形量在 2-4cm 以内时，常采用以锌铁皮为跨 缝材料的伸缩装置构造。 跨搭钢板式伸缩装置：对于梁端变形量较大（4-6cm 以上）的情况，可采用以钢板为跨缝材料的 伸缩装置构造。 橡胶伸缩装置： 第五节人行道、栏杆与灯柱 1、人行道及安全带 2、栏杆和灯柱 第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 第五章梁桥的一般特点及分类 第一节钢筋混凝土梁桥和预应力混凝土梁桥的一般特点 一、钢筋混凝土梁桥的一般特点 造价低，耐久性好，可塑性强，刚度大，噪音小，自重大，钢筋混凝土带裂缝工作；无法利用高 强材料，减轻结构自重，增大跨越能力。对于装配式钢筋混凝土简支梁桥而言，在技术经济上合 理的最大跨径的钢筋混凝土梁桥约为 20m 左右，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约为 60-70m。 二、预应力混凝土梁桥的一般特点：充分利用高强材料，减小了构件截面，增大跨越能力；节省用钢量，与钢筋混凝土相比，可节省 30～40％；消除或减少截面裂缝，减少建筑高度，扩大了对多种桥型的适应性，提高了结构的耐 久性；扩展了施工方法；但需要优质高强钢材，保证高强度混凝土的施工质量，制作高精度的锚 具，掌握较复杂的施工工艺。 第二节梁式桥的主要类型及其适用条件 一、按承重结构的截面形式划分 （1）板桥 板桥的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板， 它是公路桥梁中最大、 面广的常 用桥型。它构造简单、受力明确、施工方便，而且建筑高度娇小，从力学性能上分析，位于受拉 区域的混凝土材料不但不能发挥作用， 反而增大了结构的自重， 当跨度稍大时就显得笨重而不经 济。简支板桥可以做成实心板也可以做成空心板，就地现浇为适应各种形状的弯坡、斜坡。因此 在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，被广泛应用。 实心板一般用于跨径 13m 以下的板桥，具有形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大 等优点，但同时需要现浇混凝土，受季节气候影响大，需要大量模板和支架。也可以采用预制拼 装的施工方法。 空心板用于大于或等于 13m 的跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。 （2）肋板式梁桥 在横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥， 简称肋梁桥。 能充分利用扩展的混凝土桥 面板的抗压能力， 又有效的发挥集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用， 从而使结构构造与 受力性能达到理想的统一。 与板桥相比肋梁桥具有更大抵抗荷载弯矩能力。 目前中等跨径的梁桥 通常采用肋板式梁桥。 （3）箱形梁桥 横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥简称为箱形梁桥。箱形截面有单箱单室、单箱双室或多室。 有足够混凝土受压区能够承受正负弯距的作用， 在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯距， 而 且抗扭刚度也特别大。偏心活载作用下各梁肋受力比较均匀。 二、按承重结构的静力体系划分 （1）简支梁桥 构造简单，施工方便；静定结构，地基要求不高，能适用于地基较差的桥位；跨中正弯矩较大， 跨越能力差； 适合于较小跨径的桥梁， 经济合理的常用跨径在 20m 以下； 采用预应力混凝土结构， 可提高简支梁的跨越能力，一般在 50m 以下。 （2）悬臂梁桥单悬臂梁桥、 双悬臂梁桥、 多孔悬臂梁桥、 带挂孔的 T 型刚构； 恒载在支点处负弯矩的卸载作用， 使跨中正弯矩大大减小；恒载的卸载弯矩使跨中弯矩大大减小；静定结构，地基要求不高，能适 用于地基较差的桥位；跨中有伸缩缝，行车条件不好；施工不方便，必须采用临时固定措施；牛 腿，伸缩缝的构造麻烦，易于损坏；适合于中等以上跨径桥梁（60～70m）。 （3）连续梁桥 对恒载和活载均有卸载作用，弯矩分布较合理；超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基 不均匀沉降影响显著，对地基要求高；结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓， 有利于高速行车；适合于中等以上跨径桥梁（60～70m）。 三、按有无预应力划分 （1）钢筋混凝土梁桥 （2）预应力混凝土梁桥 部分预应力混凝土梁桥和全预应力混凝土梁桥 四、按施工方法划分 （1）整体浇筑式梁桥 建桥的全部工作都在施工现场进行。所以具有整体性好的优势，但施工速度慢，工业化程度低， 耗费大量模板。故目前较少采用。 （2）装配式梁桥 装配式梁桥具有施工方使， 大量节省支架模板， 不受季节性影响等优点。 能上下部结构同时施工， 既加快了施工进度，又能节约支架和模板材料。 （3）组合式梁桥 第三节梁式桥的支座 一、概述 1、支座 设置在桥跨结构与墩台之间的传递装置。 2、支座的作用 传递上部结构的支承反力， 包括恒载和活载引起的竖向力和水平力； 保证结构在活载、 温度变化、 混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上下部的受力情况符合结构的静力图示。3、支座的种类 （1）活动支座 只传递竖向压力，且保证主梁在支承处既能自由变形又能水平移动。 （2）固定支座 既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力和水平力， 又要保证主梁在发生挠曲时在自由处能 自由转动。 二、支座的类型 1、简易垫层支座（适用小跨径梁桥或板涵） 2、弧型钢板支座（适用中小跨径梁桥） 3、橡胶支座（适用各种跨径桥梁） 在此主要介绍橡胶支座 三、橡胶支座 1、板式橡胶支座 板式橡胶支座无固定支座与活动支座之分，所有纵向水平力和位移由各支座均匀分配。 2、盆式橡胶支座：如图 5-1图 5-1 盆式橡胶支座 1-上座板；2-密封圈；3-橡胶板；4-底盆 第六章板桥的构造 第一节板桥的类型及特点 一、板桥的特点板桥由于其外形简单，制作方便，不但外部几何形状简单，而且内部一般无须配置抗剪钢筋，仅 按构造要求弯起钢筋，因而具有施工简单、模板及钢筋工作都较省等优点，同时也利于工厂化成 批生产。 板桥的建筑高度小， 适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用， 与其他桥型相比较， 既降低桥面高度， 又可缩短引道长度。 优点：（1）外形简单，制作方便，既便于现场整体浇筑，又便于进行工厂化成批生产。（2）做 成装配式板桥的预制构件时，重量不大，架设方便。 缺点：（1）跨径不宜过大。跨径超过一定限制时，截面便要显著加高，从而导致自重过大，截 面材料使用上的不经济；（2）装配式板桥是通过铰缝传递横向荷载，整体性差，因而，在通过 特殊重载车时无超载挖潜能力。 二、板桥的分类 板桥按施工方法分为装配式，整体式及组合式；按横截面形式分为实体矩形、空心矩形、п 形 板、单波式、双波式等；按配筋方式又分为钢筋混凝土板、预应力混凝土板、部分预应力混凝土 板。按力学图式分为以下三种形式。 （1）简支板桥；（2）悬臂板桥；（3）连续板桥； 第二节简支板桥的构造 一、整体式简支板桥 特点――具有整体性能好，横向刚度大，而且易于浇筑各种形状的优点。 适用范围――常用在 4～8m 跨径，不规则桥梁；截面形式――实心板、矮肋板、空心板； 施工方法――整体现浇。 截面形式： （1）、整体式矩形实心板（如图 6-1a)：具有形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大等优点；但施工时需现浇混凝土，受季 节气候影响，又需模板与支架。从受力要求看，截面材料不经济、自重大，所以只在小跨板桥使 用。 （2）、矮肋板(如图 6-1b)： 有时为了减轻自重，也可将截面受拉区稍加挖空做成矮肋式的板截面。 （3）空心板 整体式简支板桥很少采用空心板一般大多采用实心板。 二、装配式简支板桥 适用范围――20m 跨径以下桥梁； 截面形式――实心板、空心板（单孔、双孔）； 施工方法――先张法（长线预制）、后张法（扁锚） （一）构造布置： （1）板厚―采用低预应力钢筋或钢铰线的装配式板桥，板厚可取(1/16～1/22) ； （2）梁高与跨径比值――随结构类型、截面形式的不同而不同，见表 6-1。 装配式板桥梁高与跨径比值表 6-1 结 构 类 型截 面 形 式 钢筋混凝土 预应力混凝 土 （二）、截面形式 实 空 实 空 心 心 心 心 8～16 0.4～0.7 ＜8 6～13 0.16～0.36 0.4～0.8（1）装配式实心板截面（如图 6-2a)：为了避免现场浇筑混凝土的缺点， 我国交通部制定的跨径从 1.5～8.0m 八种跨径的钢筋混凝土板 桥标准图中，采用装配式实心板截面，每块预制板的宽度为 1m，板厚为 0.16～0.36m。 （2）装配式空心板截面（如图 6-3b) 为减轻自重， 在跨径 6～13m 三种钢筋混凝土板桥标准图中， 采用空心板截面， 相应板厚为 0.4～ 0.8m。在跨径 8～16m 四种预应力混凝土板桥（先张法）标准图中，也采用空心板截面，相应板 厚为 0.4～0.7m。装配式预制空心板截面中间挖空型式很多，如图 6-4 所示， 为几种常用的空心板截面型式。 挖成单个较宽的孔洞， 其挖空体积最大， 块件重量也最轻， 但在顶板内要布置一定数量的横向受力钢筋。图 6-4a 的顶板略呈微弯形，可以节省一些钢筋，但模板较图 6-4b 式复杂些。 6-4c 挖成两个正圆孔， 图当用无缝钢管作心模时施工方便，但其挖空体积较小。图 6-4d 的心模由两个半圆及两块侧模板 组成，对不同厚度的板只要更换两块侧模板就能形成空形，它挖空体积较大，适用性也较好。目 前采用高压充气胶囊代替金属或木心模， 尽管形成的内腔因胶囊变形不如模板好， 但是它具有制 作及脱模方便，预制台座有效利用率高等优点，故用得较为广泛。 （三）、配筋特点： 主要配置纵向抗弯钢筋；抗剪不控制，一般只设箍筋；钢筋混凝土梁可设弯起钢筋。 第三节斜板桥的受力特点与构造 一、斜板桥的受力性能 （1）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势； （2）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述； （3）在均布荷载作用下，当桥轴线方向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小； （4）在上述同样情况下，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥的要大，可以认为横向弯矩增加的量， 相当于跨径方向弯矩减少的量。二、斜板桥的构造特点 （一） 整体式斜板桥 （1）按主弯矩方向的变化配置主筋，其分布钢筋则与支承边平行。 （2）在两钝角角点范围内，主钢筋方向与支承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向 布置，直至与中间部分主筋完全衔接为止，其横向分布钢筋与支承边平行。 （二）装配式斜板桥 装配式斜板桥的宽跨比一般均大于 1.3，主钢筋沿斜跨径方向布置，分布钢筋在两钝角角点之间 的范围内与主钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向与支承边平行。第七章装配式简支梁桥的构造 第一节装配式简支梁桥的类型与特点 一、装配式简支梁桥的特点： 1、装配式简支梁桥的优点： （1）属于单孔静定结构，它受力明确，构造简单，施工方便，是中小跨径桥梁中应用最广泛的 桥型。 （2）采用装配式的施工方法，可以节约大量模板支架，缩短施工期限，加快建桥速度。 （3）主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土 数量增加不多，但可以节省钢筋用量，往往比较经济。 2、装配式简支梁桥的缺点： 整体浇筑的简支梁，由于费工、费时、费料，只在少数如异形变宽截面等场合下采用。 二、装配式简支梁桥的截面形式 截面形式――п 形、T 形和箱形梁桥； 1、п 形梁桥的特点是：截面形状稳定，横向抗弯刚度大，块件堆放、装卸和安装都方便。п 形 梁一般只适用于 l=6-12m 的小跨径桥梁。 2、T 形梁桥的特点是：制造简单，肋内配筋可做到刚劲的钢筋骨架，主梁有横隔梁连接，整体 性好，接头也较方便；截面形状不稳定，运输和安装较复杂，构件正好在桥面板的跨中接头，对 板的受力不利。3、箱形梁桥一般不适用于钢筋混凝土简支梁桥，因受拉区混凝土不参于工作，多余的箱底部陡 然增加了自重。但其最大优点是纵横向的抗弯和抗扭能力大。 三、装配式简支梁桥块件的划分方式 1、装配式梁桥设计中块件划分应遵循的原则 划分原则――起吊能力、接装接头设置在内力较小处、接头少、施工方便便于预制运输安装、标 准化。 2、钢筋混凝土与预应力混凝土梁桥常用的块件划分方式 块件划分――纵向竖缝划分、纵向水平缝划分、纵横向竖缝划分； 第二节装配式钢筋混凝土简支梁桥构造布置1、主梁布置 常用跨径――装配式钢筋混凝土简支梁的常用跨径 8.0～20m。我国标准设计为 10，13，16，20m 等四种； 主梁梁距――主梁梁距通常在 1.5～2.2m 之间。 2、横隔梁布置 横隔梁在装配式 T 形梁中起着保证各根主梁相互连成整体的作用； 它的刚度愈大， 桥梁的整体性 愈好，在荷载作用下各主梁就能更好地协同工作。然而，设置横隔梁使主梁模板工作稍趋复杂， 横隔梁的焊接接头又往往要在设于桥下专门的工作架上进行，施工比较麻烦。实践证明，对于简 支梁桥，一般在跨中，四分之一点，支点处各设一道横隔梁就可满足要求。 T 形梁桥的端横隔梁是必须设置的，它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能 加强全桥的整体性。3、截面尺寸： 主梁――高跨比 1/11～1/18； 肋厚 16～24cm； 横梁――中横梁 3/4h， 端横梁与主梁同高， 12～ 宽 20cm，可挖空；翼板――不小于 1/12h，一般为变厚度。 （1）主梁梁肋尺寸 装配式钢筋混凝土简支梁的常用跨径 8.0～20m。我国标准设计为 10，13，16，20m 等四种，其 梁高分别为 0.9， 1.1， 1.3，1.5m。经分析比较，表明高跨比（梁高与跨径之比）的经济范围 约在 1/11～1/18，跨径大取用偏小的值。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。 增大梁高，只增加腹板高度，混凝土数量增加不多，但可以节省钢筋用量，往往比较经济。 主梁梁肋的厚度，满足主拉应力强度和抗剪强度需要的前提下，一般都做得较薄，以减轻构件的 重量， 但还要注意满足梁肋的屈曲稳定性和不致使浇筑混凝土发生困难。 以往常用的装配式钢筋 混凝土简支梁梁肋厚度为 150～180mm，其上、下限的取法，取决于主钢筋的直径和钢筋骨架的 片数。目前，焊接钢筋骨架已较少采用，其次，为了提高结构的耐久性，适当增加保护层的厚度， 梁肋厚度已增至 160～240mm。 （2）横隔梁的尺寸： 横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右。 在支点处可与主梁同高， 以利于梁体在运输和安 装中的稳定性。但如果端横隔梁高度比主梁略小一些，则对安装和维修支座是有利的。 横隔梁的肋宽常用 12～16cm。预制时做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模。 箱梁横隔梁的基本作用是增加截面的横向刚度， 限制畸变应力。 在支承处的横隔板还担负着承受 和分布较大支承反力的作用。 箱形截面由于具有很大的抗扭刚度， 所以横隔板的布置可以比一般 肋形的桥梁少一些。目前许多国家认为可以减少或不设置中间横隔板。 （3）主梁翼板尺寸： T 梁翼板的厚度， 钢筋混凝土梁中， 主要满足于桥面板承受的车辆局部荷载要求。 根据受力特点， 翼缘板一般都做成变厚度的，即端部较薄，至根部（与梁肋衔接处）加厚，并不小于主梁高度的 1/12。翼缘板厚度的具体尺寸，有两种处理方法：一种是考虑翼缘板承担全部桥面上的恒载与活 载， 板的受力钢筋设在翼缘板内， 在铺装层内只有局部的加强钢筋网， 这时翼缘板做得较厚一些， 端部一般取 80mm；另一种是翼缘板只承担桥面铺装层的荷载、施工临时荷载以及自重，活载则 由翼缘板和布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担，在此情况下，端部厚度采用 60mm 就 够了。目前高速公路上的桥梁及城市高架桥梁均设置防撞栏杆，根据防冲撞的要求，翼缘板端部 厚度不小于 200mm。 为使翼缘板和梁肋连接平顺， 在截面转角处一般均应设置钝角式承托或圆角， 以减少局部应力和便于脱模。 4、主梁钢筋的构造 （1）一般构造 ①梁肋的钢筋构造主钢筋（纵向受力钢筋)---一般布置在截面受拉区，主要作用是承受荷载引起的拉应力，其截面 积大小由计算决定。 斜筋（弯起钢筋）---主要承受主拉应力，通常在近梁端区域由纵向受力钢筋弯起而成，不足时， 需增设专门的斜筋，其截面积大小由计算决定。 箍筋---通常垂直于梁轴线布置，其作用为：承受部分主拉应力；固定纵向受力钢筋位置以形成 钢筋骨架； 保证梁截面内受拉区和受压区的良好联系及受压钢筋的稳定性等， 一般根据计算确定 用量，但有构造要求的规定。 架立钢筋---根据构造要求布置，用来架设箍筋，以便将各种钢筋扎成骨架。其直径依梁截面尺 寸大小而定，通常采用 10～14mm。 水平分布钢筋---在梁高大于 1m 时， 沿梁高侧面呈水平方向布置， 以防止因混凝土收缩及产生竖 向裂缝，其直径一般采用 8～10mm,其间距一般取 100～150mm。 支座下局部加强钢筋---提高局部承压构件的裂缝荷载和极限承载力。 ②混凝土保护层厚度：满足规范要求。 ③在装配式 T 形梁中，钢筋数量多，如按钢筋最小净距要求排列就有困难，在此情况下可将钢筋 叠置，并与斜筋、架立钢筋一起焊接成钢筋骨架。 （2）翼缘板内的钢筋构造 T 梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂的负弯矩，在顺主梁跨径方向还应 设置少量的分布钢筋。 （3）横隔梁的钢筋构造 5、装配式主梁的连接构造 （1）钢板式接头： 焊接钢板预先与横隔梁的受力钢筋焊接在一起做成安装骨架。当 T 梁安装就位后，即可在横隔 梁的预埋钢板上再加焊接钢盖板使联成整体。接头强度可靠，焊接后立即就能承受荷载，但现场 要有焊接设备，而且施工难度大。 （2）螺栓连接： 此种方法基本上与焊接钢板接头相同， 不同之处使用螺栓与预埋钢板连接， 为此钢板上要留螺栓 孔。这种接头简化接头的施工工序，由于不用特殊机具而有拼装迅速的优点，但在运营过程中螺 栓易于松动。 （3）扣环式接头：将横隔梁中伸出的环状钢筋相互搭接，并用叉状短筋销住，在相距 0.45～0.60m 的接头部位，就 地浇筑混凝土连成整体与钢板式接头比较，施工复杂一些，但整体性及耐久性好。 （4）企口铰联结： 主梁翼板内伸出连接钢筋， 交叉弯制后在接缝处再放局部的钢筋网， 并将它们浇筑在桥面混凝土 铺装层内。接头构造由于连接钢筋甚多，使施工增添了一些困难。 第三节装配式预应力混凝土简支梁桥 1、构造布置： 常用跨径――当跨径超过 20m 时， 一般采用预应力混凝土梁。 我国后张法装配式预应力混凝土简 支梁标准设计有 25m，30m，35m，40 m 四种。 主梁梁距――主梁梁距通常在 1.5～2.2m 之间； 2、截面尺寸： 主梁――高跨比 1/15～1/25； 肋厚 14～16cm； 横梁――中横梁 3/4h， 端横梁与主梁同高， 12～ 宽 20cm，可挖空； 翼板――不小于 1/12h，一般为变厚度。下马蹄――为了满足布置预应力束筋 的要求，应 T 梁的下缘做成马蹄形。 在预应力混凝土 T 梁的下缘， 为了满足布置预应力束筋及承受张拉阶段压应力的要求， 应扩大做 成马蹄形。马蹄的尺寸大小应满足预施应力各个阶段的强度要求。个别桥由于马蹄尺寸过小，往 往在施工和使用中形成水平纵向裂缝，特别是在马蹄斜坡部分，因此马蹄面积不宜过小，一般应 占截面总面积的 10～20％，具体尺寸建议如下：马蹄总宽度约为肋宽的 2～4 倍，并注意马蹄部 分（特别是斜坡区），管道保护层不宜小于 60mm。 下翼缘高度加 1/2 斜坡区，高度约为梁高的 （0.15～0.20）倍，斜坡宜陡于 45°。 应注意的是：下翼缘也不宜过大、过高，这就要求将预应力束筋尽可能按二层或单层布置，将其 余的束筋布置在肋板内，因为下马蹄过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距。 3、配筋特点： 受力钢筋――主钢筋（主要为预应力筋）、箍筋、横梁钢筋、翼板横向钢筋； 分布钢筋――架立钢筋、水平分布钢筋、支座下局部加强钢筋、锚下局部加强钢筋。 （一）纵向预应力筋布置： 预应力筋---根据结构受力配置预应力束。 （二）非预应力筋的布置非预应力纵受力钢筋---在预应力混凝土简支梁中，有时为了补充局部梁段内强度的不足，有时 为了满足极限强度的要求， 有时为了更好地分布裂缝和提高梁的韧性， 可以将非预应力钢筋与预 应力钢筋协同配置，这样往往能达到经济合理的效果。 斜筋---一般不设斜筋。 箍筋---预应力混凝土梁中剪应力一般较小，故按计算仅需布置少量的箍筋，但为了防止混凝土 受剪时的脆性破坏，常按构造要求配置必要的箍筋，规定如下：箍筋直径不小于 6mm，箍筋间距 不大于 25mm；下马蹄中需设闭合箍筋，箍筋间距不大于 150mm。 架立钢筋---根据构造要求布置，用来架设箍筋，以便将各种钢筋扎成骨架。其直径依梁截面尺 寸大小而定，通常采用 10～14mm。 水平分布钢筋---由于梁的上下翼缘在横向都比腹板厚，阻碍着腹板的收缩变形，因而有可能在 腹板上产生平行于轴线的裂缝，为此，需在腹板内设置防裂钢筋。这种钢筋宜用小直径钢筋组成 网格放在混凝土表面，紧贴箍筋布置。锚固区的加强钢筋--在梁端锚固区应力非常集中，在锚具 附近不仅有很大的压力，还有很大的拉应力，因此，为防止锚具附近混凝土裂缝，因此，必须配 置足够的钢筋予以加强。 支座下局部加强钢筋---提高局部承压构件的裂缝荷载和极限承载力。 4、横向联结 装配式预应力混凝土梁桥的横向连接构造一般与钢筋混凝土梁桥相同： 钢板式接头、 扣环式接头、 桥面板的企口铰联结。也可在横隔梁内预留孔道，采用横向预应力筋张拉集整。 这样的连接整 体性好但对梁的预制精度要求较高，施工稍复杂。 第四节组合梁桥 组合梁桥也是一种装配式的桥跨结构， 不过它是进一步利用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋与桥面 板分割开来，再借助纵横向的竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件，施工时先架设梁肋，在安 装预制板， 最后在接缝连同在板上现浇一部分混凝土结构使结构连成整体。 这样就使单梁的整体 截面变成板与肋的组合截面，即称为组合式梁桥。 目前， 国内外采用的组合式梁桥有钢筋混凝土工字梁、 少筋微弯板与现浇桥面组成的 T 形组合梁 桥、预应力混凝土的 T 形组合梁桥以及箱形组合梁桥等几种。 1、钢筋混凝土组合梁桥 这种组合式结构是由顶面为平面、 底面为圆弧筒形的少筋变厚度板和工字形的钢筋混凝土梁组合 而成。 2、预应力混凝土组合梁桥这种结构具有抗扭刚度大，横向分布好，承载能力高，结构自重轻，能节省较多钢材等优点，而 且槽形截面对运输机吊装的稳定性好。 在组合截面上采用预应力空心板块， 使行车道具有较高的 抗裂安全度，能保证较好第九章混凝土简支梁桥的施工 第一节施工准备工作 一、技术准备 1、熟悉设计文件、研究施工图纸及现场核对 熟悉、 研究、 领会设计意图； 检查图纸各部分的组成， 特别是 （几何尺寸、 坐标、 标高， 说明等） ； 技术要求是否正确；现场情况是否核对；有疑问和建议可向设计单位书面反映； 2、原始资料的进一步调查分析 地质资料；水文资料；水位调查；材料的运输；设备的进场等； 3、施工前的设计技术交底 由业主主持，设计、监理和施工单位参加。由设计单位说明工程的设计依据、意图和功能要求， 进行技术交底； 然后施工单位根据对设计图纸的研究和对设计意图的理解， 提出对色痕迹图纸的 疑问、建议和变更。最后在同意认识的基础上，形成“设计技术交底纪要” 由建设单位正式行文， 参加单位共同会签盖章， 作为与设计文件同时使用的技术文件和指导施工 的依据，以及建设单位与施工单位进行工程结算的。 4、制订施工方案、进行施工设计 临时性施工结构的设计：基坑围堰、钻孔桩水上平台、预制场地、悬浇梁段的挂蓝、导梁或架桥 机、摸板支架及脚手架，自制起重吊装设备等。均应在安全的条件下，尽量采用现有的材料，因 地制宜，经济适用、装拆简便、实用性强。 5、编制施工组织设计 目的在于全面、合理、有计划地组织施工，从而具体实现设计意图，优质高效地完成施工任务。 6、编制施工预算 施工预算是根据施工图纸、施工组织设计或施工方案、施工定额等文件进行编制的。 二、施工现场准备 1、施工控制网测量 控制网中中所设的基线桩、水准点以及重要桩志的保护桩，进行三角控制网的复测。2、补充钻探 以便查明墩位处的地质情况和可能的隐蔽物。 3、搞好“四通一平” 水通、电通、通讯通、路通及平整场地。 4、建设临时设施 如生产、办公、生活、居住和储存等临时用房，以及临时便道、码头、混凝土拌和站、构件预制 场等。 5、安装调试施工机器 6、材料的试验和储存堆放 7、新技术项目的试制和试验 8、冬雨季施工安排 9、消防、保安措施 10、建立健全施工现场各项管理制度 第二节桥位施工测量 一、概述 放样的任务是：精确地确定墩台中心位置、桥轴线测量以及对构造物各细部构造的定位和放样。 即建立平面控制网、高程系统及测量桥位中线的长度。保证桥梁；的走向、跨径、高程符合规范 和设计要求。 二、桥涵中线测量 三、桥涵三角网的布置 四、桥涵施工的高程测量 五、桥梁墩台定位及轴线测量 墩台定位： 准确地定出桥梁墩、 台的中心位置和它的纵横轴线。 直线墩台的中心用设计里程确定； 曲线墩台的中心位置除了应结合里程， 还应有偏角、 偏距或结合曲线要素计算出墩台中心的坐标 值。水中墩台中心的定位一般采用方向交会法；旱地或浅滩可直接定位；在已稳固的墩台基础上，可 采用距离交会法、极坐标法或直角坐标法。下面重点介绍方向交会法。 第三节钢筋混凝土简支梁桥的施工工艺 一、概述 1、就地浇筑施工 在桥孔位置搭设支架，并在支架上安装模伴，绑扎及安装钢筋骨架，并在现场浇筑混凝土和施加 预应力的施工方法。适用于小跨径、交通不便地区、异性桥、弯桥。 2、就地浇筑施工特点 （１）桥梁构件的型式和尺寸可向标准化发展，有利于大规模工业化生产； （２）在预制厂（场）集中生产，可充分利用先进设备，提高施工机械化和自动化的程度，因此 可提高工程质量、降低劳动强度、降低工程造价、提高生产效率； （３）能节省大量支架和模板材料，多跨桥梁施工只需一套施工设备，能多次周转使用； （４）构件预制不受季节的限制，上、下部构造可同时施工，预制梁安装速度快； （５）需要有一定起吊能力的吊装设备，施工时高空作业多； 二、施工支架和模板 1、支架类型及构造 （1）满布式支架 适用于陆地、 不通航的河道、 桥不高及桥位处水不深的桥梁。 满布式支架应设置在枕木或桩基上， 基础须坚实可靠。 （2）钢木混合支架 （3）万能杆件拼装支架 （4）贝雷支架 （5）轻型钢支架 （6）墩台自承式支架 2、模板构造3、模板和支架的制作与安装 （1）制作及安装注意事项 （2）质量要求 （3）安装 支架结构应满足立模标高的调整要求，按设计标高和施工预拱度立模。 4、施工预拱度 （1）考虑的因素 （2）预拱度的计算 （3）预拱度的设置 三、钢筋骨架工程 普通钢筋从加工到形成钢筋骨架需要经过钢筋整直、切断、除锈、弯钩、焊接、绑扎等工序。同 时应对加工前的钢筋进行抽检。 1、钢筋加工前的准备工作 （1）钢筋的检验 进场的钢材应有出厂证明书,对中小桥所用的钢筋,使用前可不进行抽检,对于大桥,应抽检钢筋 的拉、冷性能及其可焊性。 （2）钢筋的调直 （3）钢筋的除锈去污 （4）钢筋的画线配料 弯曲伸长计算,一般可按不同的弯钩形状估算。 45℃时伸长 0.5d; 弯 90℃时伸长 1d； 180℃ 弯 弯 时伸长 1.5d。 下料长度=钢筋设计长度+接头长度-弯曲伸长量 (5) 钢筋的切断 可用人工或机械方法进行。 2、钢筋的加工（1）钢筋的接长 （2）钢筋的弯制成型 3、钢筋骨架的安装 钢筋骨架的拼装施焊的顺序：由中间向两端对称均匀进行，先下部后上部，分区对称地跳焊；为 保证钢筋的混凝土保护层厚度，应垫混凝土垫块； 四、混凝土工程 (一)混凝土浇筑前的准备工作 1、检查原材料 1）水泥 每批进场水泥，必须附有质量证明书，对标号、品质不明或超过出厂日期三个月者，应取样试 验，鉴定后方可使用。检查项目有：水泥的细度、水泥的凝结时间、水泥的安定性、水泥的强度。 常用水泥在出厂超过三个月视为过期水泥，使用时必须重新检验确定强度等级。 2）砂子 混凝土用的砂子，应采用级配合理、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂，砂中有害杂质含量不得超 过规范规定。试验项目有：筛分――确定细度模数和级配、含泥量（影响粘结力或引起裂缝）、 有机质含量； 3）石子 混凝土用的石子，有碎石和卵石两种，要求质地坚硬、有足够强度、表面洁净，针状、片状颗 粒以及泥土、杂物等含量不得超过规范规定。取样的规定；试验的项目：筛分、含泥量、针片状、 压碎值、（含碱量）等。 其它外加剂 4）水 水中不得含有妨碍水泥正常硬化的有害杂质，不得含有油脂、糖类和游离酸等。pH 值小于 4 的酸性水及含硫酸盐量按 SO3 计超过水的质量 0.27％的水不得使用。 2、检查混凝土配合比 混凝土配合比设计必须满足强度、和易性、耐久性和经济的要求。根据设计的配合比及施工所 采用的原材料，在与施工条件相同的情况下，拌和少量混凝土做试块试验，验证混凝土的强度及 和易性。3、检查模板 检查模板的尺寸和形状是否正确，接缝是否紧密，支架连接是否牢固；清除模板内的灰屑，并 用水冲洗干净，模板内侧需涂刷隔离剂，若是木模还应洒水润湿。 4、检查钢筋 检查钢筋的数量、尺寸、间距及保护层厚度是否符合设计要求，预埋件和预留孔是否齐全，位置 是否正确。 （二）混凝土的拌制 混凝土的拌制一般以机械拌制为主，人工为辅。对于强制式拌和机：先砂，再水泥，最后加石料， 上料后提起料斗，把全部原料倒入搅拌机拌和，同时打开进水阀，待各材料混合均匀，颜色一致 才出料。 （三）混凝土的运输 混凝土在运输过程中，应避免发生离析、泌水和灰浆流失现象，坍落度前后相差不得超过 30％， 否则应进行二次拌制。混凝土运送时间不宜超过时间限制允许值。混凝土的运输方式有：水平运 输和垂直运输。 （四）混凝土的浇筑 （1）混凝土的浇筑速度 为了保证混凝土浇注的整体性，混凝土的浇筑应按照次序，逐层连续浇完，不得任意中断，并应 在前层混凝土开始初凝前即将次层混凝土拌和物浇捣完毕。 如因故必须间隙时， 应不超过规定的 最小间隙时间。每层混凝土浇筑允许的最小允许间隙时间，不同的温度和不同的水泥，一般为 1.5~3.0 小时不同。 （2）混凝土的浇筑顺序 在考虑主梁混凝土的浇筑顺序时，不应使模板和支架产生有害的下沉；为了使混凝土振捣密实， 应采用相应的分层浇筑；当在斜面或曲面上浇筑混凝土时，一般应从低处开始。 1、就地浇筑施工 模板的拆除时间与现场混凝土的强度有关。 当试验表明达到设计强度的 25％时可拆除侧面模板； 达到设计强度的 70％时可拆除各种梁的模板。 梁体的落架顺序应从梁挠度最大的支架节点开始， 逐步卸落相邻两侧的节点，并要求对称、均匀、有顺序地进行；同时要求各节点应分多次进行卸 落， 以使梁的沉降曲线逐步加大到梁的挠度曲线。 通常简支梁桥和连续梁桥可从跨中向两端进行。 五、桥梁安装工程 1、构件的移送和堆放（1）对构件混凝土强度要求 装配式预制构件在移送、堆放时，混凝土强度不宜低于设计强度值的 75％，对于预应力混凝土 构件，其孔道水泥浆的强度不应低于设计要求。 （2）构件移运前的准备工作 ①构件拆模后应检查外形实际尺寸， 伸出归纳赶紧、 吊环和各种预埋件的位置及构件混凝土的质 量，确保安装上时不发生困难； ②尖角、凸出或细长构件在移运、堆放时应用木版或相应的支架保护； ③安装上时需测量高程的够在移运前应定好标尺； ④预制时应标明孔号和梁号； 2、安装工具 （1）扒杆 扒杆在场内主要作为出坑用即把构件从预制的底座上吊移出来。 （2）龙门架（龙门吊机） 龙门吊机是由底座、腿架和横梁、跑车组成，运行在专门的轨道上。 3、预制安装的方法 （1）陆地架设法 ①移动式支架架梁法 此法是在假设孔的地面上，顺桥轴线的方向铺设轨道，其上设置可移动指甲，预制梁的前端搭在 支架上，通过移动支架将梁运送到要求的位置后，再用龙门架或人子扒杆吊装；或者在桥墩上设 枕木垛，用千斤顶卸下，再将梁横移就位。 ②摆动式支架架梁法 本法是将预制梁沿路基牵引到桥台上并稍悬出一段， 悬出距离根据梁的截面尺寸配筋确定。 从桥 孔中心河床上悬出的梁端底下设置人子扒杆或木支架， 前方用牵引绞车牵引梁端， 此时支架随之 摆动而到对岸。 ③自行式吊车安装法 陆地桥梁、城市高架桥预制梁安装常采用自行吊车安装。一般先将梁运到桥位处，采用一台或两 台自行式汽车吊机或履带吊机直接将梁片吊起就位， 方法便捷， 履带吊机的最大起吊能力达 3MN。④扒杆吊装法 在桥跨两墩上各设置一套扒杆， 预制梁的两端系在扒杆的起吊钢索上， 后端设制动索以控制速度， 使预制梁平稳地进入安装桥孔就位， 其施工程序如图所示， 此法宜用于起吊高度不大和水平移动 范围较小的中、小跨径的桥梁。 ⑤跨墩龙门吊机安装法 跨墩龙门吊机安装适用于岸上和浅水滩以及不通航浅水区域安装预制梁。 两台跨墩龙门吊机分别 设于待安装孔的前、后墩位置，预制梁由平车顺桥向运至安装孔的一侧，移动跨墩龙门吊机上的 吊梁平车，对准梁的吊点放下吊架，将梁吊起。当梁底超过桥墩顶面后，停止提升，用卷扬机牵 引吊梁平车慢慢横移，使梁对准桥墩上的支座，然后落梁就位，接着准备架设下一根梁。在水深不超过 5m、水流平缓、不通航的中小河流上的小桥孔，也可采用跨墩龙门吊机架梁。这 时必须在水上桥墩的两侧架设龙门吊机轨道便桥， 便桥基础可用木桩或钢筋混凝土桩。 在水浅流 缓而无冲刷的河上，也可用木笼或草袋筑岛来作便桥的基础。便桥的梁可用贝雷组拼。 （2）浮运架设法（略） （3）高空架设法 ①.双导梁安装法(穿巷式架桥机)穿巷吊机可支承在桥墩和已架设的桥面上，不需要在岸滩或水中另搭脚手与铺设轨道，因此，它 适用于在水深流急的大河上架设水上桥孔。根据穿巷吊机的导梁主桁架间净距的 大小，可分为宽、窄两种。宽穿巷吊机可以进行边梁的吊起并横移就位；窄穿巷吊机的导梁主桁 净距小于两边 T 梁梁肋之间的距离，因此，边梁要先吊放在墩顶托板上，然后再横移就位。 宽穿巷吊机见图 9-1 所示，宽穿巷吊机可以进行梁体的垂直提升、顺桥向移动、横桥向移动和吊 机纵向移动等四种作业。吊机构造虽然较复杂，但工效却较高，且横移就位也较安全 宽穿巷吊机架设过程如下： 1）在桥头路堤上拼装导梁和行车，并将拼装好的导梁用绞车纵向拖拉就位，使可伸缩支架支承 在架梁孔的前墩上； 2）先用纵向滚移法将预制梁运到两导梁间，当梁前端进入前行车的吊点下面时，将预制梁前端 稍稍吊起，前方起重横梁吊起，继续运梁前进至安装位置后，固定起重横梁； 3）用横梁上的起重行车将梁落在横向滚移设备上，并用斜撑撑住以防倾倒，然后在墩顶横移落 梁就位（除一片中梁外）； 4）按以上步骤并直接用起重行车架设中梁； 此法预制梁的安装顺序是先安装两个边梁，再安装中间各梁。 ②联合架桥机法 联合架桥机法系以联合架桥机并配备若干滑车、千斤顶、绞车等辅助设备架设安装预制梁。联合 架桥机主要由龙门吊机、导梁和蝴蝶架组成。龙门架用工字型钢梁架设，在架上安放两台吊车， 架的接头处和上、下缘用钢板加固，主柱为拐脚式，横梁的标高由二根预制梁的叠高加上平板车 的高度和起吊设备的高度决定。蝴蝶架是专供托运龙门吊机在轨道上移走的支架，它形如蝴蝶， 用角钢拼成，上设有供升降用的千斤顶。导梁用钢桁梁拼成，以横向框架连接，其上铺钢轨供运 梁行走。 联合架桥机架梁顺序如下： 1）在桥头拼装钢导梁，梁顶铺设钢轨，并用绞车将导梁拖移就位后； 2）拼装龙门吊机和蝴蝶架，用蝴蝶架将两个龙门吊机移运至架梁孔的桥墩上； 3）用平车将梁运到两墩之间，由吊机起吊、横移、下落就位； 4）将导梁所占位置的预制梁临时安放在已架设好的梁上；5）用绞车纵向拖拉导梁至下一孔后，将临时安放的梁由门式吊机架设就位，完成一孔梁的架设 工作并用电焊将各梁连接起来； 6）在已架设的梁上铺接钢轨，再用蝴蝶架把吊机移至下一跨架梁。 7）如此反复。直至将各孔梁全部架设好为止。 其优点是可完全不设桥下支架，不受洪水威胁，架设过程中不影响桥下通车、通航。预制梁的纵 移、起吊、横移、就位都比较便利。缺点是架设设备用钢材较多（可周转使用），较适用于多孔 30 米以下孔径的装配式桥。 第四节预应力简支梁桥的施工工艺 一、先张法预应力简支梁桥的施工工艺 先张法的制梁工艺是在浇筑难题前张拉预应力筋， 将其临时锚固在张拉台上， 然后立模浇筑混凝 土，待混凝土达到规定强度（不低于设计强度等级的 70％）时，逐渐将预应力筋放松，构件通 过预应力钢筋和混凝土之间的粘接获得预压应力。 1、台座 台座承受先张法施加预应力筋在构件制作时的全部拉力，要求受力后不倾覆、不移动、不变形。 按构造形式台座可分为：框架式、槽式和墩式；按受力形式分为轴心压柱、偏心压柱式和无压柱 式。 槽式台座主要由底版、承力架（支承架）、横梁、定位板和固定装置几部分组成。 （1）台座组成 1）底板 2）承力架（支承架） 承力架为台座的主要受力结构，是台座的支承架，承受全部的张拉力，要求变形小，经济、安全、 便于操作等。形式有：框架式、槽式和墩式等。 3）横梁 横梁是将预应力筋的张拉力传给。承力架的横向构件。常用型钢制作，要求保证刚度和稳定性。 4）定位板 定位板用来固定预应力筋，一般是用钢板制成，连接在横梁上。要求有足够的强度和刚度。 5）固定端装置用于固定力筋位置并在梁预制完成后放松力筋，它设在非张拉端，仅用于一端张拉的先张法。 （2）台座构造类型 1）框架式台座 框架式台座由纵梁（压柱）、横梁和横系梁组成框架，承受张拉力。一般是采用钢筋混凝土在现 场整体浇筑。底板一般应选择在硬质地基或经过整平处理并铺设碎石层上，然后浇筑难题底版。 底版标高要严格控制，要求平整和光滑。 2)墩式台座 一般分重力式和桩式两类。 横梁直接和墩或桩基连成整体共同承受张拉力。 墩式台座优点是构造 简单，造价合理；缺点是稳定性差，变形大。 2、模板与预应力筋制作要求(略) 3、施工要求 （1）张拉作业开始前，承包人应将其有关先张法的建议以及建议使用的张拉台、横梁及各项张 拉设备的全部细节提交给监理工程师批准。 （2）张拉台的台面应平整、光滑，设 3％左右的排水横坡，并有足够的定位板以保证在浇注混 凝土期间钢铰线能保持其适当的位置，且有许多可沿其长度方向自由移动的模板处于一条直线， 从而使得预应力能沿整条构件均匀地传递给混凝土。 （3）张拉台座的反力支墩应能承受预应力钢铰线的全部张拉力而不产生变形和位移。 （4）反力横梁要保证必要的刚度和稳定性，受力后的挠曲变形不应大于 2mm。 （5）定位板上钻孔的位置与孔径应符合设计图纸的规定。 （6）对千斤顶、油压表配套的标定应依照规定执行。 4、张拉程序 （1）钢铰线张拉程序应按图纸所示或按监理工程师指示。 （2）当采用多根预应力钢铰线同时张拉时，为使其每根预应力钢铰线的应力一致，必须在张拉 前调整初应力，其应力值一般为张拉值的 10％。 （3）多根预应力钢铰线同时张拉时，在张拉过程中，活动横梁与固定横梁应始终保持平行。为 此，必须使两个千斤顶与预应力钢筋对称布置并使两个千斤顶油路串通，同步顶进。 （4）钢铰线张拉控制应力应为其标准强度的 0.75 倍，即 σ k＝0.75R。（5）为减少预应力钢铰线的松驰损失，采用超张拉方法进行张拉时 （6）同时张拉多根钢铰线时，应抽查钢铰线的预应力值，其偏差的绝对值不得大于或小于按一 个构件全部钢铰线预应力总值的 5％。 （7）张拉时，断丝数量不得超过同一构件内钢铰线总数的 1％的规定。 （8）为保证施工安全，应在超张拉放至 90％控制应力时装设模板、预埋件、非预应力钢筋等。 （9）锚固时的顶塞力参照后张法 607.09 条中有关规定执行。 （10）预应力钢铰线张拉完毕后，对设计位置的偏差不得大于 5mm，同时不得大于构件截面最短 边长度的 4％。 （11）当预应力钢铰线在张拉时的温度低于 10℃时，钢铰线伸长值的计算应考虑张拉时与混凝 土初凝之间钢铰线温度的增长，量测的钢铰线温度低于 5℃时，应禁止张拉。 （12）预应力钢铰线放松时的混凝土强度须符合设计规定；设计未规定时，不应低于设计强度的 70％。此时荷载应能逐渐地传递，采用单根放松时应先两侧，后中间，分阶段对称地进行，不得 一次将一根松完。预应力钢铰线全部放松后，切割外露的部分，切割时防止烧坏钢铰线端部处的 混凝土，要用砂浆或防腐蚀材料封闭外露端头。 （13）所有构件应标出经过同意的永久性标志表明构件的编号、制造的生产线、浇注混凝土和张 拉日期等，其标志应在构件安装后不外露。 二、后张法预应力简支梁桥的施工工艺 施工工艺流程：浇筑混凝土→后张拉钢筋→灌浆→封端 1、预应力钢筋加工 2、预留孔道 成孔设备有埋置式和抽拔式两类。 埋置式制孔器有铁皮管和铝合金波纹管两种， 抽拔式制孔器有 橡胶抽拔管和钢管等，后者目前应用较少。 铝合金波纹管由制管机卷制而成，横向刚度大，不易变形和漏浆，纵向也便于弯成各种线形，与 梁混凝土的粘结也较好，故较适用。 波纹管一般采用“井”字网眼固定在骨架上。 3、穿束 当梁体混凝土强度达到设计强度的 75％以上时，才可进行穿束张拉，穿束前，可用空压机吹风 等方法清除孔道内的污物和积水，以确保孔道畅通。一般可采用人工直接穿束或专门的穿束机。 也可在浇筑混凝土前预先埋束。4、力筋张拉 （1）张拉前的准备工作 力筋张拉前必须对千斤顶和油压表进行校检，计算与张拉吨位相应的油压表读数和钢丝伸长量， 确定张拉顺序和清孔、穿束等工作，并完成制锚工作。 （2）张拉程序 1）第一步先将钢绞线略微予以张拉，以消除钢绞线松弛状态，并检查孔道轴线、锚具和千斤顶 是否在一条直线上。并要注意钢束中每根钢绞线受力要均匀。 2）当钢束初始应力达到张拉控制应力的 10％～25％左右时，可在钢绞线上划一个记号，作为量 测延伸率的参考点，并检查钢绞线有无滑动。 3）钢束张拉应按下列图式进行。 4）张拉时，如果锚头处出现滑丝、断丝或锚具损坏，应立即停止操作进行检查，并作出详细记 录。 当滑丝、 断丝数量超过图纸中规定的容许值时， 承包人应自费抽换钢束。 如果图中没有规定， 应遵守下列要求。 5）锚固时的顶塞力应根据锚具生产厂家推荐数值，并经实验测定后，方可用于指导施工。 （3）张拉原则 对于曲线预应力筋或长度大于 25 米的直线预应力筋应在构件两端同时张拉。张拉时应避免构件 呈过大的偏心状态，因此，应对称于构件截面进行张拉，或先张拉靠近截面重心处的预应力筋， 后张拉距截面重心较远处的预应力筋。 （4）滑丝和断丝处理 在张拉过程中，应限制预应力筋的滑丝和断丝数量，桥规规定，对于钢丝束或钢铰线最多允许断 1 根或 1 丝，同时每个断面断丝之和应不超过该断面钢丝总数的 1％；对于单根钢筋不允许断筋 或滑移。 5、孔道压浆和封锚 （1）压浆的目的 使梁内的预筋免于锈蚀； 使预筋与梁体粘结成整体。 要求水泥浆的特性如下： 要具有适当的稠度； 没有收缩，而应具有适当的膨胀性（一般加铝粉）；应具有规定的抗压强度和粘结强度。 （2）压浆工艺 1）压浆前，应将孔道冲洗洁净、湿润，并用吹风机排除积水，然后从压浆嘴慢慢地、均匀地压 入水泥浆，直至另一端有空气排出，有浓的水泥浆流出。再关闭压浆和出浆的阀门。2）压浆的顺序：对曲线和竖向的管道，应从低点进，高点出；一般应从梁的底面向上面进行； 比较集中和附近的孔道，宜尽量连续压浆完成，以免窜到邻近的水泥浆凝固堵塞孔道，不能连续 压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗畅通。 （3）压浆中应做的实验： 水泥浆的稠度实验；水泥浆的标准强度实验。 （4）压浆注意事项 1）从拌水泥浆到开始向孔道压浆，间隔时间不得超过 40mm。在压浆前，水泥浆应不断搅动，以 防流动性降低。 2）孔道压浆应按自下而上的顺序进行。 3）水泥浆压注工作应在一次作业中连续进行，并让出日处冒出废浆，直至不含水沫气体的浆液 排出，其稠度与压注的浆液稠度相同时即行停止（流出浆液的喷射时间不少于 11s）。然后应将 所有出浆口和孔眼封闭，压浆端的水泥浆压力应最少升至 0．7MPa、且最少维持 10s。 4）为保证钢束全部充浆，进浆口应予封闭。直到水泥浆凝固前，所有塞子、盖子或气门不得移 动或打开。 5）如监理工程师批准，亦可采用另一方案，压浆分两次完成，两次间隔时间不小于 30min。第 二次压浆应从钢束的另一端进行。 6）当监理工程师认为需要时，承包人应用孔道射线照相方法检验压浆效果。 6、封锚 压浆后将锚具周围冲洗干净并凿毛， 设置钢筋网并浇筑封锚混凝土。 要求梁端混凝土一般不低于 梁体混凝土等级的 80％，并不宜低于 C30。 的连续作用。 第十章超静定混凝土梁桥的构造设计要点 第一节钢筋混凝土悬臂梁桥构造和设计要点 一、悬臂梁桥的构造： 悬臂梁桥可分为单悬臂梁桥、双悬臂梁桥、多孔悬臂梁桥、带挂孔的 T 形悬臂梁桥。 1、体系特点： 由于支点负弯矩的卸载作用，跨中弯矩大大减小；由于弯矩图面积减小，跨越能力增大；静定结 构对地基要求不高； 由于跨中有接缝，行车条件不好；（一）主要类型： 单悬臂梁桥、双悬臂梁桥、多孔悬臂梁桥、带挂孔的 T 形悬臂梁桥。 （1）单悬臂梁桥 三跨带挂梁的单悬臂梁桥如图 10-1 所示。中孔为悬臂孔，它的跨度由通航净空决定，其中挂梁 长度 lg 一般为(0.4～0.6)l，最大长度由挂梁（即简支梁）最大跨度及施工安装能力决定，钢筋 混凝土梁取大值，预应力混凝土梁取低值。图 10-1 单悬臂梁桥 对钢筋混凝土悬臂梁桥的悬臂长度，因承受负弯矩，在悬臂根部梁顶面受拉，故悬臂不宜做得过 长，一般采用(0.15～0.3)l。预应力混凝土悬臂梁的悬臂长度可根据中孔跨度的要求更长一些， 一般可达(0.3～0.5)l。当悬臂长度达 0.5l 时，跨中即用剪力铰连接。边孔是锚固孔，它的孔跨 度不宜太大，以增加桥的总长度；边孔也不能太小，否则因边支座出现负反力而必须设置拉力支 座或加设平衡座，这样使结构复杂化，增加了造价。 （2）双悬臂梁桥 单孔双悬臂梁桥的中孔为锚固孔，如图 10-2 所示，两侧伸出悬臂直接与路堤衔接，可以省去桥 台，但需要在悬臂端部设置桥头搭板，以利行车。单孔双悬臂梁桥较多用于跨线桥，中孔长度由 跨线行车的净空要求确定；其两侧悬 臂长度一般取中孔的 0.3～0.4 倍。悬臂过长时，活载作用下悬臂端的挠度太大，悬臂端与路堤 连接处的结构易遭破坏，行车也不平稳；悬臂过短时，取决于悬臂长度的支点恒载负弯矩减小， 从而消弱了它对跨中弯矩的卸载作用， 其内力状况接近简支梁桥。 活载作用在这种桥型的中孔时， 其内力情况与简支梁没什么区别， 只是跨中恒载弯矩因悬臂孔的存在较简支梁小， 因此只在中孔 跨径较大，恒载占的比例较大时才显得比简支梁桥经济。图 10-2 双悬臂梁桥 （3）多孔悬臂梁桥 当桥梁的长度较大，可以采用多孔悬臂梁体系。如图 10-3 所示，一般情况下，中孔都按等跨布 置， 两侧边孔跨径稍小。 当钢筋混凝土多孔双悬臂梁桥为 T 形截面时， 其挂梁长度约为 lg=(0.5～ 0.6)l，中间各孔的跨中梁高 h 约为跨径的 1/12～1/20，在支点处梁高增大至(1.5～2.5)h。为 便于预制和运输，带双悬臂的锚跨也可以设计成等高梁。 （4）带挂孔的 T 形悬臂梁桥 桥梁的长度较大，可以采用带挂孔的 T 形悬臂梁桥。一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边 孔跨径稍小。 在城市桥梁中也可采用带挂孔的 T 形悬臂梁桥， 利用墩上挑出短悬臂与简支挂梁组成悬臂梁桥； 墩上挑出短悬臂的结构可以做成各种型式，如 T 形、V 形、H 形和 X 形等。其中做成 T 形的即为 T 形刚构桥。图 10-3 多孔悬臂梁桥 （二）受力特点： 在恒载作用下，支点负弯矩的卸载作用，使跨中弯矩大大减小；活载作用于挂梁时，由于支承跨 径较小，而使得跨中正弯矩较小；活载作用于锚跨时，没有卸载作用。 悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的荷载作用。 （三）体系优点： 静定结构，可用于地基较差的条件。 （四）体系缺点： 构造复杂，行车条件不好，跨中牛腿、伸缩缝易于损坏；钢筋混凝土悬臂梁桥，容易在梁顶产生 裂缝； 预应力混凝土悬臂梁桥采用节段悬臂施工时，必须采用临界时固定措施； （五）发展情况：钢筋混凝土悬臂梁桥国内最大跨径 55m，国外 70～80m 以下； 预应力混凝土悬臂梁桥世界最大 跨径 150m. 2、构造特点： 跨径布置包括各跨跨径比，悬臂长与跨径比；具体需要考虑使用材料、施工方法、特殊使用要求 等因素； 锚孔吊装施工时采用肋梁，悬臂施工时采用箱梁；挂孔一般都吊装施工，故一般都采 用肋梁； 悬臂梁桥一般都采用变梁高，为了增加支点处的抗弯能力，在支点处会加大梁高；悬 臂梁桥的顶板由横向抗弯控制、腹板主要承担剪应力与主拉应力、底板满足纵向抗压要求；悬臂 梁桥配筋要考虑各部分的受力特点。 （一）跨径与梁高： 各跨跨径比、跨径与梁高的关系、挂梁与中孔的关系等。 （1）双悬臂梁桥： 中孔长度由跨线行车的净空要求确定,其两侧悬臂长度一般取中孔的 0.3～0.4 倍。 （2）单悬臂梁桥: 中孔为悬臂孔，它的跨度由通航净空决定，其中挂梁长度一般为中孔的 0.4～0.6 倍。 （3）多孔悬臂梁桥： 一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小,挂梁长度一般为中孔的 0.5～0.6 倍。 （4）带挂孔的 T 形悬臂梁桥：一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小,挂梁长 度一般为中孔的 0.5～0.7 倍。 （二）截面形式： 对于锚孔，吊装时，采用肋梁；悬臂施工时，采用箱梁；对于挂孔，一般采用肋梁，便于吊装。 在悬臂梁桥中，悬臂部分（即锚孔）吊装时，一般采用肋梁截面；而挂孔为了吊装方便，一般也 采用肋梁截面。装配式肋梁截面具有下列优点： （1）将主梁划分成多片标准化预制构件，构件标准化，尺寸模数化，简化了模板，可工厂化成 批生产，降低了制作费用。 （2）主梁采用工厂或现场预制，可提高质量，减薄主梁尺寸，从而减轻整个桥梁自重。 （3）桥梁上部预制构件与下部墩台基础可平行作业，缩短了桥梁施工工期，节省了大量支架， 降低桥的造价。 当悬臂体系的锚孔部分采用悬臂施工时，则一般采用箱梁，它具有下列优点：箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较 T 型截面高的截面效率指标 ρ ，同时 它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。此外，当桥梁承受 偏心荷载时，箱形截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀；在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的 静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。由于箱型截面整体性能好，因而在限制 车道数通过车辆时，可以超载通行。 （三）腹板、顶板、底板厚度： 顶板---满足横向抗弯及纵向抗压要求，一般采用等厚度，主要由横向抗弯来控制。腹板---主要 承担剪应力和主拉应力，一般采用变厚度腹板。靠近悬臂端处受构造要求控制，而靠近支点处受 主拉应力控制，需加厚。底板---满足纵向抗压要求，一般采用变厚度，悬臂端主要受构造要求 控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚。}