板梁通用图宣贯材料课件

彭立二007年7月22日在长沙，板式桥梁标准化研究在旧桥型注入新活力，梁桥外形平整，称为旧平桥。 把木头和石梁架在沟谷两岸，做成梁桥。 梁桥结构简单，出现最快。 早在原始社会，我国就有独木桥和几根圆木梁桥。 公元前2100年左右，“禹”治水过河时，传说“禹”觉得是桥”(参照拾遗记 )。 这是用文字写成的传说中最早的原始桥。 春秋战国时代，梁桥发展迅速，单跨度和多跨度木石梁桥已经很普遍。 1972年山东临淄考古首次发现了该时期的梁桥遗迹和桥台遗迹，跨度约为8米。 北魏英道元水经注记录山西汾水有座三十柱、柱径五尺的木柱梁桥，建于春秋晋平公，是古书记载的首座梁桥。 中外着名的渭水三桥位于咸阳故城渭河，建于战国秦昭王时代。 根据水经注，中渭桥全长约525米，宽约13.8米，由接近南京长江大桥汽车道宽的750根木柱桩构成67根桥墩，68根桥孔平均7.72米，中间桥孔达9米。 “魏城朝雨轻尘，客舍青柳色新”(王维)，汉唐时代，魏水三桥是迎来的重要交往场所。 咸阳于20世纪70年代初发掘了唐朝东魏桥遗址，桥宽约20米，规模大，施工精细度在古桥历史上非常罕见。 根据唐六典，天下石柱桥有四座，洛阳天津桥、永济桥、中桥和西安沥桥。 沥桥位于西安东北二十里的灞水，是石柱桥木梁桥。 汉代建桥以来，两千年一直是长安和潼关东的交通喉咙，是古人送行折柳的地方，李白忆秦娥词写作“年年柳色，沥陵伤别”。 1957年改建成公路桥，旧沥桥自古以来就被使用，具有独特的性格。 宋代时期，板式梁桥建设达到新高，其中仅150多年南宋就建成了数十座中型石桥，桥总长达25km，2km以上的长桥有34座。 安平桥，共362洞，桥长5里(2223m )，别名五里桥。 泉州万安桥，俗称罗阳桥，共47孔，桥长890m，宽3.7m。 现代预应力混凝土空心板出现于国外20世纪30年代，用于工程，国内到20世纪60年代才大规模使用空心板。 现在板式桥梁是公路桥梁中最多、最广泛的常用桥型，结构简单，受力明确，可采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构，实心和空心，适应各种形状的弯道、坡道、斜桥，因此广泛应用于高速公路、普通公路和城市桥梁。 特别是在建筑物高度受到限制的条件下，和平原微丘地区的中小跨度桥，由于可以有效降低堤坝的填土高度，因此具有节约土量、减少耕地等优点，特别受欢迎。 板式桥梁上部建筑高度低，预制装配式施工简单，易于实现标准化和工厂施工，产品质量可靠，成本低，易于吊装，其常见跨度为6-20m。 湖南省各国道路板式梁桥数统计分析表明，板梁历史悠久，应用广泛，但受设计理论、计算手段、材料技术、施工技术等因素的制约，长期以来工程病害突出，管理费用高，交通建设持续，难以满足健康发展需求的板底出现纵向、横向裂缝，混凝土剥落桥上桥面连续部发生横向龟裂，普通钢筋、预应力筋腐蚀，表层混凝土脱离碳化空心板支撑台，桥面的伸缩缝被破坏。板式桥梁历史悠久，应用广泛，但受设计理论、计算手段、材料技术、施工技术等因素的制约，长期以来工程病害突出，管理费用高，难以满足交通建设持续、健康发展的需要：板式桥梁的调查与统计数据显示， 目前国内组装板桥最普遍的病害是沿预制安装板间纵向接缝展开的裂缝，该病害在过载现象较严重的省份尤为突出：标准化水平是国家科技和经济发展水平的反映，也是国家技术和管理水平高低的重要指标。 秦始皇统一中国统一欧洲，最基本的工作是标准化。 工程建设标准设计作为标准化的重要组成部分，在保证和加快工程建设速度、保证工程建设质量、推广技术创新成果等方面发挥了极为重要的作用。 公路桥涵标准图的编制作为工程建设标准设计的重要工作之一，从我国解放初期经过几代人的辛苦，陆续编制并发布了数百张标准图，在我国公路建设史上发挥了重要作用，为我国公路事业的健康秩序发展作出了巨大贡献。 也就是说，结构设计应当满足当前的标准、规范要求，充分考虑结构的施工安全和运营安全，结构计算应当采用多种手段，多种方法说明书应当详细准确地阐述设计参数、材料使用、施工技术、质量检测和适应范围等，即、 通用图在满足国内规范的基础上积极认真吸取国内外工程建设的成果经验和失败教训，比现有规范适度进行的施工技术、材料的选择，在考虑现有施工水平、材料供应等实际情况的同时，比现有条件适度进行，引导相关产业技术的进步，即通用图纸制作工程庞大， 要选择优先面广、工程实践要求紧迫、典型内容突破、盲目面向。 跨径6m、8m、10m、13m、16m、20m斜交角00、150、300载荷等级与结构体系道路-级、道路-级：组装式预应力混凝土空心板简支桥面连续体系； 公路级、公路级：组合式钢筋混凝土空心板简支桥面连续系统公路-级：组合式预应力混凝土空心板简支结构连续系统。 路基宽度8.5、10.0、12.0m； 211.25、212、212.75、213.5、216.5和216.75米。 预应力混凝土路板桥梁通用设计图的研制包括：组装式先张法预应力混凝土简支/连续中空板桥上部结构(1.00m板宽)合计4x3x6x3x3x3x3x6=144种箱体组合组装式先张法预应力混凝土简支/连续中空板桥上部结构(1.25m板宽)合计4x3x6 4x3x3 2x3x6=144种箱组合组装式后张法预应力混凝土简支/连续中空板桥上部结构(1.25m板宽)合计4x3x6 4x3x3 2x3x6=144箱组合组装式钢筋混凝土简支板桥上部结构(1 共计3x3x6 3x3x3=81种情况的组合，(1)对于目前板桥运营中广泛反映的刚性小的问题，新版通用图根据原通用图适当增加了板的高度，(2)钢筋混凝土空心板的施工过程中经常出现内模浮起而无法保证顶板厚度的问题，从而导致顶板、 加大底板厚度，对内模形式提出新要求的(3)各种跨度预应力板，其内模采用多边形挖孔，减轻结构自重，减少混凝土用量。倒角大小设定一致，有利于施工标准化、模板通用化；(4)预制预应力混凝土空心板由a级预应力构件设计，加固普通钢筋，保证强度，同时防止空心板出现过大拱，增加结构延展性；(5) 针对板桥运营中大面积存在铰链破损而导致单板受力的现象，增加了板桥横向整体性，优化改进了铰链尺寸、钢筋尺寸等，一是统一采用深铰链形式，二是加大了剪式加固钢筋直径，三是桥面混凝土基础厚度为10cm (道路级) (6)为了保证桥面铺装一体化混凝土与砌块的紧贴，在砌块顶部增设剪切连接钢筋，并且对有利于桥面铺装钢筋网的定位的(7)凸缘的长度为50cm以上的边板进行避碰计算， 在侧板凸缘上方的桥面混凝土的现浇层中加入了短钢筋冲撞回避，(8)使板端捆绑式吊孔的设置形式最佳化，(9)在侧板的凸缘上设置直径1cm的滴水槽，防止雨水顺着侧板的边缘流下而导致板侧面的污染。 一孔简支空心板在各种情况下以主要材料使用量(载荷：道路-I级)为依据的标准和规范公路工程技术标准 (jtg b 01-2003 ) 公路桥涵设计通用规范 (jtgd 60-2004 ) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (jtgd 62-2004 ) 公路桥涵施工技术规范 (jtj 041-2000 ) 预应力混凝土用钢绞线 (jtj 041-2000 ) t5224-2003)公路交通安全设施设计技术规范(jtgd81-2006) )计算的手段和方法结构计算设计单位和研究单位使用不同的计算程序计算，使用的计算程序与MIDAS、GQJS、桥梁博士等手动计算。 预应力控制结构为局部预应力a类构件，先简支后，结构连续系统的负弯区域在普通钢筋受负弯矩的预应力度是最不利的荷载组合，主梁的拉伸应力不超过一定的限制值。 桥面铺装分为二层，下层为100mm，现浇C40混凝土，考虑50mm参与结构受力的上层为沥青混凝土，其厚度与道路级汽车载荷相对应为100mm，与道路级汽车载荷相对应为80mm。 构造重要度系数高速公路和一级公路的桥梁设计采用1.1，二、三级公路的桥梁设计采用1.0。 材料参数混凝土：主梁加C50混凝土，桥面加混凝土加C40，弹性模量分别为3.25104MPa和3.45104MPa，容积重量V=26.0kN/m3。 钢材：普通钢筋采用R235 (元级钢筋)和HRB335 (元钢筋)。 预应力钢筋采用高强度低缓和钢绞线，控制拉伸强度标准值1860MPa、公称直径15.2mm、弹性模量Ep=1.95105MPa、拉伸力1395MPa、拉伸率0.035、拉伸系数0.3。 预应力管用金属波纹管。 环境条件和收缩缓变参数环境条件以ii类考虑，月平均最低气温为-230C、月平均最高气温为340C的温度梯度效果的计算： T1=140C、T2=5.50C； 混凝土收缩系数和缓变在40%RH70%取值，缓变的终极值在预应力束张力取值后1500天。 保存期为6090天(以不利的保存期控制)。计算结果表明，两种结构体系、两种荷载等级的所有跨距、桥宽、斜交角度计算结果表明，正截面抗弯荷载能力、斜截面抗剪荷载能力、使用阶段正截面、斜截面抗裂、钢束最大拉伸应力、混凝土主拉伸、主压应力和施工阶段混凝土压缩应力满足标准要求。 研究结果表明，设计单位采用的结构尺寸、钢筋结果表明，其正截面抗弯承载能力、斜截面抗剪承载能力、使用阶段的正截面、斜截面抗裂、钢束最大拉伸应力、混凝土主拉伸、主压应力、施工阶段的混凝土压缩应力均符合标准。 但是，由于设计计算和讨论计算采用的程序不同，对计算方法、边界条件和程序参数的处理存在一定差异。 讨论计算结果与设计计算结果有一定差异，但总体上符合规范要求。 1 )合理结构型研究：通过实地调查、桥接检测、优化计算等手段，改善了板高、板宽、顶板和腹板厚度、内腔形式和拉深结构等。2 )计算分析方法的研究：运用多种计算理论和分析方法，结合实验和检验成果，提出了新规范下的实用计算方法和不同情况下的横向分布系数。 3 )桥面现浇层参与结构联合受力研究：运用重叠结构原理，结合实桥检测的成果，提出联合受力的力学特征、分析方法和工程措施，在改善结构性能的同时降低了成本。 4 )板端结构受力特性分析研究：运用局部受压破坏原理和有限元空间计算模型，阐述了锚固区的力学特征，说明了病害原因，提出了改进方法。 5 )大悬臂梁边板抗冲击性研究：在强冲击条件下发现悬臂梁板施工危险性，提出相应的解决方案。 6 )施工技术研究：提出了通用性很高的钢制内模，同时证明了吊环吊装的工程缺陷，推荐了可靠的吊装技术钢丝绳吊装。 各种径向空心板的板高为10、13、16、20m预应力板的板高为600、700、800、950mm，6、8、10m钢筋混凝土的空心板的板高为320、420、500mm，顶板和腹板的合理厚度(1)顶板的尺寸根据“新桥规”， 上缘横向受桥面铺装保护，钢筋最小净距为2cm，下缘横向为拉筋净距，内腔因外界条件不太干扰，取3cm。 考虑到桥梁的倾斜方向的要素和钢筋的横向的净距离，上顶板为12cm。 (2)下底板尺寸底板横向布置结构钢筋。 考虑到桥梁的倾斜方向和钢筋横向的净距离，设定为12cm。 (3)腹板尺寸制作综合考虑腹板裂纹的分析和“新规范”负荷的变化，同时考虑到经济合理的原则，适当增加腹板厚度。 空心板的合理宽度现在有国内板宽99、120、124、135、144、148cm种： (根据JTGD60-2004的4.3.1-6条规定，合理的板宽应小于1.3 m；(2)根据一辆汽车的横向配置， 合理的板宽应小于1.8 m；(3)横向分布系数相同时，实现板宽最大化是经济合理的；(4)需要综合考虑施工难度、模板重用和经济性等因素。 综上所述，新的通用图表考虑到125cm选定为预应力混凝土空心板标准宽度的农村道路建设的必要性，钢筋混凝土空心板宽度选定为100cm的现在，100cm板宽先张法台座的应用较多，为了有效利用现有设备，板宽100cm的先张法预应力空心板迁移铰链病害的原因分析和优化措施空心板沿铰链发生纵裂病害的原因有多方面，其中主要是由于设计理论上的理想铰链和实际铰链结构存在差异，其次是施工质量和运营阶段工作条件恶化的原因。 1 )铰刀的实际受力和横向分布计算的基本假说的不同的原因2 )铰刀筋构造的原因3 )铰链材料的原因4 )施工原因5 )运营阶段的要素(1)过载运输上的原因(2)行驶轨迹固定的原因。 铰链病害原因分析及优化措施空心板铰链优化设计的基本思路是加强横向连接： (1)采用深铰链；(2)加强连接钢筋；(3)加强块板粘结性能；(4)加强桥面铺装；(5)改进铰链材料；(6)改进铰链施工工艺。 公用图制作采用常规设计计算方法进行结构计算。 常规计算采用专业桥梁计算软件进行桥梁博士综合程序等计算，该方法具有使用方便、效率高的特点。 桥梁博士软件属于平面杆系结构计算软件，在新的设计标准下，为了比较常规计算方法的结果与模拟结构实际空间受力情况的计算结果之间的差异，研究采用梁格法构建了简支板梁桥的Ansys有限元模型，分析计算了简支板梁的静力横向分布影响线，计算了静力横向分布公用图制作采用常规设计计算方法进行结构计算。 常规计算采用专业桥梁计算软件进行桥梁博士综合程序等计算，该方法具有使用方便、效率高的特点。桥梁博士软件属于平面杆系结构计算软件，在新的设计标准下，为了比较常规计算方法的结果