装配式简支梁桥.ppt

第四章装配式简支梁桥的设计与构造 钢筋混凝土或预应力混凝上简支梁桥属于单孔静定结构 它受力明确 构造简单 施工方便 是中小跨径桥梁中应用最广的桥型 结构尺寸易于设计成系列化和标准化 利于工业化施工 大规模预制生产 用现代化的起重设备进行安装 节约模板支架木材 缩短工期 显著加快建桥速度 因此 近年来在国内外对于中小路径的桥梁 绝大部分均采用装配式的钢筋混凝土简支梁桥或预应力混凝土简支梁桥 第一节装配式简支梁桥的构造类型 装配式简支梁构造类型就是涉及主梁的横截面型式 沿纵截面上的横隔粱布置 块件的划分方式以及块件的连结集整等几方面的问题 一 装配式简支梁桥的截面型式 截面形式T形 槽形 箱形 槽形梁桥横截面块件之间用穿过腹板的螺栓连结 以使施工简化 特点 截而形状稳定 横向抗弯刚度大 块件堆放 装卸和安装方便 制造较复杂 粱肋被分成二片薄的腹板 通常用钢筋网来配筋 难以做成刚度大的钢筋骨架 设计经验证明 跨度较大时其混凝土和钢筋用量都比T形梁桥的大 而且构件也重 故一般只用于6 12m的小跨径桥梁 装配式T梁 制造简单 肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架 主梁用横隔梁 板 来连结 整体性好 接头方便 构造上保证抗剪等条件下尽可能减小梁肋 或称腹板 的厚度 不足之处 截面形状不稳定 运输和安装较复杂 构件正好在桥面的跨中接头 对板的受力不利箱形截面梁抗扭能力大 尤其在横向偏心荷裁作用下 箱梁桥各梁的受力均匀 横向分布更为均匀因而配筋可以适当减少 同时 其横向抗弯刚度大 对施工预应力 运输 安装阶段单梁的稳定性要比T梁的好得多 缺点 预制施工比较繁琐 模板构造复杂 安装重量大 几点注意 装配式粱桥通常借助横隔梁 板 的接头和桥面板的接缝连成整体 以使桥上车辆荷载能分配给各主梁共同负担 鉴于横隔梁 板 的抗弯刚度远比桥面板为大 故故前者对荷裁分配起主要作用 虽然 横隔梁 板 的存在对主梁的预制增加一定的困难 但是就使用性和经济型而言横隔梁 板 的存在是非常必要的 为了减轻自重 可将其中部挖空 如前图 内边缘做成钝角并配置钢筋 挖空也不宜过大 以免内角处开裂和过多削弱其刚度 对于箱形梁桥 由于其本身抗扭能力大 就可以少设或不设跨中横隔梁 板 但端横隔梁 板 通常是必要的 二 块件的划分方式 划分方式影响因素横截面型式结构受力构件的预制 运输和安装拼装接头的施工划分原则 起吊能力接缝在应力最小处接头少 施工方便便于安装标准化 常用的块件划分方式有以下几种 一 纵向竖缝划分右图系用纵向竖缝划分块件的横截面图式该方式划分的结构中 作为主要承重构件各主梁 包括相应行车道板的槽形梁和T形梁 都是整体预制的 接头和按缝仅布置在次要构件 横隔梁和行车道板内 或直接用螺栓连结 结构为皆预制拼装 不需要现浇混凝土 故这种划分方法使主梁受力可靠 施工也方便 缺点 构件的尺寸和重量往往都很大 为了减轻和减窄用纵向竖缝划分的构件可采取缩小桥面板和横隔梁预制尺寸的办法 在此情况下 需在预制构件内伸出接头钢筋 待安装就位后就可浇筑部分桥面板和横隔梁的混凝土 等现浇筑混凝土达到足够强度后结构才能进行后续工序的施工 装配式梁简支T梁横隔板构造 二 纵向水平缝划分 用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋与板分割开来的划分方式该方法组成的装配式梁通常称为组合式施工方法 架设梁肋 再安装预制板 有时采用微弯板以节省钢筋 现浇混凝土使结构连成整体常用形式 T形组合梁桥钢筋混凝土和预应力混凝土桥工字形梁肋箱形组合梁桥预应力混凝土桥 注意问题 1 组合梁桥的梁肋与翼板之间存在的混凝土施工接缝削弱了梁板之间抵抗弯曲剪应力的能力 整体性差解决方法 加大肋顶宽度和借助自肋内的伸出钢筋有效连接2 应力叠加分阶段安装 分阶段受力截面面积 惯距 中性轴变化 缺点 肋部的抗弯惯距小而承受施工阶段全部结构恒载 结合处压应力过大 不利于大跨度 组合式梁桥拼装单元吊装重量的减轻 是以增加材料耗费和施工复杂性为代价的 另一方面预应力混凝土组合构件 工字形或槽形等 截面比全截面的整体梁小 只需较小的预加力 使梁的下缘达到同样的压应力储备 这一点可使组合式梁桥所固有的两阶段受力的缺点得到某些补偿 三 纵 横向竖缝划分 纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段特点 纵横向采用预应力连接块件尺寸小 重量轻预制精度要求高 多用环氧树脂作粘结剂可间隔浇筑 第二节装配式钢筋混凝土简支梁桥 一 构造布置 常用跨径 8 0 20m主梁布置按跨径大小 桥面宽度大小及起吊能力来决定主梁间距梁距通常在1 5 2 2米之间2 横隔梁 板 布置横隔梁 板 的作用 使各根主梁联结成整体共同受力 设置的位置及数量 一般在主梁两端各设一道端横隔梁 在跨中设若干道 至少 保证跨中一道内横隔梁 板 二 截面尺寸 1 主梁梁高一般取 1 11 1 18 L梁肋宽一般为15 18cm 要满足抗剪强度的需要 2 横隔梁梁高一般取主梁高度的3 4 端横梁与主梁梁肋宽一般为12 16cm 作成上宽下窄内宽外窄的楔形 为拆模方便 可挖空3 翼缘板宽度比主梁中距小2CM 为调整施工误差 翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1 12 一般为变厚度 三 主梁钢筋构造 参考结构设计原理 主钢筋斜筋箍筋翼板横向钢筋横梁钢筋架立钢筋分布钢筋支座下局部加强钢筋 四 装配式主梁的联结构造 要求 足够的强度 以保证结构的整体性 可抵抗运营过程中荷裁反复作用和冲击作用方式 钢板连接现浇接缝企口铰扣环式接头 第三节 装配式预应力混凝土简支梁桥 一 构造布置基本上与钢筋混凝土简支梁相同常用跨径 20 50m主梁布置梁距通常在1 5 2 2米之间 主梁间距的增大有利于节省材料大跨度尽量增大梁距 二 截面尺寸 1 截面效率指标 K h大者截面经济 式中 截面效率指标 k 截面核心距 K kU k ku 截面下核心距 k 截面上核心距 原理按简支梁在预加力阶段和运营阶段上 下缘拉应力为零的前提来分析其截面的受力特点 在预加力阶段 当施加偏心预加力Ny时 随着梁的上弯 粱内逐渐加入了自重弯矩 从应力图形来分析 这意味着合力Ny逐渐上移 最后 在预加力和自重弯距Mgl的共同作用下 合力Ny移动了距离e 而达到了截面的下核点 截面上缘达到零应力状态 偏距e 抵消主梁自重的作用 而且e 增大 可以减小Ny因此在截面设计中应使截面的形心要高 这样才能获得大偏距e 故一般应增大梁距采用较宽翼缘板 运营阶段 计及预加力损失 Ny后截面内合力为后期恒载 桥面铺装 人行道 栏杆 弯矩Mg2和活弯矩Mp作用下 合力将从下核点移至上核点 即移动距离此时截面下缘的应力刚好为零截面核心距的大小体现了运营阶段承受荷载的能力 而且核心距越大预应力筋就越节省 因而 引入截面效率指标 K h 大则材料节省 截面设计成功 T梁主要尺寸主梁 高1 15 1 25L 宽15 18cm横梁 中横梁3 4h 端横梁与主梁同高宽12 16cm 可挖空翼板 1 12h 一般为变厚度下马蹄 占截面总面积的10 20 1 马蹄总宽度约为肋宽的2 4倍 并注意马蹄部分 特别是斜坡区 管道保护层不宜小60mm 2 下翼缘高度加1 2斜坡区 高度约为梁高的 0 15 0 20 倍 斜坡宜陡于45 梁端 梁宽与下马蹄同宽过高过大则减小了偏距e 三 装配式预应力混凝土梁的配筋特点 主梁受力钢筋为预应力筋箍筋锚下局部加强钢筋翼板横向钢筋架立钢筋分布钢筋一般不设斜筋 剪余剪力图 索界图以张拉和运营阶段梁的上 下缘容许出现不大于规定拉应力值的部分预应力截面为例 由规定的拉应力值就可确定截面的特征点一限心点Co和Cu 显然限心距CoCu将大于核心距K 按照对于 截面效率指标 同样分析方法可知 从下限心点Cu向下量取Mg1 Ny 梁上叠加上一期恒载 所得的曲线为索界下限 从上限点Co 向下量取 M 所得的曲线为索界上限这样 只要所布置的预应力筋重心位于此界限以内 就能保证聚任何截面在各个受力阶上下缘应力部不超过规定值 同理 也可以绘出两个受力阶段受压区不超过容许值的相应索界线 注意 混凝土保