悬臂梁桥简介

第五章 悬臂梁桥简介

悬臂梁桥结构类型和力学特点 悬臂梁桥一般构造和适用场合 牛腿构造特点和计算

一、悬臂梁桥

§5.1 悬臂梁桥结构类型和力学特点

1、悬臂梁桥力学特点

（从永久作用和可变作用两方 面与简支梁锚跨跨中弯矩相比） 由于支点负弯矩的卸载作 用，跨中正弯矩显著减小, 可减小 主梁高度降低材料用量和结构自 重，跨越能力提高。

2、悬臂梁桥结构类型：

悬臂梁桥的上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔（简称挂 孔）组成。 锚固跨 （1）双悬臂梁桥

双悬臂梁桥

均布荷载q

恒载：因支点负弯矩的卸载作用而显著减小 车道荷载：与简支梁布置车道荷载时的结果一样

（2）两个单悬臂梁与中孔简支挂梁组合的三跨悬臂梁桥

单悬臂梁桥

均布荷载q

恒载：因简支挂梁的跨径缩短减小 车道荷载：只按支承跨径较小的简支挂梁产生的正弯 矩计算，因此比简支梁小得多。

(3)双悬臂梁（或单悬臂梁）与简支挂梁联合组成多孔悬 臂梁桥

多跨悬臂梁桥

(4)带挂梁的T形悬臂梁桥

T形刚构桥

其它特点： （1）悬臂端容易下挠，行车舒适性较差。 （2）一般为静定结构，结构内力不受温度、混凝土收缩徐变 和地基沉降等因素的影响。

§5.2 悬臂梁桥一般构造和适用场合

5.2.1 悬臂梁桥一般构造 1．立面布置及基本尺寸 1） 跨径布置

各跨跨径比 悬臂长与跨径比 具体考虑因素 • 材料 –钢筋混凝土——悬臂较短，减小负弯矩 –预应力混凝土——悬臂可适当加长 • 施工方法 –纵向分缝——必须考虑锚孔的吊装重量 –横向分缝——可适当加长悬臂长度 • 特殊使用要求 –城市桥梁可能要求较小的锚孔，但必须保证稳定性

单孔双悬臂梁桥：

主梁为T形截面时，悬臂长度一股为中跨长度的 0.3～0.4倍。 箱形截面时，最好使跨中最大和最小弯矩的绝对值大 致相等，充分发挥跨中部分底板的受压作用，因此悬臂长 度一般不超过中跨长度的0.5倍。 多跨悬臂梁桥

2）梁高：

•一般采用变高度梁 •支点梁高/跨中梁高 = 2～2.5 优点：增加支点抗弯能力不增加很多的弯矩 底缘曲线：抛物线、正弦曲线、圆弧、折线

a)

b)

c)

2．横截面形式

——注意加强截面底部的混凝土受压区

A、横截面常用型式： a、带马蹄的T型截面： l ≤30m，中等跨度，钢筋砼 桥梁

b、底部加宽的T型截面： l =30~50m，预应力砼桥梁

c、箱型截面（常用）： 特点：整体性强，能提供足够的混凝土受压面积，抗扭刚 度很大 l ≥50m，单箱单室应用最广（桥宽22m以下），多箱多 室。

1）单箱单室截面（a） 2）单箱多室截面（b、d）

3）多箱单室（c、f） 4）多箱多室截面（e） 5）分离

式箱形截面（g、h）

说明：悬臂部分（锚孔）——吊装时采用肋梁，悬臂施 工时采用箱梁；挂孔——一般采用肋梁，便于吊装

3、配筋特点：

纵向钢筋——悬臂上只承担负弯矩，配置负弯矩钢筋 ——锚孔可能承担正或负弯矩需双向配筋 腹板——下弯的纵向钢筋，需要时布置竖向预应力钢筋 顶板——配制横向钢筋或横向预应力钢筋

5.2.2 悬臂梁桥适用场合

优点： （1）静定结构 （2）支点负弯矩卸载（减小主梁内力） （3）单排支座（减小桥墩尺寸） 缺点： （1）锚固孔一旦破坏，将株连悬挂孔和悬臂的倒塌； （2）牛腿构造复杂 （3）结构刚度不如连续梁大，而且桥面伸缩缝多，不 利于高速平稳行车。 （4）负弯矩区有裂缝，且构造复杂 故该桥型目前在我国采用较少

§5.3 牛腿构造特点和计算

5.3.1 牛腿构造特点

牛腿的高度不到悬臂梁高和挂梁梁高的一半，但要传递 较大的力——成为上部结构的薄弱部位，凹角处应力集中 显著。

为改善牛腿受力，构造上应注意下列问题：

（1）当悬臂为箱型截面时，最好设成箱型腹板与挂 梁梁肋一一对应，使传力明确 （2）梁肋局部加宽并设置端横隔梁加强 （3）避免尖锐的凹角，以缓和应力集中 （4）尽量减小支座高度，以增加牛腿高度 （5）配置密集的钢筋

5.3.2 牛腿计算 1．牛腿端横梁计算

（1）挂梁的肋数与悬臂梁梁肋（腹板）片数相同且 相互对齐时——采用横隔梁计算方法 （2)挂梁的肋数多于悬臂梁梁肋（或腹板）片数或 两者未对齐设置时——作为一根L形截面的横向连续 梁进行设计

端横梁（L形连续梁）所受荷载：

2．腹板部位牛腿

过内角点a的任意斜截面的内力：

⎫ ⎪ N θ = R sin θ + H cos θ ⎪ Vθ = R cos θ − H sin θ ⎬ ⎪ h h M θ = R ( e + tg θ ) + H ( + ε ) ⎪ 2 2 ⎭

（2）竖截面a－b的验算

Nθ =0 = H , Vθ =0 = R, M θ =0

h = Re + H ( + ε ) 2

——按钢筋混凝土偏心受拉构件进行承载能力计算 3）450斜截面——保证钢筋具有足够的抗拉强度 外力R作用下斜截面上总斜拉力为

Z = Nθ = 45o

R = R sin 45 = cos 45o

o

——按轴心受拉构件进行承载能力计算

γ 0 Z ≤ f sd (∑ Asw + ∑ AsH cos 450 + ∑ Asv cos 450 )

4）最弱斜截面的验算 最弱斜截面——边缘拉应力为最大的截面 任意斜截面边缘拉应力的表达式为

Nθ M θ σθ = + Aθ Wθ

拉应力为最大时斜截面的正切表达式为

2 Rh tg 2θ = 3 Re + 3Hε + 2 Hh

——按偏心受拉构件对此斜截面进行承载能力计算

3．非腹板部位牛腿

非腹板部位牛腿可近似按悬臂板来计算，验算垂直截面ab，其有效工作宽度为b+2e,高度为h，牛腿自重按宽度为 b+2e,高度为h的横梁计算。

思考题

（1）悬臂

梁桥有哪些布置形式？ （2）悬臂梁桥的布孔要注意些什么？ （3）试举例比较跨度相同的多跨静定梁桥、悬臂 梁桥、连续梁桥的弯矩特征。 （4）试说明上述三种桥型在连接处的构造的差 异。 （5）设计牛腿时要注意些什么？