混凝土梁桥构造

1,第一章混凝土梁式桥的构造,第一节简支板桥的构造一、整体式简支板适用范围常用在410米跨径、不规则桥梁截面形式实心板、矮肋板、空心板施工方法整体现浇,2,2钢筋构造混凝土桥规规定：整体式板桥行车道板的主钢筋直径不应小于10mm，间距不应大于200mm，一般也不宜小于70mm；板两侧各1/6板宽范围内的主筋数量宜较中间板带增加15；行车道板内主钢筋可在沿板高中心中轴线的1/41/6计算跨径处按3045弯起，通过支点的不弯起的主钢筋，每米板宽内不应少于三根，并不少于主钢筋截面面积的1/4。行车道板内应设置垂直于主筋的分布钢筋，分布钢筋设在主筋的内侧，其直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，截面面积不宜小于板的截面面积的0.1。在所有主钢筋的弯折处，均应设置分布钢筋。,3,4,二、装配式简支板适用范围,5,截面形式实心板空心板单孔、双孔1矩形实心板桥矩形实心板适用于跨径不大于8m，板高为0.160.36m。,6,7,2空心板桥,当跨径增大时，装配式简支板桥应采用空心板截面，以减轻自重，充分利用材料。装配式钢筋混凝土空心板桥常用跨径为613m，装配式预应力混凝土空心板桥常用的跨径为1020m。,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,施工方法先张法长线预制后张法扁锚配筋特点主要配置纵向抗弯钢筋抗剪不控制，一般只设箍筋钢筋砼梁设可设弯起钢筋预应力筋在底板直线布置梁端顶板设抗拉钢筋,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3装配式板桥的横向连接装配式板桥板块之间必须采用横向连接构造，以保证板块共同承受车辆荷载。常用的横向连接方式有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接。,35,第二节简支肋板式梁桥的构造,承载结构的横截面呈明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥，或简称为肋梁桥。,简支肋梁桥的上部结构由主梁、横隔梁、桥面板、桥面系构造等部分组成。,36,简支肋梁桥施工：整体现浇和预制装配一、整体式简支肋梁桥整体式肋梁桥一般指在桥孔支架模板整体现浇，具有整体性好、刚度大等优点.,37,常用的整体式简支T形梁桥，主梁的肋宽约为梁高的1/61/7，但不宜小于16cm，以利于浇筑混凝土；当肋宽有变化时，其过渡段长度不小于12倍肋宽差。主梁高度通常为跨径的1/81/16,38,一)、构造类型截面形式T形、I形、槽形、箱形块件划分纵向竖缝纵向水平缝横向竖缝纵横向同时分缝,二、装配式简支肋梁桥,39,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,40,41,1、构造布置常用跨径8.020m主梁布置梁距通常在1.52.2米之间横梁布置端横梁中横梁布置在跨中及4分点,二)、装配式钢筋混凝土简支T梁桥,42,43,44,2、主要尺寸主梁高1/111/18L，宽1518cm横梁中横梁3/4h，端横梁与主梁同高宽1216cm，可挖空翼板1/12h，一般为变厚度,45,46,47,3、钢筋构造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,48,50,51,4、横向连接钢板连接现浇接缝企口铰扣环式接头,52,1、构造布置常用跨径2050m主梁布置梁距通常在1.52.2米之间大跨度尽量增大梁距,三)、装配式预应力混凝土简支T梁桥,53,54,55,2、主要尺寸主梁高1/151/25L，宽1518cm横梁中横梁3/4h，端横梁与主梁同高宽1216cm，可挖空翼板1/12h，一般为变厚度,56,下马蹄占截面总面积的1020（1）马蹄总宽度约为肋宽的24倍，并注意马蹄部分（特别是斜坡区），管道保护层不宜小于60mm。（2）下翼缘高度加1/2斜坡区，高度约为梁高的（0.150.20）倍，斜坡宜陡于45。梁端，梁宽与下马蹄同宽,57,3、钢筋构造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,58,59,60,61,2桥面板及横向连接构造预制T形主梁吊装就位后，当设有横隔梁时，必须借助横隔梁和翼缘板的接头将所有主梁连接成整体。常用的桥面板（翼缘板）横向连接有焊接接头和湿接接头两种：（1）焊接接头：翼板间用钢板连接，接缝处混凝土铺装内放置上下两层钢筋网。（2）湿接接头：通过一定措施将翼缘伸出钢筋连成整体，在接缝混凝土铺装内再增补适量加强钢筋。,62,63,3横隔梁及横向连接构造1）横隔梁构造横隔梁刚度越大，梁的整体性越好，在荷载作用下各主梁越能更好地共同受力。横隔梁将随跨径的大小，宜每隔5.0设置一道。从运输和安装的稳定性考虑，通常将端横隔梁做成与梁同高，内横隔梁的高度一般为主梁高度的0.70.9倍，通常为0.75倍横隔梁的厚度一般为1518cm，为便于施工脱膜，一般做成上宽下窄和内宽外窄的楔形。,64,65,2）横隔梁横向连接构造横隔梁常用横向连接有：（1）钢板焊接连接：它也是图2-1-18所示结构相应的横隔梁接头布置。（2）扣环连接：在横隔梁预制中预留钢筋扣环A（图2-1-19b)）。安装时在相邻构件的扣环两侧再安上接头环扣B，在形成的圆环中插入短分布筋后，现浇混凝土封闭接缝。,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,三、组合梁桥,组合梁桥也是一种装配式的桥跨结构，即用纵向水平缝将桥梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分隔开来，使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。两种型式：I形组合梁桥和箱形组合梁桥。,92,93,组合梁是分阶段受力的，在梁肋架设后，所有事后安装的预制板和现浇桥面混凝土（甚至现浇横隔梁）的重量，连同梁肋本身的重量，都要由尺寸较小的预制梁肋来承受。这与装配式T形梁由主梁全截面来承受全部永久作用不同，因而组合梁梁肋的上下缘应力远大于T形梁上下缘的应力。,94,装配式T形梁与组合梁的应力图比较,95,96,第三节悬臂体系和连续体系梁桥的构造,一、悬臂体系梁桥简介1）结构类型悬臂体系梁桥的布置方式主要有两大类：（1）不带挂梁的单孔双悬臂梁桥（2）带挂梁的单悬臂梁桥,97,98,2）力学特点悬臂梁桥和简支梁桥一样，都属于静定体系，它们的内力不受基础不均匀沉降温度变化等因素的影响。简支梁桥相比较，悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小，故可以减小主梁的高度，从而可降低钢筋混凝土数量和结构自重，而这本身又促进了恒载内力的减小。,99,钢筋混凝土的悬臂梁桥在支点附近负弯矩区段内，梁的上翼缘受拉，不可避免地要出现裂缝，雨水易侵入梁体。从运营条件来看，悬臂梁桥和简支梁桥均不甚理想，悬臂梁桥在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线都会产生不利于行车的折点，并且需经常更换伸缩缝装置。因此这种桥型目前在我国已较少采用。3）构造特点(自学),100,2T形刚构桥将悬臂梁桥的墩柱与梁体固结便形成了带挂梁或带铰的结构，称为T形刚构桥，是具有悬臂受力特点的梁式桥。T形刚构桥分为跨中带挂梁和跨中设剪力铰两种基本类型,101,102,1）力学特点带挂梁的T构桥型属静定结构，受力明确，不受各种内外因素的影响，例如：基础的不均匀沉降、混凝土收缩徐变及温度变化等因素。带铰的T构桥型属超静定结构，剪力铰是只传递竖向剪力，不传递纵向水平力和弯矩2）适用情况T构带挂梁的桥型在混凝土的长期收缩徐变作用下和汽车荷载的冲击力作用下，T构悬臂梁端会发生下挠，从而导致悬臂端与挂梁之间易形成折角，增大冲击作用，使伸缩缝的处理和养护较困难；,103,各T构之间不能共同工作，使其跨径受到限制。由于铰的存在，使铰的左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不平顺；施工过程中有时还需强迫合龙；当T构的两边温度变化不同时，易产生不均匀变形，引起较大次内力；加上剪力铰的构造与计算图式中的理想铰尚存在差异，难以准确地计算出各种因素产生的次内力。因此，带挂梁和带铰的T形刚构目前均已较少采用。3）构造特点（自学）,104,4牛腿构造和计算,悬臂梁桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造称为牛腿一、计算图示,105,二、截面内力,106,三、验算截面内力,1、竖直截面（按抗弯构件验算）,107,2、45斜截面的抗拉验算（按轴心受拉构件）,108,3、最弱斜截面验算（按偏心受拉构件）,判别标准：边缘应力最大,109,无水平荷载时,110,4、专门空间分析,对于重要的牛腿应作为专门课题来验算,111,112,113,114,115,二、连续体系梁桥连续梁桥以其整体性好、结构刚度大、变形小、抗震性能好、主梁变形挠曲线平缓、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到了迅速的发展。普通钢筋混凝土连续梁桥适用跨径2025m预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力，其适用跨径在60150m。1）等截面连续梁桥,116,等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式高跨比一般为1/151/25(顶推施工为1/121/17),117,（3）适用范围等截面连续梁一般适应以下情况：桥梁一般采用中等跨径，以4060m为宜(国外也有达到80m跨径者)，这样可以使主梁构造简单、施工快捷。立面布置以等跨径为宜，可以简化构造，统一模式，有时也可以采用不等跨径布置。适应于有支架施工、逐孔架设施工、移动模架施工及顶推法施工。,118,119,2）变截面连续梁桥（1）力学特点,120,121,（2）构造特点变截面大跨径预应力混凝土梁桥，边跨一般为中跨的0.60.8倍,边跨为中跨的0.5倍以下，端支点上将出现较大的负反力，必须在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重以消除负反力支点截面梁高约为(L/16L/18)(L为中间跨跨长)较为适宜，一般不小于L/20，跨中梁高中约为支点(1/1.51/2.5)。变高度的梁底曲线可采用1.52次抛物线,122,（3）适用范围当连续梁的主跨跨径达到50m及其以上；适合悬臂浇筑和悬臂拼装两种施工。大跨径预应力混凝土连续梁桥采用悬臂法施工时，存在墩梁临时固结和体系转换的工序，结构稳定性应予以重视，施工较为复杂；此外，连续梁桥跨径增大后，主墩需要布置大型橡胶支座，其使用养护和更换成为一个重要的问题，而且经济性也在下降。,123,124,125,2连续刚构桥1）力学特点大跨径连续刚构桥结构的受力特点主要为：梁体连续，基础、墩、梁三者固结为一个整体共同受力。由于墩梁固结共同参与工作，连续刚构桥的由活载引起的跨中正弯矩较连续梁要小，因而可以降低跨中区域的梁高，并使恒载内力进一步降低,126,单墩与双薄壁墩,127,2）构造特点连续刚构桥，边跨和主跨的跨径比值在0.50.692之间，大部分比值在0.550.58之间。主梁一般采用变截面箱梁，箱梁根部截面的高跨比一般为1/161/20，其中大部分为1/18左右，也有少数桥梁达到或低于1/20。跨中截面梁高通常为支点截面梁高的1/2.51/3.5，略小于连续梁的跨中梁高,128,桥墩连续刚构桥桥墩的水平抗推刚度宜在满足桥梁施工、运行稳定性要求的前提下尽量地小。竖直双肢薄壁墩竖直单薄壁墩V形墩(或Y形柱式墩),129,3）适用范围连续刚构桥常用于大跨、高墩的结构中，一般70米以上就可以考虑这种桥型。连续刚构桥的主梁连续，具有连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又有T构不须设大吨位支座的优点，同时避免了连续梁(存在临时固结和体系转换)和T构(存在伸缩缝问题)两者的缺点，养护工作量小。此外，连续刚构施工稳固性好，减少或避免边跨梁端搭架合龙的难度。,130,3横截面形式和尺寸1）板式和T形截面,131,实体截面多用于中小跨径，且多配以有支架现浇施工，此时支点板厚为(1/161/20)，变截面板跨中板厚为支点的1/1.21/1.5倍。空心截面常用于跨径1530m的连续梁桥，板厚一般为0.81.5m，亦以有支架现浇为主。T形截面常用于预制架设施工，并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。常用跨径为2550m，梁高一般取1.32.6m。,132,2）箱形截面当连续体系梁桥的跨径超过4060m或更大时，主梁一般采用箱形截面，其构造布置灵活，适用于有支架现浇施工、逐孔施工、悬臂施工等多种施工方式，常用的箱形截面有单箱单室、单箱双室和分离式双箱单室等几种，以第一种应用得较多。单箱单室截面的顶板宽度一般小于20m；单箱双室的顶板宽度约为25m左右；双箱单室的可达40m左右。一般来说，等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。,133,134,腹板及顶、底板厚度顶板满足横向抗弯及纵向抗压要求一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制,可参考表2-1-5确定。腹板主要承担剪应力和主拉应力一般采用变厚度腹板，靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。,135,腹板的最小厚度应考虑预应力钢筋束的布置和混凝土浇筑的要求，一般的设计经验为：(a)腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用20cm；(b)腹板内有预应力束筋管道布置时，可采用2530cm；(c)腹板内有预应力束筋锚固头时，则采用35cm。,136,顶板与腹板接头处设置梗腋承托，可提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减小扭转剪应力和畸变应力。,137,底板满足纵向抗压要求.底板厚度与主跨之比宜为1/1401/170，跨中区域底板厚度则可按构造要求设计，一般为0.220.28m。一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚横隔板一般在支点截面设置横隔板,138,4预应力筋布置连续梁主梁的内力主要有三个：即纵向受弯、受剪以及横向受弯。通常所说的三向预应力就是为了抵抗上述三个内力。纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪，竖向预应力抵抗受剪，横向预应力则抵抗横向受弯。预应力数量和布筋位置都需要根据结构在使用阶段的受力状态予以确定，同时，也要满足施工各阶段的受力需要。施工方法不同，施工阶段的受力状态差别很大，因此，结构配筋必须结合施工方法考虑。,139,140,1）纵向预应力筋预应力混凝土连续梁桥中纵向预应力筋的布置方式有多种多样，与所采用的施工方法以及预应力筋的种类等有密切的关系。a)表示采用顶推法施工的直线形预应力筋布置方式。上、下的钢筋束使截面接近轴心受压，以抵抗顶推过程中各截面承受的正负弯矩的交替变化。待顶推完成后，再在跨中的底部和支点的顶部增加局部预应力筋，用来满足运营荷载下相应的内力要求。有时按设计还在跨中的顶部和支点附近的底部设置局部的施工临时钢筋束，待顶推完成后即予卸除。,141,b)示出采用先简支后连续施工方法的预应力钢筋布置方式。待墩上接缝混凝土达到规定强度后，用设置在接缝顶部的局部预应力钢筋来建立结构的连续性。c)和d)表示为采用悬臂施工方法的预应力筋布置方式。梁中除了正弯矩区和负弯矩区各需布置顶部和底部预应力筋外，在有正、负弯矩的区段内，顶、底板中均需设置预应力筋。图c)