02钢筋溷凝土梁式桥.ppt

1,第二章钢筋混凝土梁式桥,第一节桥面构造第二节板桥和装配式T形梁桥构造第三节钢筋混凝土梁式桥内力计算第四节计算示例,下篇桥梁工程,2,第一节桥面构造,3,桥面铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、照明灯柱、伸缩缝,横剖面示意图,4,作用：防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分散作用。材料：水泥混凝土、沥青混凝土(510cm)沥青表面处治、泥结碎石(1020cm),一、桥面铺装（桥面保护层）,5,桥面铺装示意图,6,桥面铺装一般不作受力计算，但其重量需计入永久作用中；如果在施工中能确保混凝土铺装层与行车道板紧密结合成整体,则铺装层混凝土（除去磨耗层12cm厚外）可以计算在行车道的厚度内和行车道板共同受力。混凝土的标号应不低于桥面板的混凝土标号；为使水泥砼铺装层具有足够的强度和整体性，一般要在混凝土中设置直径为68mm的钢筋网。,注意的几个问题：,7,二、桥面防水、排水设施,防水设施采用防水混凝土；,贴式防水层“三油二毡”，厚12cm。在桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；桥面横向两侧应伸过缘石底面，从人行道与缘石砌缝里向上叠起10cm。,8,排水设施桥面纵坡2%，桥长50m，可不设泄水管桥面纵坡2%，桥长50m，每隔1215m设一个泄水管桥面纵坡2%，每隔68m设一个泄水管,泄水管：过水面积不小于23cm2/m2；桥两侧对称或交错排列；距缘石距离不大于50cm。,9,在人行道下面设置泄水管,10,三、伸缩缝,保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩、徐变等影响下能自由变形使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞减小车辆通过的噪音,11,12,人行道一般高出行车道0.250.35m，顶面一般铺设20mm厚的水泥砂浆或沥青砂浆作为层面，并作成内倾桥面的排水横坡，坡度1%左右。,四、人行道（安全带）,13,不设人行道的桥上，两边应设高度为0.25m、宽度不小于0.25m的安全带。安全带可做成预制块件或与桥面铺装层一起现浇。现浇的安全带宜每隔2.5m3.0m断开，以免参与主梁受力而破坏。,14,栏杆是保护行人安全的设施，要求坚固耐用；同时有艺术性；常用混凝土、钢筋混凝土、钢、铸铁等材料制作，其高度一般为0.81.2m（标准设计为1.0m），栏杆间距为1.62.7m（标准设计为2.5m）。,五、栏杆（安全护栏）,15,钢筋混凝土墙式护栏,16,组合式桥梁护栏,17,第二节板桥和装配式T形梁桥构造,梁式桥的主要承重结构为板或梁。,一、板桥的构造,预制装配式实心板，跨径一般小于8m，厚0.160.36m空心板，跨径613m，厚0.40.8m；如采用预应力结构，跨径820m,现浇整体式跨径一般小于8m,板厚取（1/121/16）l,18,实心板空心板钢筋混凝土预应力混凝土,优点：构造简单，施工方便，建筑高度小。缺点：受拉区的混凝土不能充分发挥作用，反而增大了结构的自重，当跨度稍大时就显得笨重而不经济。,19,20,二、装配式T形梁桥的构造,桥跨大于810m时，常采用装配式T形梁桥；优点：制造简单，整体性好，接头也方便；组成：主梁、主梁翼板（桥面板）、横隔板；,主梁间距一般为1.52.2m，高度为（1/81/16)l，肋宽约为梁高1/61/7),不小于16cm。,21,横隔板高度约为主梁高度的3/4，或与主梁同高；厚1215cm，间距2.55.0m,22,23,T梁的钢筋布置,24,第三节钢筋混凝土梁式桥内力计算,掌握荷载横向分布系数的概念；掌握铰接板(梁)法的基本原理和方法；熟悉横向分布系数沿桥跨的变化规律；掌握车道荷载内力计算的方法。,基本要求：,25,受力特点：双向受力结构，外荷载由所有板块共同承担，每块板承担的值不同。应如何合理确定各板的设计荷载,26,设计时若能按荷载的最不利位置找出受力最大的板块，则依此设计就能保证每块板的承载力。这样就将双向受力的复杂结构简化为单向受力的简支梁（板），设计工作能大大简化。,由于外荷载是动荷载，并且类型、位置多变，想求受力最大的板块是很复杂的。由结构力学可知，采用影响线可以使工作简化。（纵向影响线解决了纵向移动荷载的最不利加载位置问题）,27,简支梁的弯矩影响线和剪力影响线,跨中截面的弯矩影响线：支座截面的剪力影响线：,28,一、荷载横向分布影响线,当桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参与工作的程度不同。,对多主梁梁桥，荷载横向分布就是指：作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配，或者说各主梁如何分担汽车荷载。下面采用铰接板（梁）法来简化分析当某块板受到荷载P作用时板块间的传力情况。,29,铰接板（梁）法,对用现浇混凝土纵向企口缝连结的装配式板桥和无中间横隔板的T形梁桥，由于块件之间有一定的横向连接构造，但连结刚性又很薄弱，可采用铰接板(梁)法来讨算横向分布系数。,30,取跨径中央峰值处一单位长度的横向板带分析，如下图所示。,利用相邻板在铰缝处的竖向相对位移为零的变形协调条件，可以求得Q1Q4。,铰接板（梁）法,31,把各板的值按比例描绘在各板的下方，并以光滑曲线相连接，就得到：桥梁横截面方向上的各板块所受荷载的变化曲线。,若结构形式、支承条件、材料性质等均不发生改变，按位移互等定理可知:该曲线即为板3的荷载横向分布影响线。,图1P=1作用在3号板时的荷载横向分布曲线,32,桥面净宽小于7米时，按单车道布载。应该如何布载？,33,mc称为构件i的荷载横向分布系数。它表示构件i所承担的最大荷载与车辆轴压力p的比值。,轴压p，轮压p/2；按图示最不利位置布载，则1号板所受最大荷载为：,34,对于由不同数量板构成的桥面板，各板块中部的荷载横向分布影响线坐标目前已有现成表格可查。教材PP.102表2-1为7根主梁的情况,表中值为小数点后的三位数字。,35,为梁中距或板宽度。,表中影响线参数实质是板的抗弯惯性矩I与抗扭惯性矩IT的比值，公式为：,36,铰接板荷载横向分布影响线9-1,37,在桥跨纵向的不同位置，板（梁）间传递竖向剪力的效果是否相同？（跨中、支座）沿桥跨纵向，横向分布系数mc如何确定?,荷载横向分布系数沿桥跨的变化情况,当计算简支梁最大弯矩时，由于跨度内横向分布系数变化不大，一般可取不变的mc进行计算。,38,计算主梁剪力时，需考虑从m0到mc的变化。近似做法：计算铰接梁左端或左半跨L/8、L/4剪力时，在无横梁或仅有一根中横梁的T形梁，从桥左端到L/4处的m按斜线变化，其余取mc。,当有多横梁时，从左桥端到邻近第一根内横梁m为斜线，其余取mc。,39,公路桥涵设计通用规范JTGD602004,当桥梁计算跨度大于150m时，应按规范规定进行纵向折减。,多车道横向折减系数,40,主梁截面由车道荷载产生的内力按下式计算：,二、板（梁）活载内力计算,式中：S所求截面的弯矩或剪力;多车道横向折减系数,mi沿桥纵向与荷载位置对应的横向分布系数；影响线图形面积；yk沿桥纵向与荷载位置对应的弯矩或剪力影响线纵坐标值；,41,为简化，习惯上常将沿桥跨分点作用的横隔梁重量、沿桥横向变厚度分布的铺装层重量、以及作用于两侧的人行道和栏杆等重量,均匀分摊给各主梁（板）承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算恒载是简单的均布荷载。若为了计算精确,也可根据施工安装情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重量像活载计算那样,按荷载横向分布的规律进行分配。,三、板（梁）恒载内力计算,42,设计基本资料1.跨径：标准跨径8.0m，计算跨径7.69m；2.荷载：公路级；人群荷载3kN/m2；3.桥面净宽：行车道净宽7.0m，人行道宽20.75m。4.主要材料：混凝土：预制块件及桥面铺装采用C30，填接缝采用C30小石子混凝土。钢筋：直径12mm用HRB335钢筋(级)，直径12mm用R235钢筋(级)。,第四节计算示例,43,设计基本步骤,一、横截面布置二、荷载横向分布系数的计算跨中截面（根据值查表影响线）支点截面三、作用效应计算（最大弯矩、最大剪力）永久作用：行车道板及铺装、人行道板及栏杆等可变作用：汽车、人群荷载作用效应组合,44,四、截面设计五、挠度计算六、裂缝宽度验算七、施工阶段的应力验算,45,桥面横坡由墩台支承面形成。行车道板预制块件厚36cm，每块宽99cm；水泥混凝土铺装厚7cm(其中4cm计入行车道板有效厚度内，3cm作为磨耗层)，沥青表面处治厚2cm。,一、横截面布置,46,本桥系横向铰接，按铰接板法计算。,二、荷载横向分布系数的计算（一）跨中荷载横向分布系数,1.刚度参数计入4cm厚的铺装层厚度，板的有效厚度为40cm。每块板的抗弯惯性矩（按矩形板计算）：,47,抗扭惯性矩：,（注：为矩形截面扭转惯性矩的计算系数，根据b/h的值查教材PP.108表2-2确定。）,板的刚度参数：,48,2.荷载横向分布影响线按横向9块板、刚度参数=0.0331，查“铰接板桥荷载横向分布影响线表”，得到1号5号各板块的横向影响线坐标值，绘制成影响线图。,1号板荷载横向分布影响线,荷载横向分布系数计算？,49,第2、3号板的横向最不利载位同1号板，4、5号板的横向最不利载位如下图:,50,3.各板的跨中荷载横向分布系数,51,为设计和施工方便，各矩形板设计成统一规格，同时考虑到人群荷载与汽车荷载效应相组合，因此，跨中和L/4处的荷载横向分布系数偏安全地取下列数值：,52,复习,1.什么叫荷载横向分布系数？2.如何采用铰接板法计算装配式简支板桥跨中截面的荷载横向分布系数？,铰接板法的主要步骤：,荷载横向分布系数:,计算简支板的截面抗弯惯性矩I、抗扭惯性矩IT和刚度参数；,根据刚度参数，查铰接板i的荷载横向分布影响线竖坐标，绘制荷载横向分布影响线图形；,对于板i，按最不利载位进行加载，各载位处影响线纵坐标之和为。则：,53,1.汽车荷载（支点截面）汽车后轮通过铺装层及磨耗层后传至行车道板顶面的横桥向分布宽度为：,（二）支点截面荷载横向分布系数,故最不利情况为一个车轮全部位于一块板上，即汽车荷载在支点处的横向分布系数为,54,2.人群荷载及人行道板荷载（支点截面）在支点处，人群荷载及人行道板只位于边板上，不影响其他行车道板，即:不与汽车荷载发生叠加。因此:在4号板的支点截面处，人群及人行道板荷载的相应横向分布系数为：,55,（三）横向分布系数沿桥跨的变化（绘图）,56,1.行车道板及铺装自重预制行车道板0.3625.0=9.0kN/m2混凝土铺装0.0724.0=1.68kN/m2沥青表面处治0.0222.0=0.44kN/m2g1=111.12=11.12kN/m,三、作用效应计算（一）永久作用效应计算,2.人行道板及栏杆自重（考虑横向分布系数）按常用构造及尺寸计算，取每侧人行道板及栏杆的荷载集度为：g2=5kN/m,57,3.永久作用效应,58,1、公路级汽车荷载（车道荷载效应）均布荷载：集中荷载：,（二）可变作用效应计算,当计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，即计算剪力时：,59,按桥规：车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。,60,跨中截面：内力影响线及加载图,跨中弯矩=？跨中剪力=？,61,1/4跨（本例不计算）,62,支座截面：,63,大作业（考核）：,将例题的汽车荷载改为公路级，