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1、,桥梁工程,东南大学土木工程学院,Bridge Engineering,School of Civil Engineering SEU,10 预应力混凝土连续梁（刚构 ）桥,Chapter 10 ： Prestressed concrete continuous beam (frame) bridges,10.4 连续梁桥的设计计算原理,10.4.1连续梁桥设计的一般过程 设计过程 平面、立面、横断面的设计，尺寸拟定 荷载计算、荷载组合 内力计算 截面配筋验算 施工图 各种作用 直接作用：恒载、活载等 间接作用：温度、徐变收缩、支座沉降等,10.4.2 恒载效应分析,要与所采用的施工方法紧密联
2、系 注意结构体系的转换,10.4.3 活荷载效应分析,影响线的概念 内力包络图的概念,连续梁影响线及最不利布载,连续梁包络图的具体作法,（1）把连续梁的每一跨分为若干等分，取等分点为计算截面。 （2）全梁布满恒载，绘制M恒。 （3）逐个的单独一跨布满活载，绘制各M活图。 （4）求出各计算截面的Mmax 和Mmin。 任意截面K的最大弯矩和最小弯矩按下式计算： （5）将各截面的Mmax值用曲线联结起来，将各截面的Mmin值用曲线联结起来，,连续梁的内力包络图：,求在恒载和活载联合作用下，各截面可能产生的最大正弯矩Mmax和最大负弯矩Mmin。 求Mmax和Mmin的原则： 1、必有恒载作用，且永
3、远出现。 2、活载按最不利情况考虑。 例：已知恒载集度q=12kN/m，活载集度p=12kN/m。作M包络图。,M恒,M活1,M活2,M活3,连续梁的内力包络图：,Mmax,Mmin,0,0,210,100,120,100,210,0,60,260,30,260,60,0,120,弯矩图包络图（kN.m),连续梁的内力包络图：,10.4.3 预应力效应分析,10.4.3.1预应力混凝土的基本概念 预应力体系的构成 林同炎三个概念： 第一个概念：预应力使混凝土在使用阶段转变为弹性材料材料 第二个概念：预应力使高强钢材和混凝土有效地结合结构 第三个概念：用预应力平衡外荷载设计 这也是从三个角度看问
4、题,10.4.3 预应力效应分析,10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 等效荷载：把预应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，预加力对混凝土的作用可以用一组等效荷载（Equivalent Loads）代替。此等效荷载由2部分组成， 1）锚固处端部锚具对混凝土构件作用的压力和集中弯矩； 2）由于预应力筋曲率引起的垂直于预应力中心线的横向分布力，或预应力筋转折引起的集中力。 由预应力Ny引起的弯矩为： 将M对x求二次导数，即可得到等效荷载,10.4.3 预应力效应分析,10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 简支梁的等效荷载： 1）直线筋的等效荷载 2）曲线筋的等效荷载 3
5、）折线筋的等效荷载 荷载平衡设计思想：等效荷载平衡外荷载的设计思想。1963年林同炎教授提出，该法大大简化了预应力结构的设计计算。,1）在梁端部 轴向力 竖向力 力矩,10.4.3 预应力效应分析,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应 超静定次内力计算 1、产生原因结构因各种原因产生变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起结构附加内力(或称次内力) 2、连续梁产生次内力的外界原因 预应力 墩台基础沉降 温度变形 徐变与收缩,10.4.3 预应力效应分析,预应力初弯矩： 预应力次弯矩： 总预矩（等效荷载作用）：,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,10.4.3 预应力效
6、应分析,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,10.4.3 预应力效应分析,（1）预应力压力线 （2）预应力布置的线性变换原理 （3）关于吻合索,（1）压力线： 简支梁压力线与预应力筋位置重合 连续梁压力线与预应力筋位置相差,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,（2）预应力布置的线性变换原理： 只要保持束筋在超静定梁中的两端位置不变，保持束筋在跨内的形状不变，而只改变束筋在中间支点上的偏心距，则梁内的混凝土压力线不变，总预矩不变,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,（2）预应力布置的线性变换原理： 改变e在支点B所增加(或减少)的初预矩值，与预加力次力矩
7、的变化值相等，而且两者图形都是线性分布，因此正好抵消,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,（3）关于吻合索 调整预应力束筋在中间支点的位置，使预应力筋重心线线性转换至压力线位置上，预加力的总预矩不变，而次力矩为零。 次力矩为零时的配束称吻合索，并不必要追求吻合束。,10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应,（1）等效荷载法 （2）电算中用初应变、降温来模拟预应力作用,10.4.3.4预应力作用效应的一般分析方法,10.4.4.1 徐变的基本概念 混凝土徐变的基本概念 收缩与荷载无关 徐变与荷载有关 徐变影响因素，徐变系数的定义 收缩、徐变与材料、配合比、温度、湿度、截面形
8、式、护条件、混凝土龄期有关 当混凝土棱柱体在持续应力不大与0.5Ra时，徐变变形与初始弹性变形成线性比例关系 徐变系数徐变与弹性应变之比,10.4.4徐变效应分析,混凝土变形过程 收缩 弹性变形 回复弹性变形 滞后弹性变形 屈服应变,2.2 规范,10.4.4.2徐变的数学模型（了解）,10.4.4.3简支变连续桥梁的徐变次内力,按老化理论,解微分方程得：,徐变稳定力,10.4.4.4 考虑徐变影响的一般分析方法 按龄期调整有效模量法（AAEM）,10.5 温度作用分析,10.5.1温度影响与温度模式 季节温度均匀升降温 常年温差：构件的伸长、缩短； 连续梁设伸缩缝 拱桥、刚构桥结构次内力 日
9、照温差温度梯度： 构件弯曲结构次内力； 线性温度场次内力 非线性温度场次内力、自应力 骤然降温温度梯度 规范：日照温度梯度,温度总应力自应力次应力,10.5.2 温度应力的计算,自应力计算,温差应变 T(y)=T(y),平截面假定 a(y)=0+y,温差自应变 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y),温差自应力 s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y),10.6 空间效应,剪滞 扭转（自由和扭转） 畸变 温度应力 徐变,纵向弯曲,刚性扭转,畸变,横向弯曲,10.7 悬臂施工连续梁桥的设计施工特点,应力状态 施工特点等,2007年5月21日，苏通大桥的四项世界纪录之一最长的一根斜拉索在江阴制作完成，这不仅标志着首次使用国产钢丝制作的苏通大桥272根斜拉索全部完工，同时也表明我国桥梁拉索的制作工艺达到了国际领先水平。 苏通大桥主桥的斜拉索总计有7000吨重，其中最长的一根长达577米、重达59吨。,