刚架桥设计方法与计算理论

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1、湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系第二章　刚架桥设计方法及计算理论1.刚架桥基本尺寸拟定2.刚架桥设计方法3.刚架桥计算理论连续刚构桥设计关键问题小结内容简介1湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系刚架桥设计方法与计算理论设计方法主梁、桥墩关键几何尺寸拟定主要验算内容：强度、刚度、稳定性计算理论刚架桥内力计算理论：基本假定及有限单元法刚架桥次内力计算：预应力、混凝土徐变、收缩、基础变位2湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系1.刚架桥的基本尺寸拟定刚架桥的主

2、要尺寸是主梁跨度和高度，支柱高度和厚度，以及桥的横向宽度。主要参数的确定将决定主梁和支柱的刚度比，主梁与支柱的刚度比则决定了刚架的内力分布，对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构刚度的要求。（注：主梁与支柱的刚度比决定刚架桥的内力分布——结构力学知识）A主梁与支柱刚度比很大时：支柱承担弯矩很小，主梁端部负弯矩很小，跨中正弯矩很大，主梁接近于简支梁。B主梁与支柱刚度比很小时：主梁端部负弯矩大，跨中正弯矩较小，主梁受力接近于固端梁。3湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系1.1

3、主梁主要尺寸拟定单跨刚架桥两端悬出的长度为中跨跨度的0.2~0.5倍之间。注：如果悬臂加长，端支柱弯矩减小，跨中正弯矩也可减小，但主梁变形较大；三跨连续刚架桥，边跨约为主跨的0.7倍或相等;个别边跨为中跨的0.2倍;斜腿刚架桥的边跨通常为中跨的0.5倍左右；斜腿刚架桥的斜柱倾斜角度为40~60度之间。刚架桥的主梁高度对于大跨度预应力刚架桥中，通常为（1/30~1/40）L，当采用变高度梁时，端部梁高可为跨中梁高的1.2~2.5倍,甚至更高。注：增加端部梁高，可使主梁正弯矩减小，使主梁大部分承受负弯

4、矩，可使大部分预应力钢筋布置在梁顶部，构造与施工简单。4支柱在纵向的厚度可采用其高度的1/8~1/15，比较高时采用小，比较矮时采用较大比值；支柱的横向尺寸要与主梁相配合，并应考虑横桥向的刚度和稳定性。湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系1.2支柱主要尺寸拟定1.3横截面尺寸拟定刚架桥的横截面形式根据道路等级、使用功能等来确定，首先选择主梁截面形式，然后参考连续梁桥主梁截面来拟定细部尺寸。52.刚架桥设计方法湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系说明：目前刚架桥等超静定结

5、构桥梁的内力，在营运荷载作用下，仍按结构处于弹性工作阶段的假定进行内力计算和截面验算。2.1钢筋混凝土刚架桥主梁设计方法1）主梁承载能力极限状态验算如下内容：主梁正截面强度验算（正截面钢筋数量及截面复核）；斜截面尺寸复核及剪力分配计算；弯起钢筋设计及斜筋设计；斜截面抗剪强度复核。2）正常使用极限状态验算如下内容：主梁最大裂缝宽度的验算；主梁跨中挠度的验算；3）施工阶段验算内容：主梁施工阶段的正应力验算。62.2预应力混凝土刚架桥主梁设计方法湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系1）截面

6、设计根据设计要求，参照已有的设计图纸和资料，拟定主梁截面形式和相应的尺寸；或直接对弯矩最大的跨中截面，依据截面抗弯的要求初步估算主梁的截面尺寸。2）内力计算一般采用桥梁设计软件或通用软件，根据桥梁可能出现的荷载组合，计算出主梁的正常使用和承载能力极限状态内力包络图。3）钢束估算根据截面的内力及截面几何参数，估算预应力钢束的数量并进行合理布置，使布置的钢束符合受弯受剪要求。4）计算截面几何特性施工阶段按净截面计算，使用阶段按换算截面计算；75）预应力计算；6）施工阶段和使用阶段的应力验算；施工阶段主

7、应力验算；使用阶段正应力验算、剪应力验算和主应力验算；7）正截面和斜截面强度计算；“参考《结构设计原理》”8）主梁变形的计算；9）锚端局部承压计算局部承压强度和局部承压区抗裂性验算。湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系82.3刚架桥支柱设计方法湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系说明：属于偏心压弯构件。1）截面形式及配筋原则矩形截面为刚架桥桥墩最为常用的截面形式，对截面高度大于600mm的墩柱多采用工字形或箱形截面。2）墩柱截面设计判断是大偏心还是小偏心，最后求纵向钢筋

8、截面面积并按构造要求进行钢筋布置。3）墩柱截面强度复核92.4连续刚构桥桥墩设计方法湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系连续刚构桥墩纵向刚度宜小，横桥向刚度宜大。前提是满足纵向刚度、稳定性等的要求。1）双薄壁墩桥墩处有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩称为双薄壁墩。既可增加桥墩的横向刚度，又可满足顺桥向刚度小的要求；2）单薄壁墩单薄壁墩在墩位处只有一个截面形式为空心或实心的矩形截面或箱形截面的桥墩。箱形桥墩抗扭性能好，但柔性不如双薄壁墩，适合桥墩较高的情形。10湖南大