变截面连续梁桥
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中国现代梁桥技术的发展
作者：中国桥梁网&&来源：中国桥谱　分享到：
&&& 梁桥是以受弯为主的结构，是一种最古老、最简单实用的桥型。在中国古代，由于石材、木材的受力特性和实用长度的限制，桥梁跨径难以突破，因此在数量上难望之项背。梁桥真正作为一种最普遍、最常用的桥型，是在工业革命的成果传人中国之后，钢材和材料得以广泛使用。钢梁桥首先出现在铁路桥梁中，以后钢筋、预应力成为最常用的建桥材料，特别是预应力采用无支架的平衡悬臂施工方法，使梁桥增大了跨径，成为一种最为经济实用的桥型，与、和形成四分天下之势。
　 钢桁梁桥
　　钢桥是最早出现在中国的现代梁桥。工业革命引发材料的革命，炼钢技术的发明和普及，改变了世界的面貌，也改变了桥梁的面貌。19 世纪八十年代，出现了钢桥，跨径较小的桥梁采用钢板梁或钢工字梁，跨径较大的则采用钢桁架梁。1888年，在天津同时诞生了两座钢桁架梁桥，一座是唐（山）胥（各庄）铁路延伸线上的蓟运河桥，另一座是天津城内的金钟桥。到20 世纪一十年代，在中国的沿海城市和铁路上，出现了不少钢桁架桥，单孔的为简支梁，多孔的以简支梁或连续梁为最多，也有少量悬臂梁桥。天津的金汤桥、金刚桥，上海的外白渡桥、浙江路桥，兰州的黄河铁桥都出现在这一时期。此外，在鸭绿江、松花江、黄河上，也建成了几座多跨钢桁架梁长桥，最长的桥梁已超过了3000 米，最大跨径超过了160 米。但这些桥梁均为外国人所建，直到20 世纪三十年代，才出现了中国人自己设计、监造的钱塘江大桥，这座当时最长的建于1937 年，全长1453 米。
　　中华人民共和国成立以后，为满足经济建设的需要，得以长足的发展。1957 年建成了武汉长江大桥，为，桁梁跨径128 米。1968 年建成的南京长江大桥，桁梁跨径达到160 米。1969 年建成的攀枝花三堆子铁路桥，析架跨径达到192 米。1992 年建成的，公路桥全长4460 米，铁路桥全长7657 米，主孔桁架为刚梁柔拱的组合体系，最大跨径216 米。钢桁架梁桥一直是中国大型铁路桥梁和梁的最优选择。
　 钢箱梁和钢斜腿桥
　　钢箱梁和钢斜腿桥在中国修建较少，其中台湾省的十八王桥是钢箱梁桥中的佼佼者，此桥位于台北地区，主跨150 米，主桥长350 米，建成于1 994 年。
　　斜腿这种结构体系与一般的梁桥略有不同，由于斜腿的存在，具有一定的推力，可以减小跨中的弯矩，这一点卜与有些相似。但是鉴于斜腿与其他极近的&血缘&，因而仍放在梁桥中叙述。
中国的斜腿刚构桥极少大型桥梁，且以预应力混凝土为多，钢箱型斜腿刚构桥更为罕见，1982 年在陕西省安康铁路上修建的安康汉江大桥，是一座大型的钢斜腿刚构桥，斜腿的跨径为176 米，其钢箱截面上梁为3x64 米。这一桥型从数量到技术水准均可称凤毛麟角。
混凝土梁桥
　　在中国，混凝土梁桥出现在20 世纪二十年代。钢筋混凝土梁桥同时具备混凝土抗压和钢筋抗拉的综合优势，混凝土比天然材料更易于成型，在同等条件下，混凝土中的钢筋用量远远低于钢桥的用钢量，造价和维护费用也低于钢桥，因此很快成为现代桥梁的首选材料。
　　在实践中，钢筋混凝土梁的局限性逐渐显露。首先跨径不能过大，一般在跨径20 米时，即会出现裂缝，并随运营而逐渐发展；其次是钢筋混凝土结构发生开裂后，不可避免地会出现钢筋锈蚀，耐久性降低，影响使用寿命。随着高强钢材与高强混凝土的研制成功，国外在20 世纪三四十年代，预应力混凝土技术付诸实用。所谓预应力混凝土技术，即预先用高强钢材对混凝土梁施加预应力，以此提高混凝土抗拉能力，有效地控制裂缝，减小梁的截面和自重，并可增大跨径。中国在20 世纪六十年代初，修建了第一座预应力混凝土梁桥。预应力混凝土的出现是混凝土技术的一个质的飞跃，从材料上保证了混凝土梁桥的更大适用性。对于混凝土桥梁来说，材料的经济性明显优于钢桥，但在钢筋混凝土桥梁出现的初期，施工方法一般采用搭满堂支架现浇，只有少数采用预制吊装，工厂化生产能力远不如钢桥，施工方法复杂，周期较长。20 世纪六十年代，中国引进了国外五十年代开始采用的无支架施工的平衡悬臂施工法，于1964 年建成了主跨50 米的窄轨铁路桥― 河南省五陵桥，几乎同时，又建成了江苏省盐城的明河大桥，这是一座主跨30 米的公路桥。平衡悬臂施工法的采用，为混凝土梁桥用于大跨径以致特大跨径，开创了新的局面，确保了梁桥作为最常用、最经济的桥型，而居于各类桥梁的首位。
&&&混凝土简支梁桥
　　简支梁桥是梁式桥中出现最早，结构最简单，架设最方便的桥式，梁件搭设在两个桥墩之间，墩梁之间以支座支承，邻孔的梁在同一墩上分别搭设，单独受力，互不连接。中国古代的木梁桥、石板桥大多都是简支梁桥，与现代简支梁桥在结构上的区别只是没有墩梁之间的支座。
　　简支梁桥的梁断面一般在20 米以下时，采用空心板；20 米以上时，以T 梁最为普遍，也采用工字梁，箱型梁、槽型梁等。
　　20 世纪六七十年代，中国修建的钢筋混凝土简支梁桥，T 型梁最大跨径为20 米，个别也有修至30 米甚至更大一些的，而且当时已有T 型梁标准图。但使用表明，即使是20 米的简支梁，开裂也比较严重。目前，一般都采用预应力混凝土结构。
　　预应力混凝土简支梁的广泛使用，尤其是跨径30 至50 米的T 型梁的标准图推广，造就了较大跨径的简支梁桥。在黄河上修建了几座跨径50 米的长桥，如洛阳黄河大桥、郑州黄河大桥和开封黄河大桥，都是T 型简支梁桥；1988 年建成的浙江省瑞安飞云江大桥，跨径组合为为18 x51 + 5 x62 十14x 35 米，是中国著名的简支梁桥；最大的公路简支梁桥是1997 年建成的云南省昆明市南过境干线的主桥，跨径达63 米，是目前最大的简支箱型梁公路桥。但是，过大跨径的简支梁，势必造成梁件过于粗重，既增加了造价，又加大吊装重量，失去了简支梁经济实用、架设简便的优点，因此，不到万不得已，简支梁的跨径一般都设计在40 米以内。
　　随着的发展，为了提高简支梁桥的行车舒适性，许多桥梁采用了连续桥面，如上述的洛阳、郑州、开封等地的黄河大桥都采取了这一措施。现在，出于对桥梁耐久性和行车舒适的考虑，在跨径20 米及以上者，提倡结构连续。
混凝土悬臂梁桥
　　由于简支梁桥在跨径上的局限，为获得更大的跨径，悬臂梁桥应运而生。悬臂梁是指从桥墩或桥台伸出悬臂，在两个悬臂之间架设简支梁，减小跨中的正弯矩，而在支座的梁上承受负弯矩。达到增加跨径的目的。在中国古代的石木梁桥中有不少成功的实例。
　　上海市早在1922 年建成厂中国第一座钢筋混凝土悬臂梁桥― 西藏路桥，最大跨径36 . 58 米。1927 年又修建了河南路桥，最大跨径37 . 64 米。20 世纪五六十年代，又参照苏联图纸，建造了一批钢筋混凝土悬臂梁桥，最大的跨径33 米。1964 年广西壮族自治区建成的南宁邕江桥，主桥7 孔跨径达55 米，显然大大超过了同时代的简支梁桥，是中国最大的钢筋混凝土悬臂梁桥。
　　但是，钢筋混凝土悬臂梁桥，开裂较严重，悬臂部分与支承挂梁的牛腿也较易开裂。预应力混凝土材料出现后，也有少量预应力混凝土悬臂梁的实例，如成昆铁路孙水河5 号桥，跨径32.3 + 64 . 6 + 32 . 3 米，天津市狮子林桥，跨径24 + 45 + 24 米。但即使是预应力混凝土技术的介人也没能改变悬臂梁桥被T 型刚构桥代替的命运，从历史的角度来看，它是一种简支梁和T 型刚构之间的过渡桥型。
钢筋混凝土连续梁桥
　　钢筋混凝土连续梁是指梁体在数孔内均为连续构件，即将简支梁梁体在桥墩支点处连成一体，以支座支承梁体。数个桥墩与一个连续梁体的组合称&一联&，长桥可以由多联组成。
　　钢筋混凝土连续梁的采用，是为了加大跨径，减小梁的高度，一般用在地基较好的场合，避免因墩台沉降不均而产生很大的附加内力。
　　预应力混凝上连续梁的采用，可以保持桥面平整，无，可以采用无支架悬臂方法施工。1978 年建成的河北省滦县滦河大桥，是第一座设计抗震烈度为10 度的连续梁桥。八十年代后，预应力技术从单向预应力发展到双向、三向，并采用大吨位预应力体系，推动了梁桥的迅速发展，跨径逐步增大，1985 年建成的湖北省沙洋汉江大桥，主跨首次突破100 米，达到111 米。以后相继修建了很多跨径100 米以上的特大桥。2000 年建成的南京长江第二大桥北汊桥，主跨为3 x 165 米，是中国最大跨径的预应力混凝土连续梁桥。
　　20 世纪七十年代起，中国开始用顶推法修建混凝土连续梁桥，在台后设制梁平台，浇筑一段，即用千斤顶往前顶推一段，直至建成。为减小最大悬臂时的弯矩，梁前端设导梁。顶推法施工的连续梁桥，跨径一般在50 米及以下。福建省丘墩大桥采用永久性撑架墩，已把顶推跨径增大至67 米。如设临时墩，跨径更可增大，湖南省的湘潭二桥采用这一方法，将跨径增大至90 米。顶推法只需较小的施工场地，可以全天候施工并确保质量。
　　首次运用逐孔浇筑法修建连续箱梁桥的是福建省的厦门大桥，全长为46 x45 米，分成5 联。用可在墩上滑移的整孔钢模架，一次浇筑一孔，其结合部位一般选在弯矩较小处。浇筑完一孔，达到强度后，张拉预应力钢束，模架前移，再浇筑下一孔。连续梁桥克服了简支梁桥整体性差，桥面接缝多，跨径小的缺点，为混凝土梁桥在现代桥梁中争得了一席重要地位。
混凝土刚构桥
　　刚构桥是指桥墩与主梁完全固结的一种结构体系，是梁桥的一个重要分支。它与梁桥最大的区别在于墩和梁的连接方式。刚构桥一般都采用预应力混凝土结构，少数也有钢结构，如前文提到的安康汉江铁路桥。
　　T 型刚构是最接近梁桥，确切地说是最接近简支梁和悬臂梁的刚构体系。它的悬臂部分与桥墩固结，两个桥墩的悬臂之间设剪力铰将两悬臂连接，或搭设挂梁，在美国，干脆将挂梁的T 型刚构称为锤头墩简支梁，不仅形象而且也道出了T 型刚构与梁桥的渊源。
　　T 型刚构是与平衡悬臂施工法结合而出现的，跨径比简支梁桥大得多。1968 年建成的广西壮族自治区柳州大桥，主跨达124 米；1971 年建成的福建省福州乌龙江大桥，主跨达144 米；1977 年台湾省也建成主跨150 米的带铰T 型刚构桥― 台北圆山桥。20 世纪八十年代以后，T 型刚构的跨径进一步攀升；1980 年建成的重庆长江大桥，主跨174 米。
　　T 型刚构在施工中，除需悬臂施工的挂篮外，还需要吊装挂梁的设备。在构造上，挂梁处需设，不利于高速行车的舒顺。运营中发现，剪力铰或挂梁处易下凹成折线，加大冲击；剪力铰或挂梁支承的牛腿，如悬臂梁桥的牛腿一样易于损坏。由于这些缺点的存在，现已较少采用T 型刚构，而让位给连续梁及连续刚构。
　　T 型刚构一般采用箱形断面。也修建了一些桁式T 型刚构。第一座预应力混凝土上承桁式T 型刚构，是河南省篙县吴村大桥，主跨70 米。以后湖北省汉阳黄陵矶大桥和福建省福州洪山大桥，又将上承桁式T 形刚构的跨径分别提高到90 米和110 米。下承式三角形桁式T 型刚构，桥型新颖别致，最著名的是福建省福州洪塘大桥，主跨为120 米。
　　连续刚构
　　T 型刚构由于存在的缺陷，先让位于连续梁。连续梁桥面平整，但施工时须将墩梁临时固结，完成后再解除固结，设放支座，即需作结构体系转换。同时大吨位支座的养护特别是更换非常困难。20 世纪八十年代后期，逐步被连续刚构所取代。连续刚构是在T 型刚构基础上，中跨完全保持连续，不用挂梁或剪力铰。既保持了桥面平顺的优点，又避免了连续梁需改变结构体系与设大吨位支座的缺点，在中国得到了很快的发展。
　　中国第一座大跨径连续刚构桥，是1988 年建成的广东省洛溪大桥，跨径65 + 125 + 180 + 110 米，为了减少温度变化对整体刚性结构的影响，采用了柔性较大的双壁墩身，墩外设有用沉井制作的人工岛，以防止船舶撞击。在这座桥上，还采用了大吨位预应力体系，张拉力达4275 千牛。像T 型刚构一样，连续刚构除箱型断面外，也采用桁式结构，1996 年建成了福建省水口闽江大桥，是下承桁式连续刚构，跨径达160 米，是最大的桁式连续刚构桥。
　　1997 年建成的广东省辅航道桥，为主跨270 米的连续刚构，而且在半径7000 米的平曲线上。该桥的截面、板厚都比类似跨径的国外连续刚构要小，显示了设计水平的提高。其跨径创造了当时的世界纪录。
连续刚构需保持一定的墩身高度，以避免温度内力过大。广东省的华南大桥，主跨190 米，墩身仅高11 米，采用了悬臂端施加竖向力以后再合龙，然后卸去竖向力，预存与最大控制内力方向相反的内力，以调整内力，顺利建成并安全运营。降低墩身的另一个有效方法，是将墩作成V 型，与梁固结，以减少梁的跨径和弯矩，使结构尺寸大大减少；同时斜撑以受压为主，可充分发挥混凝土的抗压性能，既降低了墩身高度，又提高了结构刚度。
　　在桥梁很长时，为防止温度内力过大，可采用连续刚构与连续梁的组合体系。如1993 年建成的山东省东明黄河大桥，跨径75 十7x120 + 75 米，中间4 个墩上，墩、梁固结，其他墩上设支座。
　　上述实例证明，柔性高墩身、预存反向内力、连续刚构和连续梁的组合，都是防止温度变化对刚性结构造成危害的有效方法。这一问题的解决，使连续刚构桥的技术生命力得以增强。目前，一个连续刚构桥的建设高潮仍在继续中，重庆、四川等地－系列跨径200 米以上的连续刚构的建造成功，坚定了人们对这一桥型的信心。可以这样认为，预应力连续刚构是大跨径梁式桥的发展方向。
连续刚构，一般还是采用平衡悬臂方法施工，也有部分桥梁采用转体施工法。由于墩梁固结，为这种施工方法提供了前提条件。利用主墩处的滩地或河流较浅的特点，在顺河流方向搭支架，浇筑半个T 型刚构，然后用千斤顶，使墩身下的转盘（或用聚四氟乙烯环道，或用球形转盘）平面转动的90&，使两个T 型构件在跨中合龙，封死转盘而成为T 型刚构或连续刚构。用这种方法施工的刚构桥，跨径已达110 米。贵州省都拉营大桥为跨径55 + 90 + 55 米的连续刚构，即用转体法施工。这种施工方法，可减少空中作业，对桥下通航或交通的干扰减至最小。
混凝土门型刚构和斜腿刚构
　　门型刚构由梁及柱固结组成。梁上施加荷载时，柱参与受力，使梁跨中弯矩有所减少。目前在中用得较少，在中有时被采用。斜腿刚构与门型刚构的不同，在于腿作斜向设置，因而在作用荷载时产生推力，减小了梁跨中的弯矩。在上跨式中采用较多。中国最大的混凝土斜腿刚构桥，为太原至长治铁路上的浊漳河桥，斜腿间跨径为82 米。
钢与混凝土组合梁桥
　　随着钢材的丰富，类钢与混凝土组合梁桥有较多采用的趋势。这结构自重较轻，施工方便，混凝土受压钢受拉，符合材料性能。
　　用钢工字梁，上设混凝土板，梁、板间设剪力键，使梁、板成为一体，共同承载。一般用在跨径20 至40 米的梁上。
&&&预弯预应力梁桥
　　用钢工字梁，在L / 3 左右对称加载，在加载情况下浇筑下缘混凝土，到达强度后卸去荷载则已浇混凝土底板受压，相当于施加了预应力，然后围绕工字梁浇筑腹板及顶板，成为预弯预应力梁。可以不用高强钢材，不用预应力，即可达到同样效果。这种结构，己在湖南省的一些中被采用，跨径一般也在20至40米范围。
& 钢管混凝土空间桁架连续刚构桥
　　1998 年建成了湖北省稊归县向家坝大桥，这是中国也是世界第一座钢管混凝土空间桁架连续刚构桥，跨径组合为43 + 72 . 2 + 43 米，主墩采用钢筋混凝土双壁柔性墩身，配钢筋混凝土长方形空心嵌岩整体基础。上部结构为钢管混凝土空间桁架，纵、横向节点距3 . 8 米，下弦用钢管混凝土，上弦用槽钢及16 厘米厚的钢筋混凝土桥面板，腹杆用钢管，或灌注混凝土或不灌，视受力而定，在现场焊接成桁架节段，按Ⅱ级焊缝，然后用顶推法，将桁架顶出，直到彼岸。就位后灌注管内混凝上，并用混凝土将墩与桁架相连，形成刚架。桁架采用热喷锌铅防护。建成于2001 年的重庆市万州大桥，跨径75 + 3 X 120 + 75 米，也为同样类型结构。
　　现代梁桥与古代梁桥最大的差异是材料的不同，并以材料的进步为基础，衍生出许多分支，丰富和充实了梁式桥的结构体系，使最古老、最质朴的梁桥变得多姿多彩。
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京公网安备Revit|变截面连续梁桥参数化三维建模 - 简书
Revit|变截面连续梁桥参数化三维建模
1. 问题描述
预期在Revit中通过参数化方法，实现连续梁桥的三维几何建模。一般的连续梁桥采用箱梁截面，由于箱梁截面与T形梁截面三维建模方法类似，故采用T形梁建模演示，预期效果如下。
image_1b057ee011b7d177fflj3gnq919.png-21.8kB
1.1 典型截面
设计跨中截面参数如下：
image_1b057k0ufm3c1g0j67bauihomm.png-11.3kB
1.2 梁高设计
示例连续梁关于跨中对称。梁高H与距离跨中的距离l有关。
跨中，L=0 m,H=5m
两端，L=50m,H=10m
三维建模中尺寸单位均采用mm。其余部位以二次曲线渐变，函数关系为H = 5000 + L*L/500000。其余截面尺寸（Hf，B，Bw）均不变。
2. 技术背景
解决这一问题用到关键技术有：
截面轮廓族的参数化订制；
放样融合，生成三维变截面梁段；
镜像工具，生成对称桥跨；
基本的方法是，分段放样融合，依次指定梁段两端的截面。每一段梁，两端截面实际上是直线过渡的。每一个节点的梁高是二次曲线计算的，应该视为精确值。梁段的中间都是直线过渡。
3. 解决方案
设计T形梁的【公制轮廓族】，订制参数及函数关系；
新建【公制常规模型】，载入T形梁族；
分段融合放样，设置梁长参数L，生成变截面的几何模型；
镜像，生成对称桥跨模型；
4. 实施示例
4.1 设计参数化订制的轮廓族
对称截面轮廓族的参数化订制，基本操作详见
设置梁高H为梁长L的函数；
image_1b05io3o45q9f7g1lc89j1c58m.png-154.9kB
4.2 载入族，设置轮廓类型
新建【公制常规模型】
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image_1b05iru4f16jrmjeo1i6it1n3c1g.png-92.3kB
image_1b05j3o0r1irr62mc7fpr41kjd2n.png-33.1kB
修改参数，订制L=0,5,10,15..50 m处的截面轮廓；双击类型，修改L参数；
image_1b05j7ss59bu1ggdg2k1kbr1dkc34.png-113.6kB
4.3 放样融合
先绘制10段5000mm的模型线
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【放样融合】-【绘制路径】，绘制第一节段；逐段绘制，第一段选取【TBeam】-【TBeam 1】作为两端截面；
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依次绘制其他节段，形成半跨连续梁；
image_1b05k1ftcals1jn1q3a4b.png-14.6kB
镜像复制；
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4.4 建模效果
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5. 常见问题
以直代曲变截面连续梁的建模，实际上是采用以直代曲的方式，用多段直线过渡的节段来逼近曲线梁，存在一定的误差，误差可能体现在重量，刚度；
尚未实现桥梁线型的横坡、纵坡设置；
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(35+50+35)m三跨连续梁课程设计设计说明书
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(35+50+35)m三跨连续梁课程设计设计说明书
官方公共微信跨径35+50+35的变截面连续梁,桥梁宽20米斜40度能否采用悬臂浇注施工,若不能用混凝土结构,采用钢结构,设计结构高该如何确定,如何施工?
是不是斜桥？若采用钢梁梁高可取变截面，为1.8～2.2米，施工采用工厂预制，现场阶段拼装。
谢谢您的答复,因为是跨河桥,需要用船吊装现场拼装,应该顺墩位斜向拼装吗?因为是斜桥以及位于竖曲线上,标高除了变截面因素外,还因斜桥(大斜度)导致梁底标高不一至.有没有这方面的设计可以参考?请给予指导.谢谢.
可以采用等截面钢箱梁，具体尺寸可以参考小西一郎的《刚桥》第二分册《板粱桥》，还可以采用钢箱+混凝土桥面的叠合梁形式，对于中等跨径的桥梁从减小挠度和振动的角度考虑回更有利
感觉可以采用等截面预应力混凝土箱梁。技术上可采用体外束及预制拼装的方法。这一思路，在苏通长江大桥的桥梁技术分析中有较多的论述。等截面梁，从我个人的计算，C50或C60，作到80米左右，应该是可以的。问题的关键，一个是体外束的防护，二个是预制拼装的工艺，20米宽的桥，作到3至5米一个节段，采用下导梁架设，再进行体外束的连接张拉，施工速度快，且对桥面标高的问题较好处理。
不过，斜桥本身问题还是很多，应注意，可参考老版的“桥梁工程”，在进行必要的计算及普通钢筋的配置。
预应力混凝土梁桥做这样的跨径没有任何问题，悬浇也应该没有问题，至于它是个斜桥，只是针对于受活载而言，对于施工影响不是很大。如果桥梁建筑高度要求不是太苛刻，建议不要用钢梁，经济上划不来。我是这么认为的。20米的宽度是不小，可以做双箱截面，现在一般的高速路都是左右分立，每一边都是0.5+11.0+0.5m，可以作为参考。
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