同济大学混凝土桥7~12次作业答案
第七次课后作业答案
1．名词解释
答：
预拱度
为使桥梁建成后行车平稳，消除结构自重产生的挠度而设置的反拱值
作用效应包络图
沿主梁纵向轴线各截面处的控制设计内力值的连线
作用效应组合系数
在作用效应组合中，几个独立可变作用效应最不利值同时出现的概率
较小而对作用采用的折减系数
分项系数
为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的分
析系数
2．给出桥梁使用荷载计算结构截面内力的一般公式，并对各参数
的意义进行说明。使用该公式时，计算弯矩和剪力内力时有何区
别？
答：详见课件第8、9页的活载内力组合，注意支点剪力效应和支点
附近横向分布系数变化引起的支点剪力变化值。计算剪力时车道集中
荷载应放大1.2倍，且计算剪力时跨中与支点处的横向分布系数不同。
3．简述预应力混凝土简支T梁桥内力包络图计算过程与主要内容？
①主梁恒载内力计算（各种自重荷载效应，简化荷载，计算控制截面
M，Q）；
②横向分布系数计算（根据结构布置构造特点，选用横向分布计算方
法，计算横向分布影响线，计算使用荷载下边、主梁的跨中、1/4，
支点的横向分布系数）；
③活载内力计算（纵向影响线加载，计算最大、最小内力）；
④内力组合及内力包络图（按规范要求组合，求最不利内力值，得到
弯矩、剪力包罗图）。
4．为什么恒载挠度并不表征桥梁结构的刚度特性？而必须验算桥
梁结构的最大活载挠度？对梁式桥验算的最大挠度如何规定的？
答：恒载挠度并不表征结构的刚度特征，它不难通过施工时预设的反
向挠度或称预拱度来加以抵消，使竣工后的桥梁达到理想线形。伴随
活载产生的活载挠度，使梁引起反复变形，变形的幅度（即挠度）愈
大，可能产生的冲击和振动作用也愈强烈，对行车的影响也愈大，因
此在桥梁设计中就要通过验证活载挠度来体现结构的刚度特性。
在消除结构自重产生的长期挠度后，梁式桥主梁的最大挠度不应超过
计算跨径的1/600；梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的1/300。
5.试说明受弯构件预拱度的设置规定
答：钢筋混凝土受弯构件：
①当由荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度
不超过计算跨径的1/1600时，可不设预拱度；
②当不符合上述规定时，应设预拱度，且预拱度值为结构自重和1/2
可变荷载频遇值计算的长期挠度值。
预应力混凝土受弯构件：
①当预加力产生的长期反拱值大于荷载短期效应组合并考虑长期效
应的长期挠度值时，可不设预拱度；
②当预加力产生的长期反拱值小于荷载短期效应组合并考虑长期效
应的长期挠度值时，应设预拱度，且预拱度值为该项荷载的挠度值与
预应力长期反拱值之差。
6.利用行车道板与横向分布计算资料计算边梁跨中和支点截面内力
本题参见 人民交通出版社出版，易建国主编《混凝土简支梁（板）
桥》（第三版）
汽车荷载取用时，注意车道荷载中集中力取值在剪力计算时乘以1.2
冲击系数应按结构基频计算，若取1.3计算也可。参考答案：
边梁跨中截面：
汽车荷载作用标准值 Mmax=3119.27kN.m Vmax=148.44kN
汽车荷载冲击效应 M=580.18kN.m
人群荷载作用标准值 Mmax=378.69kN.m Vmax=9.28kN
边梁跨中截面
汽车荷载作用标准值 Vmax=311.45kN 冲击效应 V=57.93kN
人群荷载作用标准值 Vmax=45.97kN
1、 说明支座的设置在桥梁中的作用？
答：桥梁支座主要有两个作用：
①将上部结构恒载、活载引起的竖向力和水平力传递到下部墩台；
②保证桥梁结构在各种荷载作用下自由变形，以符合力学模型。
2、 按力学特性梁式桥支座的分类？
答：梁式桥中使用的支座按力学可分为以下两种：
①固定支座：固定上部结构，传递竖向力、水平力，保证支承处主梁转动；
②活动支座（又分为单向活动支座和多向活动支座）：传递竖向力，保证支承处主梁转动和水平移动。
3、 说明常用桥梁支座的布置原则与方法？
答：常用桥梁支座布置的一般原则是：支座布置应有利于结构的受力，能有效释放附加内力，尤其利于墩台传递纵向、横向水平力,符合并满足力学计算时的外部支承边界约束条件。 具体有以下几项要求：
①橡胶支座应根据地区气温条件选用；
②在梁的单个支承点上，纵桥向只能设置一个支座，横桥向不应设置多于两个支座； ③板式橡胶支座的安装，应与梁底、墩台密贴，以保证传力均匀，同时支座不得脱空； ④纵坡、横坡及弯坡斜桥的支座安装应保证传力合理。
常用桥梁支座的布置方法有以下几种：
①简支梁：一端固定、一端活动；
②多跨连续梁：一个桥墩设置固定支座（一般位于中间桥墩），其余墩台设活动支座； ③悬臂梁：锚固跨（中跨）一侧设固定，另一侧活动；
④T构桥挂孔：按简支梁处理；
⑤宽梁桥可设置沿纵向、横向均能移动的活动支座
⑥尽可能避免拉力支座；
⑦固定支座的布置应有利于桥墩的受力。
4、 画出一座四跨连续箱型梁桥梁底支座的平面布置图并注明类型，要求各墩横向布置支座数为2。
答：四跨桥梁`，包括梁端桥台在内共有五个支承点，中间墩上支座为固定支座，其余墩台上支座为活动支座。
5、 简述板式橡胶支座的工作活动机理？盆式橡胶支座的主要构造及活动特点？
①处于无侧限受压状态，利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用橡胶的剪切变形实现水平位移；主梁位移很大时，支座要加厚。板式橡胶支座无固定、活动支座的区别。其中的加劲层能阻止橡胶侧向膨胀，显著提高橡胶片抗压强度
②盆式橡胶支座的主要构造有二：其一是将纯氯丁橡胶块放置在钢制的凹形金属盆内，由于橡胶处于有侧限受压状态，打打提高了支座的承载能力，其二是利用嵌放在金属盆顶面的填充聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦系数小的特性，保证了活动支座能满足梁的水平移动的要求。
其转动主要通过盆内橡胶块的不均匀压缩来实现。其摩擦小，承载能力大，质量、结构高度小，转动灵活，成本低。
6、 板式橡胶支座计算与验算内容有哪些？
①确定支座平面尺寸axb及厚度h ；
②验算支座受压偏转，当梁端发生转动后支座不致于与梁底脱空形成局部承压；
③验算加劲钢板的厚度；
④验算支座的抗滑性能。
1.给出等高度、变高度连续梁桥的主要尺寸参数表，并简述连续梁桥常用哪些施工方法。
2.学图式及恒载内力示意图？说明跨中合拢时采用的锁定、压重工艺原因及时间上有何要求？
①必须保证墩与梁的可靠固结，承受不平衡力矩，确保施工中结构稳定:；必须充分考虑施工期出现的体系转换。
②见书274页图3-5-5。
③压重是在合拢段吊篮和在悬臂端设置水箱，水箱的容水重量效应为合拢段砼重量产生的效应加上合拢段吊篮自重的一半；在浇筑合拢段砼，同时水箱同步等效应放水以保持悬臂端的稳定。压重主要是为了控制箱梁的梁体线性。锁定是为了防止合拢段混凝土在施加应力前开裂。
3.挂蓝分几种？采用挂蓝悬臂浇筑的连续梁桥每一梁段浇筑工艺流程如何？挂蓝的变形如何考虑及如何消除对梁体线形的影响？
①三种，梁式、斜拉式、组合式
②移挂蓝-安装底及侧面模板-绑扎钢筋及管道等-安装内膜板-安装顶板钢筋及管道等-浇筑混凝土-养生-达到规定强度。
③消除对梁体线性的影响主要是通过在挂蓝上施加配重来控制梁体的线形变化。
4.何为三向预应力设计？
指在桥上布置纵向、竖向、横向预应力。其中横向预应力，是箱梁腹板间距较大或翼板长度较大时，可采用横向预应力混凝土桥面板。竖向预应力，是在大跨度连续梁中，在距支点1/4跨区间，箱梁腹板刚度较高，为增强箱梁抗剪能力，设置竖向预应力。
5.画出五等跨等高度逐跨现浇混凝土箱梁桥的恒载弯矩分布图示意及每跨施工过程中结构恒载弯矩增量分布
示意图（须标示正负弯矩）。
答：恒载弯矩图：
弯矩增量分布示意图参看课件《12第三篇 悬臂与连续体系梁桥 第一章 概述及连续梁（2-1）》中关于逐跨施工方法的内容。
6、顶推施工采用的临时设施有哪些？作用如何？
①导梁 导梁设置在主梁的前端，未等截面或变截面的钢桁架或钢板梁，主梁前端装有预埋件与刚导梁栓接。导梁的主要作用是减少主梁悬臂负弯矩
②临时墩 设置临时墩可以调整顶推跨径
③拉索、托架及斜拉索抵消悬臂弯矩、加固桥墩、减小桥墩水平力及增加桥墩稳定性
桥梁工程第十次作业答案
1.画出三跨布置双悬臂梁、三跨带挂孔的单悬臂梁及三跨带挂孔的T型刚构桥多跨跨中弯矩影响线示意图。
答：双悬臂的三跨悬臂梁、带挂孔的单悬臂梁及三跨带挂孔的T型刚构桥是静定结构，静定结构弯矩影响线可由结构力学中的机动法作出。
2.说明牛腿的构造特点及注意问题，并画出牛腿主拉、压应力迹线图，及其根据应力分布的配筋图（一般钢筋、预应力钢筋）。 答：牛腿的构造特点包括：牛腿是挂梁与悬臂的搁置构造，为上部结构薄弱部位；其截面小，受力复杂；可采用梁肋局部加宽，设计较强的端横梁。
牛腿构造需注意的问题：①牛腿部位应设置端横梁保证传力效果；②悬臂梁和挂梁的腹板最好一一对应以达到受力明确、缩短力径，同时加厚牛腿附近的腹板，长度不少于梁高；③牛腿的凹角线形应该缓和，避免应力集中；④牛腿处的支座宜采用高度较低的橡胶滑板支座以改善牛腿的受力；⑤牛腿的构造应考虑到更换支座等的特殊要求； 主应力迹线与配筋图参看课件。
桥梁工程第11次作业解答
1.在拱桥的结构构造及施工过程中，哪些细部构造设计采用铰的方式？说明力学原因。拱桥中如何设置伸缩缝和变形缝？拱上建筑的作用如何？
答：拱桥中采用铰的构造包括：
①主拱圈设计为三铰拱或两铰拱：三铰拱为外部静定结构，支座沉降或温度变化等原因不会在拱内引起次内力，当地基情况不好时可以采用；两铰拱消除了拱顶铰，结构整体刚度比三铰拱大，支座沉降或温度变化等原因在拱内引起的次内力比无铰拱小。
②空腹式腹拱圈按构造设铰、腹孔墩上下端设铰：避免腹孔墩柱节点产生裂缝，使之与主拱圈共同变化
③施工中设临时铰：腹拱矮墩处相对刚度较大，为降低其相对刚度而设铰。
为使拱上建筑适应主拱圈的变化，保证结构的安全性和耐久性，在相对变形较大的地方设置伸缩缝，在相对变形较小的地方设置变形缝。 拱上建筑的作用包括：
①可提高主拱圈承载能力，对主拱圈变形起约束作用，引起附加内力 ②作为上承式拱桥桥面系与主拱圈间的连接结构，起传递荷载作用
2.适合于软土地基的拱桥有哪些？说明原因并分别说明主要结构布置、组成及构造特点？
答：适合软土地基的拱桥有：
①桁架拱桥。
主要结构：桁架拱片（主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆构腹杆成的空腹段及拱顶实腹段组成）、横向联结系（拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑）、桥面系。
特点及原因: 拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全截面材料的作用；桁架部分的构件主要承受轴力；拱的水平推力使跨中弯距减少，恒载下主要承受轴力，活载下承受弯距，为偏心受压构件；节点为刚性连接，易开裂，影响整体刚度及耐久性；整体自重轻，构件可预制。桁架拱桥外部一般采用两铰结构，支座沉降或温度变化等原因在拱内引起的次内力较小，因而适合软土地基。
②刚架拱桥。
主要构造：刚架拱片（主要承重结构，由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿构成）、横向联系及桥面系。
特点及原因：构件小，自重小；结构变形小，总体刚度大；施工方便，造价较低。
③系杆拱桥。
主要构造：主拱圈（主要承重结构）、吊杆（传力结构）、系梁（纵梁）（承重结构）、横向联系-横梁、行车道板（传力结构）、横撑（对主拱圈起到稳定作用）。
特点及原因：外部静定而内部多次超静定；对下部结构不产生水平推力，对地基没有特殊要求；力学上为自平衡体系。
3.简述系杆拱桥（简支拱梁组合桥）的力学性能特点、桥型结构布置及构造特点，并加以图示。
答：
系杆拱桥外部静定而内部多次超静定，力学上为自平衡体系。
系杆拱桥由作为主要承重结构的主拱圈、作为传力结构的吊杆、作为承重结构的系梁、直接承受车轮荷载的行车道板、传力的横梁以及保持主拱圈横向稳定的横撑组成。
构造上具有以下的特点：矢跨比一般为1/5-1/7；主拱圈高度一般为跨径的1/25-1/50；宽度为(0.4-0.5)倍拱肋高；预应力系梁高度应与横梁、桥面板等结构构造配合，一般为1.5-2.5m;拱脚端部加高；吊杆大多采用冷铸锚式，小跨度、人行桥用墩头锚具；单侧张拉；横梁按简支梁与固结梁偏安全考虑，高度底于系梁；间距为跨径的1/10-1/16；
桥梁工程第12次作业解答
1. 简述拱轴系数的意义及采用悬链线拱轴线方程时对拱轴形状的影响。
答：实腹式拱桥中拱脚截面的恒载集度与拱顶截面恒载集度的比值为拱轴系数。当跨径和矢高确定后，悬链线状拱轴线由拱轴系数决定。 采用悬链线拱轴线方程，当m增大时，拱轴线抬高；当m减小时，拱轴线降低。
2.给出实腹式悬链线拱采用恒载压力线作为拱轴线方程的推导过程。 答：具体推导过程参看课件。
3．拱圈内力调整的基本原理，怎样可以同时调整拱顶、拱脚的内力答： 通过设置临时铰或者利用千斤顶可以同时调整拱脚、拱顶截面的内力。
4、对无饺拱桥，拱轴缩短对拱顶、拱脚的内力有怎样的影响？ 答：拱轴缩短使拱各截面产生弯矩；拱顶产生正弯矩，压力线上移；拱脚产生负弯矩，压力线下移
5. 拱圈应力调整有几种方法，简要说明原因。
答：常用拱圈内力调整的方法有：
①假载法：通过调整拱轴系数m，修正拱轴线形状，使控制截面 产生弯矩，改善主拱截面的应力状态。
②临时铰法：主拱圈施工时，在拱顶、拱脚设置临时铰，人为地改变压力线，使恒载压力线对拱轴线造成有利的偏离。待拆除支架后主拱是三铰拱，拱上建筑完成后，封铰，主拱圈转换为无铰拱。则主拱的
恒载内力按三铰拱计算，活载及温度按无铰拱计算，并可消除恒载的弹性压缩影响产生的附加内力。
③用千斤顶调整：通过平放在拱顶预留的空洞内的千斤顶缓缓施加推力，使两半拱既分开又抬升；通过调整千斤顶施力点位置和加力的大小，可达到调整主拱应力的目的。
6. 拱桥施工有哪些方法？
答：拱桥的常用施工方法为：
①有支架施工：分满布支架和拱式拱架两种；
②无支架施工：主要分缆索吊装法、劲性骨架施工、转体施工法和悬臂施工法五种。
7. 有哪些常用拱轴线形类型？如何选择？
答：主要有以下三种形式的拱轴线：
①圆弧线：圆弧线形拱轴线各点曲率相同，线型简单。但矢跨比较大时，与恒载压力线偏离较大，拱圈受力不均。常用20m以下跨径拱桥。 ②抛物线：抛物线形拱轴线是均匀荷载下拱桥的合理拱轴线。适合恒载分布比较接近均匀的拱桥，如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、轻型拱桥如桁架拱、刚架拱等。
③悬链线：悬链线形拱轴线是实腹拱桥的合理拱轴线，但空腹式拱桥通过五点重合法亦可采用，是大、中跨径拱桥最常用的拱轴线类型。