《桥梁工程》(南京理工大版)第2篇第1至2章A 梁式桥和板式桥设计

1、第二篇 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 Part 2 RC & PC beam bridge 第一章 Chapter 1 梁式桥概述 Introduction of the beam bridge BRIDGE ENGRG PART II Chapter 1 梁式桥概述 Introduction of the beam bridge 1.1 Classification 类型的划分 （1）按承重结构的静力体系划分按承重结构的静力体系划分 Classification based on the structural system 简支梁桥简支梁桥 Simple supported beam 连续

2、梁桥连续梁桥 bridgeContinuous beam bridge 悬臂梁桥悬臂梁桥 Cantilever beam bridge Development on the structure 结构体系的演变 简支梁 Simple supported beam Span increasing 跨度增加 q l ql2/8 ql2/8 ql2/8 连续梁 Continuous beam 悬臂梁 Cantilever beam 1.1 Classification 类型的划分 （1）按承重结构的静力体系划分按承重结构的静力体系划分 Classification based on the struc

3、tural system （2）按承重结构的截面形式划分按承重结构的截面形式划分 Classification based on the structural section n板桥板桥 n肋板式梁桥肋板式梁桥 n箱形梁桥箱形梁桥 Chapter 1 梁式桥概述 Introduction of the beam bridge 截面形式的演变截面形式的演变 Evolution of the section 实心板 Solid slab 肋板 Slab with ribs 空心板 Slab with hollow T形梁 T beam 箱梁 Box girder Span increasing 跨

4、度增加 Chapter 1 梁式桥概述 Introduction of the beam bridge Chapter 2 第二章 梁式桥设计要点与构造 Outline on the design and construct of beam bridge Part 2 RC & PC beam bridge 第二篇 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 BRIDGE ENGRG PART II 1.1简支体系 Simple-supported structure 1.1.1简支板桥简支板桥 Simple-supported slab bridge n建筑高度小建筑高度小 Height n外形简单，施

5、工安装简便外形简单，施工安装简便 Form n跨径不宜过大跨径不宜过大 Span 种 类 Type跨径（m） Span 板厚（m） Thickness 实心板 SolidRC 8m0.160.36 装配式空心板 Hollow slab RC 6130.40.8 PC 8160.40.7 简支板的构造尺寸简支板的构造尺寸 Dimension of Simple-supported slab 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.1.简支体系 Simple-supported structure 1.1.2简支梁桥简支梁桥 Simpl

6、e-supported beam bridge Type 种 类Span 跨径 l（m） Height 梁高（m） Prefabricated 装配式 RC 820(1/111/18) l PC2040(1/151/25) l 简支梁的构造尺寸简支梁的构造尺寸 Dimension of Simple-supported beam 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge R C Span (m)10131620 Height (m)0.80.90.91.01.01.11.01.3 P C Span (m)25303540 Height (

7、m)1.251.451.651.752.02.3 Standard dimension of simple-supported beam 标准图简支梁的构造尺寸 1.1. Simple-supported structure 简支体系 1.1.2 Simple-supported beam bridge 简支梁桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 cantilever beam system 悬臂体系 1.2.1 RC cantilever beam bridge 钢筋混凝土悬臂梁桥 T section T形截面 h =

8、(1/121/20) l H = (1.01.5)h Box girder 箱形截面 h = (1/201/35) l H = (1.01.5)h nSingle span with two cantilevers 单孔双悬臂梁桥 T section T形截面 lx=(0.30.4) l Box girder 箱形截面 lx=(0.40.6) l H h llxlx 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system 悬臂体系 nThree span with cantilevers and a

9、 hang Beam n三跨带挂梁单悬臂梁桥 l1=(0.60.8) l lg=(0.40.6) l h=(1/121/20) lg H=(1.51.8) h H h l l1l1 lg 1.2.1 RC cantilever beam bridge 钢筋混凝土悬臂梁桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system 悬臂体系 nMulti-span with double cantilevers and hang beams 多跨带挂梁双悬臂梁桥 l1=(0.750.8) l lg=(0.

10、50.6) l ll1 lg H h l lg 1.2.1 RC cantilever beam bridge 钢筋混凝土悬臂梁桥钢筋混凝土悬臂梁桥 T section T形梁 Box girder 箱形梁 h=(1/121/20) l h=(1/121/20) l H=(1.51.8) h H=(1.01.5) h 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system 悬臂体系 1.2.2 PC cantilever beam bridge 预应力混凝土悬臂梁桥 PC cantilever be

11、am bridge is more suitable for large span of more than 50m 跨度超过50m以上，采用预应力混凝土悬臂梁桥更合理。 l1=(0. 50.8) l h=(1/201/25) l lg=(0.20.4) l H=(1.01.5) h ll1 lg H h l lg 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system 悬臂体系 由于施工阶段的受力与结构使用状态下的受力的一致性，由于施工阶段的受力与结构使用状态下的受力的一致性， T形刚构桥常是经济

12、的方案。形刚构桥常是经济的方案。 n 全桥的全桥的T形单元尺寸尽可能相同，形单元尺寸尽可能相同， 以简化设计与施工；以简化设计与施工； n T形刚构的布置应尽可能对称，以避免形刚构的布置应尽可能对称，以避免T形刚构的桥墩承受形刚构的桥墩承受 不平衡弯矩。不平衡弯矩。 1.2.3 PC rigid-frame bridge 预应力混凝土T形刚构桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system 悬臂体系 Structural arrangement of rigid-frame刚构的布置形式：

13、 1.2.3 PC rigid-frame bridge 预应力混凝土T形刚构桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.2 Cantilever beam system悬臂体系 T形刚构支点、跨中梁高与跨径的关系： n 带铰T形刚构 l100m H=(1/141/22) l h=(0.200.4) H 且h 1.0m n 带挂梁T形刚构l100m H=(1/171/21) l h=(0.200.4) H 且h 1.5m 1.2.3 PC rigid-frame bridge 预应力混凝土T形刚构桥 1 梁式桥的立面布置 Eleva

14、tion arrangement for beam bridge 1.3 Continuous beam system 连续体系 nMid-span 中间跨 l =8 14m nSide-span 边跨（ 0.70.8）l nHeight on mid-span section跨中截面高 h= (1/181/30)l nHeight on supported section支点截面高 H =(1.21.5)h 1.3.1 Continuous slab bridge 连续板桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for beam bridge 1.3 Contin

15、uous beam system 连续体系 不等跨变截面连续梁布置（以三跨为例） n边跨（ 0.60.8）l 支架施工可取0.8l 悬臂施工可取 0.65l n折线形变截面 支点截面高 H =(1/161/20)l，跨中截面高 h= (1/221/28)l n曲线形变截面 支点截面高 H =(1/161/20) l，跨中截面高 h= (1/301/50)l 等跨等截面连续梁布置 n截面高 h =(1/151/30)l ，常用 h= (1/181/20)l 1.1.1 Continuous beam bridge连续梁桥 1 梁式桥的立面布置 Elevation arrangement for

16、beam bridge 2 design and construct of the slab bridge 板桥的设计与构造 2.1 form of the simple-supported slab bridge 简支板桥的构造 Section of slab 板桥的截面形式 Solid 实心板 Irregular shape 异形板 Integral 整体式 Assemble 装配式 Solid 实心板 Hollow 空心板 (1) Reinforcement detail 配筋构造配筋构造： n主筋不小于主筋不小于 12mm720cm 且两侧边缘板带的主钢筋数且两侧边缘板带的主钢筋数 量

17、量，宜较中间宜较中间2/3板宽范围内板带增加板宽范围内板带增加15% n分布筋不小于分布筋不小于 6 mm25cm n保护层厚度不小于保护层厚度不小于2cm n深入支点的主筋总量不少于跨中主筋总量的深入支点的主筋总量不少于跨中主筋总量的1/4，且间距不，且间距不 少于每米少于每米3根根 2.1.1 Cast-in-site slab bridge 整体式板桥 2.1 Construct of the simple-supported slab bridge 简支板桥的构造 2.1.1 Cast-in-site slab bridge 整体式板桥 （2）实例）实例 A case 标准跨径标准跨径

18、6m，桥面净宽，桥面净宽-7m+2x0.2m,汽车汽车-20级，挂车级，挂车-100 2.1 Construct of the simple-supported slab bridge 简支板桥的构造 2.1.2 Construction of the prefabricated slab 装配式板桥的构造 装配式板桥分实心板和空心板装配式板桥分实心板和空心板 标准图实心铰接板标准图实心铰接板 跨径为：跨径为：1.5m、 1.0m， 1.5m， 2.0m， 3.0m， 4.0m， 6.0m和和8.0m 桥面净宽按照老规范有净桥面净宽按照老规范有净-7和净和净-9两种。两种。 2.1 Const

19、ruct of the simple-supported slab bridge 简支板桥的构造 2.1 简支板桥的构造 2.1.2 2.1.2 Construction of the prefabricated slab装配式板桥的构造装配式板桥的构造 标准图实心铰接板实例标准图实心铰接板实例 2.1 Construct of the simple-supported slab bridge 简支板桥的构造 2.1.2 Construction of the prefabricated slab装配式板桥的构造 Transverse connection 装配式板桥的横向联接装配式板桥的横向

20、联接 l企口混凝土铰连接企口混凝土铰连接 l钢板连接钢板连接 企口混凝土铰连接 钢板连接 2.1.1 Static characteristic of the skew bridge斜交板桥的受力特点 力的传递规律 正交简支板 斜交简支板 2.2 Features of the skew bridge 斜交板桥的特点 2.1.1 2.1.1 Static characteristic of the skew bridge 斜交板桥的受力特点斜交板桥的受力特点 受力特点受力特点 斜跨径斜跨径l的简支斜板的纵向主弯矩的简支斜板的纵向主弯矩 比同宽、跨径比同宽、跨径l 的正交简支板之值的正交简支板之

21、值 小，并随斜交角小，并随斜交角的增大而减小；的增大而减小； b b 在与钝角的平分线相垂直的方向上，具有较大的负弯矩，并在与钝角的平分线相垂直的方向上，具有较大的负弯矩，并 随斜交角随斜交角的增大而增大，其分布范围不宽并迅速消减；的增大而增大，其分布范围不宽并迅速消减； 支撑边上的反力很不均匀，在两钝角部分的支座压力要大得支撑边上的反力很不均匀，在两钝角部分的支座压力要大得 多，而锐角处反力较小，甚至出现负反力（上翘）；多，而锐角处反力较小，甚至出现负反力（上翘）； l 2.2 Features of the skew bridge 斜交板桥的特点 l 2.1.2 Construction

22、features of the skew slab斜交板桥的构造特点 整体式斜交板 城市板桥l与b 较接近（ l/b 1.3 n当当=2535 ，平行四边形布置；，平行四边形布置； n当当=4060 ，主筋延斜边布置，主筋延斜边布置，分分 布筋布筋两钝角之间垂直于主筋，两钝角之间垂直于主筋，在支撑在支撑 边附近着平行于支撑边；边附近着平行于支撑边； =4060 =2535 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点装配式简支梁桥的构造特点 1.Se

23、ction 截面型式 槽形、T形和箱形。 3.1 Construction features of the prefabricated simple- supported beam bridge装配式简支梁桥的构造特点 槽形截面的特点： n施工稳定性好，安装较方便； n腹板薄，配筋通常只能采用钢筋网片， 难以形成骨架； n钢筋用量相对较多，构件重量较大； n通常采用钢筋混凝土(RC)，适用跨径为 612m。 1. Section 截面型式 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam br

24、idge 装配式简支梁桥的构造特点装配式简支梁桥的构造特点 T形截面的特点： n制造简单； n肋内配筋可以做成钢筋骨架； n整体性较好，接头方便 n施工稳定性差，运输和安装较复杂； n构件在桥面板的跨中接头，对板的受力不利； n采用RC时，适用跨径为4.520m； 采用PC时，适用跨径为2040m； 1. Section 截面型式 跨中接头位置 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点 箱形截面的特点： n抗扭刚度大，偏心荷载下梁的受力较均匀；

25、n横向抗弯刚度大，稳定性好； n制作较复杂，重量相对较大； 1. Section 截面型式 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点 块件划分的原则块件划分的原则 （1）技术可行：预制、吊装、运输条件）技术可行：预制、吊装、运输条件 （2）受力较小：接缝的位置）受力较小：接缝的位置 （3）施工简单：接缝的数量）施工简单：接缝的数量 （4）力求标准化）力求标准化 块件划分方式块件划分方式 （1）纵向竖缝）纵向竖缝 （2）纵向水平缝）纵向水平缝 （3

26、）纵、横向竖缝）纵、横向竖缝 2. 块件划分 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点装配式简支梁桥的构造特点 （1）纵向竖缝 2. 块件划分 A A A-A 延纵向的竖缝 g 恒载应力 Mg + p 活载应力 Mp = g + p 应力总和 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点装配式简支梁桥的

27、构造特点 3.1 Construct characteristic of the simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式简支梁桥的构造特点 （1）纵向水平缝 2. 块件划分 A A g 恒载应力 Mg A-A 延纵向的水平缝 + p 活载应力 Mp p = g + p 应力总和 p 主梁布置 横隔梁布置 3.2.1 构造布置 b l/2l/2 l/4l/4 b 端横隔板中横隔板1/4横隔板 A A A-A B B B-B 3.2 design and construct of simple-supported and fabrica

28、ted RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 主梁及横隔梁布置实例 3.2.1 构造布置 3.2 design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 主梁 3.2.2 截面尺寸的拟定 边梁中梁 1518cm h= (1/111/16)l h=3/4h R A 68cm h/12 150220cm 3.2 design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简

29、支梁桥 横隔板 3.2.2 截面尺寸的拟定 横隔板 16cm 梁 高 h=3/4h R 14cm 3.2 design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 n 主筋 n 主筋的弯起 n 分布钢筋 n 其它构造钢筋 n 保护层 3.2.3 钢筋构造 3.2 design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 干接头 湿接头 3.2.4 装配式主梁的连接构造 3.2

30、design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 n湿接头实例 3.2.4 装配式主梁的连接构造 连接前 连接后 3.2 design and construct of simple-supported and fabricated RC beam bridge 装配式钢筋混凝土简支梁桥 n 端部梁肋加厚 n 梁肋下部加宽成马蹄形 n 翼缘板加宽 3.3.1 构造布置 3.3 design and construct of simple-supported and fabric

31、ated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 n 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 3.3.2 截面尺寸拟定 P P h x=0 s=0 1/3h 1/3h 1/3h 核心距 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 n 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： 3.3.2 截面尺寸拟定 P h e P M e = M / P 3.3 design and construct of s

32、imple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 n 施工阶段-施加预应力 3.3.2 截面尺寸拟定 e Ny -Ny e h Ny + Mg1 e e= Mg1 / Ny e Ny ku 下核心点 一期恒载 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 n运营阶段 3.3.2 截面尺寸拟定 e - + Mg2 +Mp 二期恒载及活载 Ny e- Mg1 h Ny - Ny e=ko+ku= (

33、Mg2 + Mp ) / ( Ny - Ny ) e e ku 上核心点 ko Ny - Ny Ny - Ny 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 结论 n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 / Ny Ny e= Mg1 n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 )(

34、ko+ky)= (Mg2 + Mp ) 3.3.2 截面尺寸拟定 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 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。 3.3.2 截面尺寸拟定 h b1 b nh=（1/16 1/18 ）l nh=（0.150.2） h nb=1.82.3m nb=0.140.18m nb1=(2.03.0) b n马蹄区管道保护

35、层厚度6cm n马蹄面积不宜少于全截面的10%12% b h 45 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 （1）纵向预应力筋布置 上、下限心点和索界 3.3.3 配筋特点 h =(Ny Ny) 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 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁

36、桥 （1）纵向预应力筋布置 上、下限心点和索界 3.3.3 配筋特点 上限心点 下限心点 Co Cu Mg1 M=Mg1+Mg2+Mp Mg1 / Ny M / Ny 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 n 纵向预应力筋的布置 3.3.3 配筋特点 n 纵向预应力筋的重心线布置 在索界以内，是最常用的形式 n 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 n 直线预应力筋布置，适合先 张

37、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 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 3.3.3 配筋特点 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。 n 纵向预应力筋的锚固 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混

38、凝土简支梁桥 3.3.4 构造实例 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 3.3.4 构造实例 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应

39、力混凝土简支梁桥 武汉理工大学交通学院 制作：陈小佳 3.3.4 构造实例 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 武汉理工大学交通学院 制作：陈小佳 3.3 design and construct of simple-supported and fabricated PC beam bridge 装配式预应力混凝土简支梁桥 3.3.4 construction site A case 构造实例 Section 3 design and construct

40、 of simple-supported and fabricated beam bridge 装配式简支梁桥的设计与构造 1.装配式简支梁桥的构造特点 n截面形式 n块件划分方式 2.装配式钢筋混凝土简支梁桥 n截面尺寸拟定、钢筋构造和连接构造 3.装配式预应力混凝土简支梁桥 n截面尺寸拟定：截面效率指标 n预应力配筋构造：索界与纵向预应力配筋 n预应力筋的锚固 Review of this section 本节回顾 SCHOOL OF TRANSPORTATION, WUT PRODUCED BY：X J CHEN 武汉理工大学交通学院 制作：陈小佳 第四节 连续桥梁和刚构桥和刚构桥 4.1 连续梁桥 4.1.1. 概述 （1）总体布置 (0.60.8)ll (1/301/50)l(1