桥梁工程装配式简支梁桥的设计与构造 PPT课件

本章讲解内容要点 装配式简支梁桥的构造类型装配式钢筋混凝土简支梁桥预应力混凝土简支梁桥 第四章装配式简支梁桥的设计与构造 梁桥是一种最基本 最古老的桥型 是以梁为承重结构 梁平置于墩台之上 飞云江桥 浙江省瑞安县 中国最大跨度的预应力混凝土简支梁桥 桥全长1721m 分跨为18x51 5x62 14x35 m 最大跨度62m 梁高2 85m 高跨比1 21 75 1988年 世界最大跨度预应力简支梁跨度76M 奥地利ALM桥 1977年 普兰店海湾桥在沈大高速公路上 为一由较大跨度的预应力混凝土简支梁组成 桥全长1026m 主桥为16孔50m鱼腹式简支梁 每片梁重1080KN 采用浮吊安装 京周公路哑巴河桥位于北京至周口店的公路上 是中国第一座预应力混凝土桥 建成于1956年 该桥为跨径20m的装配式简支T型梁桥 桥宽净7m 由6片T梁组成 4 1装配式简支梁桥的构造类型 第四章装配式简支梁桥的设计与构造 4 1 1截面类型 槽形 形 T形和箱形 4 1装配式简支梁桥的构造类型 第四章装配式简支梁桥的设计与构造 4 1 1截面类型 1 槽形 形 截面的特点 施工稳定性好 安装较方便 腹板薄 配筋通常只能采用钢筋网片 难以形成骨架 钢筋用量相对较多 构件重量较大 通常采用钢筋混凝土 RC 适用跨径为6 12m 4 1装配式简支梁桥的构造类型 第四章装配式简支梁桥的设计与构造 4 1 1截面类型 2 T形截面的特点 制造简单 肋内配筋可以做成钢筋骨架 整体性较好 接头方便 施工稳定性差 运输和安装较复杂 构件在桥面板的跨中接头 对板的受力不利 采用RC时 适用跨径为7 5 20m 采用PC时 适用跨径为20 40m 3 1装配式简支梁桥的构造类型 第四章装配式简支梁桥的设计与构造 3 1 1截面类型 3 箱形截面的特点 抗扭刚度大 偏心荷载下梁的受力较均匀 横向抗弯刚度大 稳定性好 制作较复杂 重量相对较大 3 1装配式简支梁桥的构造类型 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 1 2块件划分 块件划分的原则1 技术可行 预制 吊装 运输条件2 受力较小 接缝的位置3 施工简单 接缝的数量4 力求标准化块件划分方式1 纵向竖缝2 纵向水平缝3 纵 横向竖缝 3 1装配式简支梁桥的构造类型 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 1 2块件划分 3 1装配式简支梁桥的构造类型 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 1 2块件划分 2 纵向水平缝 3 1装配式简支梁桥的构造类型 3 1 2块件划分 3 纵 横向竖缝 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 主梁布置横隔梁布置 3 2 1构造布置 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 2截面尺寸 主梁 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 2截面尺寸 主梁目前 我国编制的装配式T型简支梁桥标准设计常用的主梁间距是 1 6 2 2米 工程应用中常用的主梁间距已达2 5米 标准设计的装配式 梁高度见表2 4 1 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 2截面尺寸 横隔板 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 3 2 2截面尺寸 横隔板 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 装配式 梁的配筋 可分为纵向主钢筋 架立钢筋 斜钢筋 箍筋和水平分布筋等钢筋 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 主筋 抵抗拉力 一般布置在梁肋的下缘 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 架立钢筋作用 固定主筋 斜筋 箍筋 形成骨架 构造要求 一般布置在梁肋的上缘 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 斜筋作用 抵抗主拉应力 增强梁体的抗剪强度 布置要求 可由主钢筋弯起 否则 需配置专门的斜筋 斜筋与梁的轴线一般布置成45 角 焊在主筋和架立筋上 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 箍筋作用 增强主梁的抗剪强度 分布钢筋作用 防止梁肋侧面因混凝土收缩等原因引起的裂缝 混凝土保护层厚度 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 3钢筋构造 防止钢筋受到大气影响而锈蚀 保证钢筋与混凝土之间的黏结力充分发挥作用 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 3 2 3钢筋构造 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 3 2 3钢筋构造 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 4装配式主梁的联接构造 1 横隔梁的联结方式 1 焊接钢板连接 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 4装配式主梁的联接构造 1 横隔梁的联结方式 1 焊接钢板连接 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 2 4装配式主梁的联接构造 1 横隔梁的联结方式 2 扣环式湿接头 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 3 2 4装配式主梁的联接构造 2 翼板的联结方式 1 刚性连接 3 2装配式钢筋混凝土简支梁桥 3 2 4装配式主梁的联接构造 2 翼板的联结方式 2 企口混凝土铰接 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 优点 当跨径大于20m时 比钢筋混凝土简支梁用材经济 同时避免混凝土开裂 结构耐久性较好 目前跨径已达50 60米 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 第三章装配式简支梁桥的设计与构造 3 3 1构造布置 一 主梁的间距与主梁片数主梁间距目前我国编制的公路桥梁标准图中 预应力混凝土T梁桥主梁间距为1 6 2 3米 甚至2 5 2 7米 图2 5 2所示为跨径50米 桥面净空为净 9 21 0米人行道的横截面布置 主梁间距用2 3米 其中预制梁宽1 8米 现浇部分为0 5米 吊装重量为784KN 一 主梁的间距与主梁片数预应力混凝土简支T梁的梁肋特点 1 下部通常要加宽做成马蹄形 以便钢束的布置和承受很大预应力的需要 2 在靠近支点处腹板要加厚至与马蹄同宽 为了配合钢丝束的起弯 在梁端能布置钢束锚头和安放千斤顶 加宽范围最好达一倍梁高左右 3 腹板厚度沿纵向发生变化 马蹄部分也逐渐加高 形成了典型的变截面T梁 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 3 3 1构造布置 一 截面的效率指标核心截面概念作用在核心区域内的轴向力在截面上将不产生拉应力 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 3 3 2截面尺寸 1 1 1 一 截面的效率指标截面上受弯矩和轴向力作用时 弯矩的作用等效于是轴向力上移一段距离 e M P 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 3 3 2截面尺寸 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 截面的效率指标按简支梁在预应力阶段和运营阶段 上 下缘拉应力为零的预应力概念来分析其截面的受力特点 并判断截面的优劣 施工阶段 施加预应力 3 3 2截面尺寸 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 截面的效率指标运营阶段 3 3 2截面尺寸 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 截面的效率指标结论 截面设计中应使截面的形心位置要高 以加大偏心距e 从而节省预应力筋的数量 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K值越大 预应力筋就越节省 3 3 2截面尺寸 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 截面的效率指标截面效率指标 k h好的预应力T形梁设计 应当是截面效率指标大 形心位置高 通常希望值在0 45 0 5以上 一般来说 腹板愈薄 值也愈大 马蹄愈小 翼缘愈宽 则形心位置愈高 3 3 2截面尺寸 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 二 主梁高度与细部尺寸 3 3 2截面尺寸 b 0 14 0 2m 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置上 下限心点和索界 3 3 3配筋特点 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置上 下限心点和索界 3 3 3配筋特点 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 直线筋曲线筋 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 1 预应力束筋的立面布置装配式预应力混凝土简支T梁桥的主梁 一般为后张法 力筋在跨中均靠近梁的下缘布置 在一定区段后逐渐弯起以满足设计和构造的要求 弯起的目的 1 弯矩从跨中向支点逐渐减小 故预应力筋的数量及偏心距也应逐渐减少 2 由于临近支点的区段剪力及剪应力都很大 故可以利用弯起力筋所产生的竖向分力来抵消恒载剪力和一部分活载剪力 3 为了使梁端部分所受的预加力不太集中和分散布置锚具 也须将力筋弯起 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 2 预应力束筋在横截面上的布置排列的原则是预应力束筋在满足构造要求的同时 尽量相互紧密靠拢 以减少下马蹄尺寸 减轻自重 并在保证梁底保护层的前提下 尽量使预应力束筋的重心靠下 以便获得较大的预应力弯距 节省高强钢材 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 一 纵向预应力筋布置 3 3 3配筋特点 3 预应力束筋在梁端上锚具的布置梁端的锚具布置可参照相应的已建成的桥构造进行布置 布置的原则是 1 锚具在梁端的布置应尽量减小局部应力集中 过大的锚具是不利的 分散的 小的锚具是有利的 2 锚具在梁端布置应满足安放张拉设备所需要的锚具间最小净距的要求 3 锚具应在梁端对称纵轴布置 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 二 非预应力钢筋的布置 3 3 3配筋特点 1 马蹄中的闭合箍筋在马蹄中需设置闭合箍筋 箍筋间距不大于15cm 肋内箍筋一般不大于25cm 而在两端附近自锚固端算起 约为一倍梁高长度内 箍筋间距应为6 8cm 用来加强梁端承受局部应力 当马蹄宽度大于50cm时 箍筋应不少于4肢 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 二 非预应力钢筋的布置 3 3 3配筋特点 2 非预应力纵向受力钢筋图2 5 8a表示当梁中预应力筋在两端不便弯起时 为了防止张拉阶段在梁端顶部可能开裂而布置的受拉钢筋 图2 5 8b表示对于自重比恒载与活载小得多的梁 在预加力阶段 跨中部分上翼缘可能会开裂而破坏 因而也可在跨中部分的顶部设非预应力的纵向受力钢筋 这种钢筋在运营阶段还能加强混凝土的抗压能力 在破坏阶段则可能提高梁的安全度 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 二 非预应力钢筋的布置 3 3 3配筋特点 2 非预应力纵向受力钢筋图2 5 8c所示 在跨中部分下翼缘内设置非预应力筋 多半是在全预应力梁中为了加强混凝土承受预加应力的能力 图2 5 8d对于部分预应力梁 也往往利用通长布置在下翼缘的纵向钢筋来补足极限强度的需要 并且 这种钢筋对于配置不粘结的预应力筋的梁能起分布裂缝的作用 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 3 3 3配筋特点 3 锚固区的加强钢筋在梁端锚固区的应力非常集中 在锚具附近不仅有很大的压应力 还有很大的拉应力 因此 为防止锚具附近混凝土裂缝 必须配置足够的钢筋予以加强 二 非预应力钢筋的布置 三 装配式预应力混凝土梁桥的构造示例 3 3装配式预应力混凝土简支梁桥 3 3 4预应力混凝土箱形梁桥 箱形截面装配式梁和空心板相比 截面挖空率高 跨越能力大 3 3 4预应