第四章.装配式简支梁桥的设计与构造

4-1装配式简支梁桥的构造类型概念：构造类型：涉及主梁截面形式、横隔梁布置、块件划分方式、块件的连结集整几方面,第四章装配式简支梁桥的设计与构造,基本截面类型：形、T形（包括带与不带马蹄两种）和箱形三种,一、装配式简支梁桥的截面形式,4-1装配式简支梁桥的构造类型,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612m。,槽形截面的特点：,4-1装配式简支梁桥的构造类型,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4.520m；采用PC时，适用跨径为2040m；,跨中接头位置,4-1装配式简支梁桥的构造类型,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；,箱形截面的特点：,4-1装配式简支梁桥的构造类型,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,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,（1）纵向竖缝划分,二、块件的划分方式,4-1装配式简支梁桥的构造类型,（1）纵向竖缝,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,（1）纵向水平缝,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,（2）纵向水平缝划分组合式梁桥,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,（3）纵、横向竖缝划分串联梁,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,预应力筋的设置：预留孔道；直接设于底板，张拉锚固后，灌砼保护层。（只适用于箱形和槽形梁段）,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,接缝处理：2.010cm厚砂浆或无筋砼接缝；1mm环氧树脂粘结剂梁段制作（精度高）：全梁预制法（间隔0.16cm钢板）间隔浇筑法,间隔法,4-1装配式简支梁桥的构造类型,二、块件的划分方式,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,主梁布置横隔梁布置,一、构造布置,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,主梁布置横隔梁布置,一、构造布置,b,l/2,l/2,l/4,l/4,b,端横隔板,中横隔板,1/4横隔板,A,A,A-A,B,B,B-B,一、构造布置,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,2.装配式简支T形梁桥：,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,（一）主梁,二、截面尺寸的拟定,边梁,中梁,1518cm,h=(1/111/16)l,h=3/4h,R,A,10cm,h/10,150220cm,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,1.T形梁横截面拟定：,1518cm,h=(1/111/16)l,不应小于10cm,h/10,翼缘板一般采用变厚形式，其厚度随主梁间距而定，边缘厚度不小于10cm；当板间采用横向整体现浇连接时，悬臂端厚度不应小于14cm；主梁间距小于2.0m的铰接梁桥，板边缘厚度可采用12cm(铺装不受力）或10cm（铺装受力）；主梁间距大于2.0m的刚接梁桥，桥面板的跨中厚度一般不小于15cm，边缘板边厚度不小于14cm。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,1820cm,h=(1/141/25)l,h/10,下马蹄面积占截面总面积的1020；马蹄总宽度约为肋宽的24倍，并注意马蹄部分斜坡区管道保护层不宜小于60mm；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。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,二、截面尺寸的拟定,R,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,横隔梁,1820cm,梁高h,h=3/4h,1618cm,主梁,横隔梁的作用：保证各根主梁连接成整体端部横隔梁一般与主梁同高；内横隔梁为主梁肋高度的0.70.9倍；为便于施工，通常作成上宽下窄形式；横隔梁中部可挖空，以减小其自重和利于施工；端横梁必须设置，跨内横隔梁将随跨径的大小每隔5.010.0m设置一道。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,（三）主梁翼板尺寸1、宽度：一般比主梁中距小2cm。2、厚度：应满足强度和构造尺寸的要求，通常做成变厚度。根部厚度应1/10h；端部有两种处理方法。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,简支梁桥适用跨径及特性参数,标准图简支梁的构造尺寸,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,1、主梁钢筋种类：主筋抵抗拉力；架立钢筋固定箍、斜筋，形成骨架斜钢筋抗剪；箍筋抗剪分布钢筋防裂等。,三、主梁钢筋构造,（一）一般构造,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,.公预规对梁钢筋构造要求9.3.10钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过。两外侧钢筋，应延伸出端支点以外，并弯成直角，顺梁高延伸至顶部，与顶层纵向架立钢筋相连。两侧之间的其他未弯起钢筋，伸出支点截面以外的长度不应小于10倍钢筋直径（环氧树脂涂层钢筋为12.5倍钢筋直径），R235钢筋应带半圆钩。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,钢筋混凝土梁主筋净距及保护层：,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,9.3.13钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm且不小于1/4主钢筋直径的箍筋，其配筋率对R235钢筋不应小于0.18%，HRB335钢筋不应小于0.12%。箍筋间距不应大于梁高的1/2且不大于400mm；当所箍钢筋为按受力需要的纵向受压钢筋时，不应大于所箍钢筋直径的15倍，且不应大于400mm。在钢筋绑扎搭接接头范围内的箍筋间距，当绑扎搭接钢筋受拉时不应大于主钢筋直径的5倍，且不大于100mm；当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋直径的10倍，且不大于200mm。在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距离处。梁与梁或梁与柱的交接范围内可不设箍筋；靠近交接面的一根箍筋，其与交接面的距离不宜大于50mm。,3.公预规对梁钢筋构造要求：,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,焊接钢筋骨架焊缝尺寸：,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,关于焊接钢筋注意事项：钢筋混凝土梁采用多层焊接钢筋时，可用侧面焊缝使之形成骨架。侧面焊缝设在弯起钢筋的弯折点处，并在中间直线部分适当设置短焊缝；焊接钢筋骨架的弯起钢筋，除用纵向钢筋弯起外，亦可用专设的弯起钢筋焊接；斜钢筋与纵向钢筋之间的焊接，宜为双面焊缝，其长度应为5倍钢筋直径，纵向钢筋之间的短焊缝应为2.5倍钢筋直径；当必须采用单面焊缝时，其长度应加倍；焊接骨架的钢筋层数不应多于6层，单根钢筋直径不应大于32mm；焊接钢筋骨架中，多层主钢筋是竖向不留空隙用焊接方式连接的，其叠高一般不宜超过（0.150.2)h，h为梁高。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,2、翼缘板配筋受力钢筋：上缘，d10mm，5根/m分布钢筋：d6mm，间距25cm，S单位板宽（分布钢筋）15%S单位板宽（主钢筋）,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,横隔梁配筋,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,1、接头要求（1）足够的强度；（2）不致因反复的冲击作用发生松动,四、装配式主梁的联结构造,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,5.T梁桥面板横向连接：,焊接接头：翼缘板间用钢板连接，接缝处铺装混凝土内放置上下两层钢筋网。,湿接接头：通过一定措施将翼缘板伸出钢筋连成整体，在接缝铺装混凝土内再增补适量加强钢筋。,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,（4）翼板处的企口铰联结,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,6.T梁横隔梁横向连接：,钢板焊接连接扣环连接,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,4-2装配式钢筋混凝土简支梁桥,端部梁肋加厚梁肋下部加宽成马蹄形翼缘板加宽,一、构造布置,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,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,（一）截面效率指标,P,P,h,x=0,s=0,1/3h,1/3h,1/3h,核心距,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,截面上受弯矩和轴向力作用时,弯矩的作用等效于轴向力上移一段距离：,P,h,e,P,M,e=M/P,（一）截面效率指标,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,施工阶段-施加预应力,e,Ny,-,Nye,h,Ny,e,（一）截面效率指标,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,运营阶段,e,-,+,Mg2+Mp,二期恒载及活载,Nye-Mg1,h,Ny-Ny,e=ko+ku=(Mg2+Mp)/(Ny-Ny),e,e,ku,上核心点,ko,Ny-Ny,Ny-Ny,（一）截面效率指标,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,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；e=Mg1/NyNye=Mg1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；ko+ky=(Mg2+Mp)/(Ny-Ny)(Ny-Ny)(ko+ky)=(Mg2+Mp),（一）截面效率指标,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,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。一般地说，腹板愈薄，值也愈大；马蹄愈小，翼缘愈宽，则形心位置越高。,（二）主梁高度和细部尺寸,h,b1,b,h=（1/161/18）lh=（0.150.2）hb=1.82.3mb=0.140.18mb1=(2.03.0)b马蹄区管道保护层厚度6cm马蹄面积不宜少于全截面的10%12%,b,h,45,二、截面尺寸,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,（一）纵向预应力筋布置上、下限心点和索界,三、配筋特点,h,=(NyNy),ft,Co,Ny,k,上限心点,Cu,Ny,ft,下限心点,张拉阶段,运营阶段,抗拉极限强度,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,上限心点,下限心点,Co,Cu,Mg1,M=Mg1+Mg2+Mp,Mg1/Ny,M/Ny,（一）纵向预应力筋布置上、下限心点和索界,三、配筋特点,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,（一）纵向预应力筋的布置,纵向预应力筋的重心线布置在索界以内，是最常用的形式,纵向预应力筋的重心线布置在索界以上，预应力筋的弯起角度较大，可提高梁的抗剪能力，但摩擦引起的预应力损失较大,直线预应力筋布置，适合先张法施工。预应力筋布置在索界以下，放张时梁端上部容易开裂,三、配筋特点,钢筋种类：纵向预应力筋、架立钢筋、箍筋、水平分布筋、局部应力筋及其他构造钢筋,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,弯起：实际设计中，通常在三分点四分点将预应力筋弯起弯起曲线形状：圆弧形、抛物线形、悬链线形弯起的曲率半径：采用钢丝束、钢铰线时一般4m预应力筋在跨中横截面内的布置原则（1）中心尽量靠下；（2）尽量相互靠拢；（3）腹板中线处适量布置。,（一）纵向预应力筋的布置,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,纵向预应力筋布置及张拉：,（1）钢束竖向坐标值为梁底至钢束重心的距离；（2）钢绞线采用s15.2mm，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，张拉控制应力con=0.75fpk；（3）预制梁混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的85%且龄期不少于7d后，方可张拉预应力钢束；（4）钢束张拉时两端对称、均匀张拉，采用张拉力和引伸量双控；(5)安装锚垫板时，应保证锚固面与钢束垂直。,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,纵向预应力筋的锚固,锚固位置局部应力集中，锚具在两端的布置因遵循“分散”“均匀”“对称”的原则并配置一定的加强钢筋，后张法构件张拉力一般较大，还需设钢套筒和钢垫板。,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,9.4.1预应力混凝土梁当设置竖向预应力钢筋时，其纵向间距宜为5001000mm。预应力混凝土T形、I形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于10mm和12mm的箍筋，且应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm；自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，应采用闭合式箍筋，间距不应大于100mm。在T形、I形截面梁下部的马蹄内，应另设直径不小于8mm的闭合式箍筋，间距不应大于200mm。此外，马蹄内尚应设直径不小于12mm的定位钢筋。,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,3.3.4构造实例,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,3.3.4构造实例,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,3.3.4构造实例,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,A构造实例,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,（二）纵向预应力筋的锚固1、先张法的锚固,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,锚固构造措施：（1）端截面加宽，加宽长度20d预（2）锚固区配足够的封闭式箍筋或螺旋筋（3）钢丝直径较大时，可轧成波浪形或用横向销筋座成“锚结”,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,2、后张法的锚固：锚具附近有很大的压应力及拉应力（劈裂力）,4-3装配式预应力混凝土梁桥构造,构造措施：锚固区（约等于梁高的范围）内设置：（1）加强钢筋网；（2）