角,以减缓主拉应力的过分集中;牛腿处的支座高度应尽量减小,如采用橡胶支座;按设计计算要求配置密集的钢筋,钢筋布置应与主拉应力的方向协调一致,以防止混凝土开裂。
36.答:大跨度连续梁桥沿纵向一般设计成变高度形式的原因:大跨度连续梁桥恒载内力占的比重比较大,选用变高度梁可以大大减少跨中区段因恒载产生的内力;变高度梁符合内力分布规律;采用悬臂法施工时,变高度梁又与施工的内力状态相吻合;从美学观点出发,变高度梁比较有韵律感,特别是位于城市中的桥梁。
37.答:变高度连续体系梁桥箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力,墩顶区域剪力大,因而腹板较厚,跨中区域的腹板较薄,但腹板的最小厚度应考虑钢束的管道布置、钢筋布置和混凝土浇筑的要求。
38.答:顶板:一般要考虑两个因素,即满足桥面板横向弯矩的要求;满足纵向预应力钢束的要求;底板:箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶,以适应箱梁下缘受压的要求,墩顶区域顶板不一过薄,否则压应力过高,由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠较多。墩顶区底板厚度宜为跨径的1/140—1/170,跨中区的底板厚度宜为20~25cm。
39.答:预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法有:装配—整体施工法、悬臂施工法和顶推法施工等。装配—整体施工法,主要施工设备为起吊安装设备;悬臂施工法,主要施工设备为挂篮,吊装设备等;顶推法施工,主要设备为顶推装置。
40.答:悬臂梁桥和连续梁桥比简支梁桥具有更大的跨越能力的原因是:由于悬臂体系梁桥和连续体系梁桥存在支点负弯矩,所以,其跨中弯矩比相同跨径相同荷载的简支梁桥的跨中弯矩显著减小。同时,由于跨中弯矩的减小可以减小跨度内主梁的高度,从而降低钢筋混凝土用量和结构自重,而这本身又导致了恒载内力的减小,所以它们具有更大的跨越能力。由于负弯矩的存在,它们主要的配筋特点是在支点附近需要配置承受负弯矩的力筋,在跨中附近需要配置承受正弯矩的力筋。
41.答:斜拉桥由斜索、塔柱、主梁三部分组成。斜拉桥是一种桥面体系受压,支承体系受拉的多次超静定结构。从塔柱上伸出并悬吊起主梁的高强度钢索起着主梁弹性支承的作用,从而大大减小梁内弯矩,使梁截面尺寸减小,减轻了主梁的重量,加大了桥的跨越能力。在这三者中,塔柱以承压为主有时还要承受较大弯矩,主梁受弯,也承受轴向压力或拉力。
42.答:从桥梁立面上看,索塔有独柱式、A型和倒Y型等。从桥梁横向上看,塔柱有独柱式、双柱式、门式、斜腿门式、倒V式、宝石式和倒Y式等。
43.答:可以增强结构体系的刚度、明确地改善边跨内力和减少挠度,特别是对辅助墩附近的断面的内力有明显的改善。设置辅助墩后大大减少了活载引起的梁端转角,使伸缩缝
不易受损。当索塔刚度不够时,还可以约束塔身的变形,从而改善中跨的内力及挠度。
44.答:矮塔部分斜拉桥由于拉索不能提供足够的支承刚度,故要求主梁的刚度较大。因拉索只提供部分刚度,所以命名为部分斜拉桥。特点是:桥塔较矮;主梁的无索区较长,没有端锚索;边跨与主跨比值较大,一般大于0.5;梁高较大;受力一梁为主,索为辅;斜拉锁的应力变幅较小,可按体外预应力索布置。
45.答:其主要结构由主缆、桥塔、锚碇、吊索、加劲梁等组成。构造类型是属于组合体系桥型,结构体系为利用主缆和吊索作为加劲梁的悬挂体系,受力特点是在吊索的悬吊下,加劲梁相当于多个弹性支承连续梁,弯矩显著减小;悬索桥的活载和恒载通过吊索和索夹传递至主缆,再通过鞍座传至桥塔顶,经桥塔传递到下部的桥墩和基础;主缆除承受活载和加劲梁的恒载外,还分担一部分横向风荷载并将它直接传到塔顶。
46.答:拱桥与梁桥相比在受力性能上的差异为:①竖向荷载作用下,支承处存在水平推力,且全拱均相等;②由于水平推力使拱桥截面弯矩比同截面的梁桥小;③主拱主要承受弯压内力。
47.答:拱桥按结构体系可分为简单体系拱桥和组合体系拱桥两类。简单体系拱桥由主拱圈单独承受桥跨上的全部荷载作用,水平推力由桥墩直接承受;组合体系拱桥由车行道梁和主拱圈共同承受桥跨上的全部荷载作用,水平推力的传递受组合方式的制约。
48.答:实腹式拱上建筑的特点是构造简单,施工方便,填料数量较多,恒载较重。拱上侧墙作用是围护拱腹上的散粒填料,并承受拱腹填料及车辆荷载所产生的侧压力(推力)。护拱的作用加强拱脚段的主拱圈,方便防水层和泄水管的设置。
49.答:空腹式拱上建筑的最大特点是除了具有实腹拱上建筑相同构造外,还具有腹孔和腹孔墩,减轻了拱桥恒重,同时增加了美观性。拱上腹孔的布置原则是:①应对称布置在靠拱脚侧的一定区段内;②一般为奇数孔;③腹孔构造宜统一,以便与施工和有利于腹孔墩的受力④腹拱高度应布置在主拱圈允许的高度内;⑤应尽量减轻拱上建筑的恒重,不使腹孔墩过分集中或者过分分散。
50.答:一般小桥,通常做成平坡桥。对于大、中桥梁,往往设置从中间向两端倾斜的双向纵坡。桥上纵坡不大于4%;桥头引道纵坡不宜大于5%。对于市镇混合交通繁忙处的桥梁,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。桥上或引道处纵坡发生变更的地方均应设置竖曲线。
51.答:原因:①拱桥的水平推力与垂直反力之比值,随矢跨比的减小而增大;②当矢跨比减小时,拱的推力增大,反之则水平推力减小;③无铰拱随矢跨比减小其弹性压缩、温
度变化、混凝土收缩及墩台位移产生的附加内力越大;④拱的矢跨比过大使拱脚段施工困难;⑤矢跨比对拱桥的外形及周围景观的协调产生影响。
52.答:拱桥按结构受力图式的分为:简单体系拱桥和组合体系拱桥。三铰拱的受力特点:温度变化、支座沉陷、混凝土收缩和徐变等原因引起的变形不会在拱内产生附加内力,计算时不需要考虑结构体系弹性变形对内力的影响。
53.答:拱桥的设计标高主要有四个:桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高和基础底面标高。矢跨比的大小对拱桥结构的影响:①拱桥的水平推力与垂直反力之比值,随矢跨比的减小而增大;②当矢跨比减小时,拱的推力增大,反之则水平推力减小;③无铰拱随矢跨比减小其弹性压缩、温度变化、混凝土收缩及墩台位移产生的附加内力越大;
54.答:选择拱轴线的原则是尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。常用的拱轴线型有圆弧线、抛物线和悬链线。合理拱轴线:通常,以恒载作用下,不计弹性压缩时的压力线(恒载压力线)作为设计拱轴线,或采用一条尽量接近这条压力线的曲线作为拱轴线,从而使拱的各个截面弯矩接近为零。
55.答:悬链线作为空腹式拱的拱轴线形的原因是:由于悬链线的受力情况较好,又有完整的计算表格可供利用,故多采用悬链线作为拱轴线。用五点重合法计算确定的空腹式无铰拱桥的拱轴线,仅保证了全拱有五点与三铰拱的恒载压力线(不计弹性压缩)相重合,在其他截面点上都有不同程度的偏离。计算表明,从拱顶到l4点,一般压力线在拱轴线之上;而从l4点到拱脚,压力线却大多在拱轴线之下。拱轴线与相应的三铰拱恒载压力线的偏离类似于一个正弦波。
56.答:实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚上方,并需在横桥方向贯通全宽和侧墙的全高以及人行道;空腹式拱桥一般在紧靠桥墩(台)的第一个腹拱圈做成三铰拱,并在靠墩台的拱铰上方的侧墙上也设置伸缩缝,其余两铰上方的侧墙上可设变形缝。
57.答:拱桥按主拱圈截面形式可分为板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥和箱形拱桥。主拱圈为矩形实体截面的拱桥,称为板拱。肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋,以及在拱肋上设置的立柱和横梁支承的形成部分组成的拱桥,其上部结构由横系梁、立柱、横梁、纵梁及桥面板组成。双曲拱桥的主拱圈由拱肋、拱波、拱板和横向联系组成,采用“化整为零,集零为整”的成型方式,充分利用了预制装配施工方法。箱形拱桥:①截面挖空率大,减轻了自重;②箱形截面的中性轴大致居中,对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力,能较好地适应主拱圈各截面的正负弯矩变化的需要;③由于是闭合空心截面,抗弯和抗扭刚度大,拱圈
的整体性好,应力分布较均匀;④单条肋箱刚度较大,稳定性好,能单箱肋成拱,便于无支架吊装;⑤制作要求较高,吊装设备较多,主要用于大跨径拱桥。
58.答:由于主拱圈是曲线型,一般情况下车辆无法直接在弧面上行驶,所以在行车道系与主拱圈之间需要有传递荷载的构件和填充物。这些主拱圈以上的行车道系和传载构件或填充物统称为拱上建筑。实腹式拱上建筑由拱腔填料、侧墙、护拱和桥面系等部分组成,一般适用于小跨径拱桥。空腹式拱上建筑最大的特点在于具有腹孔和腹孔墩。腹孔有拱式腹孔、梁(板)式腹孔两种形式。腹孔跨径不宜过大,腹孔的构造应统一。
59.答:实体重力式桥墩是一实体圬工墩,主要靠自身的重量(包括桥跨结构重力)平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。此种桥墩自身刚度大,具有较强的防撞能力,但同时存在阻水面积大的缺陷,比较适合于修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。
60.答:重力式桥台的常用型式是U型桥台,它由台帽、台身和基础等三部分组成。台后的土压力主要靠自重来平衡,故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造,并用就地浇筑的方法施工。轻型桥台的体积轻巧、自重较小,一般由钢筋混凝土材料建造,它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力,从而可节省材料,降低对地基强度的要求和扩大应用范围,为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。常用的轻型桥台分为设有支撑梁的轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台和埋置式桥台等几种类型。
五.综合应用题
1.解:①当荷载位于支点处时,应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数。 首先绘制1号梁荷载横向分布影响线。
根据《桥规》规定,在横向分布影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。对于汽车荷载,汽车横向轮距为1.8m,两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m,车轮距离人行道缘石最少为0.5m。由此,求出相应于荷载位置的影响线竖标值后,可得1#梁支点处的荷载横向分布系数为:
公路-II级:m0q???q2?
0.875?0.438 2人群荷载:m0r??r?1.422
2.解:从题可知,此桥设有刚度强大的横隔梁,且承重结构的长宽比为