桥梁知识讲座5

1、桥梁设计概念知识讲座第第5 5讲讲 混凝土技术及钢筋构造混凝土技术及钢筋构造周口鑫通公路设计院2011年3月钢筋混凝土结构：是由钢筋混凝土结构：是由钢筋和混凝土两种材料钢筋和混凝土两种材料组成。组成。钢筋是一种抗拉性能很钢筋是一种抗拉性能很好的材料，混凝土具有好的材料，混凝土具有较高的抗压强度，而抗较高的抗压强度，而抗拉强度很低。拉强度很低。钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构优点：在混凝土材料中占较大比例的是砂、石材料，便于优点：在混凝土材料中占较大比例的是砂、石材料，便于就地取材。混凝土可模性好，可根据需要浇筑成各种形状就地取材。混凝土可模性好，可根据需要浇筑成各种形状的构件。同时，合理的利用了钢

2、筋和混凝土两种材料的受的构件。同时，合理的利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能，结构的整体性、耐久性较好。施工简单。力性能，结构的整体性、耐久性较好。施工简单。缺点：自重大、抗裂性较差，修补困难。缺点：自重大、抗裂性较差，修补困难。钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构：采用高强度钢筋和高强度混凝土材料，预应力混凝土结构：采用高强度钢筋和高强度混凝土材料，并采用相应张拉钢筋的施工工艺在结构构件中建立预加力的并采用相应张拉钢筋的施工工艺在结构构件中建立预加力的结构。结构。优点：采用了高强度材料和预应力工艺，节省了材料，减小优点：采用了高强度材料和预应力工艺，节省了材料，减小了构件截面尺寸，

3、进而减轻了构件自重。了构件截面尺寸，进而减轻了构件自重。缺点：高强度材料单价高，施工要求精度高和工艺复杂，要缺点：高强度材料单价高，施工要求精度高和工艺复杂，要求有经验的专业队伍施工。求有经验的专业队伍施工。 预应力混凝土结构预应力混凝土结构根据预应力大小的程度（严格定义为预应力度）将预应力划根据预应力大小的程度（严格定义为预应力度）将预应力划分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。部分预应力混凝分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。部分预应力混凝土又分为土又分为A A类构件和类构件和B B类构件两种情况。类构件两种情况。全预应力混凝土结构：在作用（或荷载）短期效应下，控制全预应力混凝土结构：在

4、作用（或荷载）短期效应下，控制截面受拉边缘不允许出现拉应力。截面受拉边缘不允许出现拉应力。优点：抗裂性能好，刚度大。优点：抗裂性能好，刚度大。缺点：反拱过大，易产生平行于预应力的纵向裂缝，不易恢缺点：反拱过大，易产生平行于预应力的纵向裂缝，不易恢复。复。预应力混凝土结构预应力混凝土结构A A类预应力混凝土构件：在作用（或荷载）短期效应下，控制类预应力混凝土构件：在作用（或荷载）短期效应下，控制截面受拉边缘允许出现拉应力，但应控制拉应力不得超过某个截面受拉边缘允许出现拉应力，但应控制拉应力不得超过某个允许值。允许值。B B类预应力混凝土构件：在作用（或荷载）短期效应下，允许类预应力混凝土构件：在

5、作用（或荷载）短期效应下，允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度加以限制。出现裂缝，但对最大裂缝宽度加以限制。部分预应力混凝土构件一般采用混合配筋方案，配置一定数量部分预应力混凝土构件一般采用混合配筋方案，配置一定数量的预应力钢筋和适量的普通钢筋（又称非预应力钢筋）。的预应力钢筋和适量的普通钢筋（又称非预应力钢筋）。优点：兼顾了预应力混凝土和钢筋混凝土的二者的优点。有效优点：兼顾了预应力混凝土和钢筋混凝土的二者的优点。有效的控制使用荷载作用下的裂缝、挠度与反拱破坏前又具有较好的控制使用荷载作用下的裂缝、挠度与反拱破坏前又具有较好的延性。的延性。优先采用部分预应力结构已成为配筋混凝土的重要发展趋势。优先

6、采用部分预应力结构已成为配筋混凝土的重要发展趋势。预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力的实施按照施工工艺分为：先张法和后张法。预应力的实施按照施工工艺分为：先张法和后张法。预应力的实施方法预应力的实施方法先张法：先张拉钢筋后浇筑构件混先张法：先张拉钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。凝土的施工方法。工序和预应力形成原理：施工工序工序和预应力形成原理：施工工序：首先将预应力钢筋按设计规定的：首先将预应力钢筋按设计规定的张拉力用千斤顶进行张拉，并临时张拉力用千斤顶进行张拉，并临时锚固在张拉台座上，然后浇筑构件锚固在张拉台座上，然后浇筑构件混凝土，待混凝土凝结硬化，并具混凝土，待混凝土凝结硬化，并具有

7、足够的强度后，解除预应力钢筋有足够的强度后，解除预应力钢筋与加力台座之间的联系，利用钢筋与加力台座之间的联系，利用钢筋回缩和混凝土的握裹力对混凝土形回缩和混凝土的握裹力对混凝土形成一定的预压应力，形成预应力混成一定的预压应力，形成预应力混凝土构件。凝土构件。先张法先张法关键技术：预应力钢筋和混凝土的可靠粘结。关键技术：预应力钢筋和混凝土的可靠粘结。优点：生产工艺简单、生产率高、质量容易保证。中小型构件的主优点：生产工艺简单、生产率高、质量容易保证。中小型构件的主要施工方法。要施工方法。缺点：需要大型的预制场地，预应力钢筋不能合理利用，造成浪费缺点：需要大型的预制场地，预应力钢筋不能合理利用，造

8、成浪费。因此先张法构件的跨径一般较小。因此先张法构件的跨径一般较小。先张法先张法后张法：先浇筑构件混凝土后张拉预应力钢筋后张法：先浇筑构件混凝土后张拉预应力钢筋的施工方法。的施工方法。工序和预应力形成原理：预应力钢筋可以先放工序和预应力形成原理：预应力钢筋可以先放在待浇筑混凝土构件的套管内，也可以是后来在待浇筑混凝土构件的套管内，也可以是后来穿进先做好的混凝土管道中。等混凝土浇筑完穿进先做好的混凝土管道中。等混凝土浇筑完成并到达设计张拉强度后，用千斤顶按照设计成并到达设计张拉强度后，用千斤顶按照设计张拉力张拉预应力钢筋，使其伸长，然后用特张拉力张拉预应力钢筋，使其伸长，然后用特制的锚具将钢筋两

9、端锚固在梁端混凝土上，使制的锚具将钢筋两端锚固在梁端混凝土上，使混凝土受到预压应力，形成预应力混凝土构件混凝土受到预压应力，形成预应力混凝土构件。在锚固预应力钢筋之后，预应力钢筋和梁身混在锚固预应力钢筋之后，预应力钢筋和梁身混凝土尚无接触，需要向管道内压注水泥浆，使凝土尚无接触，需要向管道内压注水泥浆，使预应力钢筋和梁身混凝土粘结为一个整体。预应力钢筋和梁身混凝土粘结为一个整体。后张法后张法关键技术：预应力锚固的可靠性关键技术：预应力锚固的可靠性优点：不需要大型的场地和张拉台座，便于现场施工，能合理优点：不需要大型的场地和张拉台座，便于现场施工，能合理的根据构件特性利用预应力钢筋，预应力得到有

10、效发挥。的根据构件特性利用预应力钢筋，预应力得到有效发挥。缺点：需要压浆，增加大量锚具，管道容易堵塞，施工精度高缺点：需要压浆，增加大量锚具，管道容易堵塞，施工精度高，工艺复杂。，工艺复杂。后张法后张法普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度（普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度（钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不应小于其管道公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不应小于其管道直径的直径的1/21/2，且应符合下表规定。，且应符合下表规定。钢筋构造的一般规定钢筋构造的一般规

11、定当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于50mm50mm时，应在保护时，应在保护层内设置直径不小于层内设置直径不小于6mm6mm，间距不大于，间距不大于100mm100mm的钢筋网。的钢筋网。组成束筋的单根钢筋直径不应大于组成束筋的单根钢筋直径不应大于36mm36mm，组成束筋的单根，组成束筋的单根钢筋根数，当其直径不大于钢筋根数，当其直径不大于28mm28mm时不应多于三根，当其直时不应多于三根，当其直径大于径大于28mm28mm时应为两根。束筋成束后的等代直径时应为两根。束筋成束后的等代直径d de e= n d= n d，其中其中n n为组成束筋的钢筋根数，

12、为组成束筋的钢筋根数，d d为单根钢筋直径。为单根钢筋直径。钢筋构造的一般规定钢筋构造的一般规定钢筋的最小锚固长度钢筋的最小锚固长度受拉钢筋的端部弯钩受拉钢筋的端部弯钩箍筋末端应做成弯钩。弯钩角度可取箍筋末端应做成弯钩。弯钩角度可取135135。弯钩的弯曲直。弯钩的弯曲直径应大于被箍受力主筋的直径，且径应大于被箍受力主筋的直径，且R235R235钢筋不应小于箍筋直钢筋不应小于箍筋直径的径的2.52.5倍，倍，HRB335HRB335钢筋不应小于箍筋直径的钢筋不应小于箍筋直径的4 4倍。弯钩平倍。弯钩平直段长度，一般结构的不应小于箍筋直径的直段长度，一般结构的不应小于箍筋直径的5 5倍，抗震结构

13、倍，抗震结构不应小于箍筋直径的不应小于箍筋直径的1010倍。倍。 弯钩弯钩绑扎接头的钢筋直径不宜大于绑扎接头的钢筋直径不宜大于28mm28mm。受压构件的受压钢筋可。受压构件的受压钢筋可不大于不大于32mm32mm。受拉构件不应采用绑扎接头。受拉构件不应采用绑扎接头。钢筋接头钢筋接头受压钢筋绑扎接头的搭接长度应取受拉钢筋绑扎接头的搭接受压钢筋绑扎接头的搭接长度应取受拉钢筋绑扎接头的搭接长度的长度的0.70.7倍。倍。空心板桥的顶板和底板厚度均不小于空心板桥的顶板和底板厚度均不小于80mm80mm。空心板的端部应。空心板的端部应予以填封。予以填封。装配式板采用铰接时，铰的上口宽度应满足施工时使用

14、插入装配式板采用铰接时，铰的上口宽度应满足施工时使用插入式振捣器的的需要。铰槽的深度宜为预制板高的式振捣器的的需要。铰槽的深度宜为预制板高的2/32/3。预制。预制板内应预埋钢筋伸入铰内。铰接板顶面应铺设现浇混凝土层板内应预埋钢筋伸入铰内。铰接板顶面应铺设现浇混凝土层，其厚度不宜小于，其厚度不宜小于80mm80mm。预制预制T T形截面梁或箱形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于形截面梁或箱形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于100mm100mm，腹板宽度不应小于，腹板宽度不应小于140mm140mm。梁板梁板受弯构件的钢筋净距应考虑浇筑混凝土时，振捣器可以顺受弯构件的钢筋净距应考虑浇筑混凝土时，振捣器

15、可以顺利插入。利插入。各主钢筋间横向净距和层与层之间的竖向净距，当钢筋为各主钢筋间横向净距和层与层之间的竖向净距，当钢筋为三层及以下时，不应小于三层及以下时，不应小于30mm30mm，并不小于钢筋直径；当钢，并不小于钢筋直径；当钢筋为三层以上时，不应小于筋为三层以上时，不应小于40mm40mm，并不小于钢筋直径的，并不小于钢筋直径的1.251.25倍。对于束筋，此处直径采用等代直径。倍。对于束筋，此处直径采用等代直径。 梁板梁板T T形、形、I I形截面梁或箱形截面梁的腹板两侧应设置形截面梁或箱形截面梁的腹板两侧应设置68mm68mm的纵向的纵向钢筋。在受拉区不应大于钢筋。在受拉区不应大于20

16、0mm200mm，在受压区不应大于，在受压区不应大于300mm300mm。在支点附近或预应力混凝土梁锚固区段，纵向钢筋间距宜为在支点附近或预应力混凝土梁锚固区段，纵向钢筋间距宜为100150mm100150mm。梁板梁板钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不小于总数钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不小于总数1/51/5的下层受拉主钢筋通过。钢筋混凝土梁当设置弯起钢筋的下层受拉主钢筋通过。钢筋混凝土梁当设置弯起钢筋时，其弯起角度宜取时，其弯起角度宜取4545。弯起钢筋不得采用浮筋。弯起钢筋不得采用浮筋。梁板梁板钢筋混凝土梁采用多层焊接时，可采用侧面焊缝使之形成钢筋混凝土梁采用多层焊接时，可采

17、用侧面焊缝使之形成骨架，侧面焊缝设在弯起钢筋的弯折处，并在中间直线部骨架，侧面焊缝设在弯起钢筋的弯折处，并在中间直线部分适当设置短焊缝。分适当设置短焊缝。焊接钢筋骨架的弯起钢筋，除采用纵向钢筋弯起外，亦可焊接钢筋骨架的弯起钢筋，除采用纵向钢筋弯起外，亦可用专设的弯起钢筋焊接。用专设的弯起钢筋焊接。梁板梁板斜钢筋与纵向钢筋之间的焊接宜采用双面焊，其长度为斜钢筋与纵向钢筋之间的焊接宜采用双面焊，其长度为5 5倍倍钢筋直径，纵向钢筋之间的短焊缝应为钢筋直径，纵向钢筋之间的短焊缝应为2.52.5倍钢筋直接；当倍钢筋直接；当采用单面焊缝时，其长度应加倍。采用单面焊缝时，其长度应加倍。焊接骨架的层数不应多

18、于六层，单根钢筋直径不应大于焊接骨架的层数不应多于六层，单根钢筋直径不应大于32mm32mm。梁板梁板钢筋混凝土梁中应设置直径不小于钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm8mm且不小于且不小于1/41/4主钢筋主钢筋直径的箍筋，其配筋率，直径的箍筋，其配筋率，R235R235钢筋不应小于钢筋不应小于0.18%0.18%，HRB335HRB335钢筋不应小于钢筋不应小于0.12%0.12%。当梁中配有按受力计算需要的纵向受。当梁中配有按受力计算需要的纵向受压钢筋或在连续梁、悬臂梁近中支点位于负弯矩区的梁段，压钢筋或在连续梁、悬臂梁近中支点位于负弯矩区的梁段，应采用闭合式箍筋，同时，同排内任一纵向受

19、压钢筋，离箍应采用闭合式箍筋，同时，同排内任一纵向受压钢筋，离箍筋折角处的纵向钢筋的间距不应大于筋折角处的纵向钢筋的间距不应大于150mm150mm或或1515倍箍筋直径倍箍筋直径两者中较大者。否则应设置复合箍筋。相邻箍筋的弯钩接头两者中较大者。否则应设置复合箍筋。相邻箍筋的弯钩接头沿纵向位置应交替布置。沿纵向位置应交替布置。梁板梁板箍筋间距不应大于梁高的箍筋间距不应大于梁高的1/21/2且不大于且不大于400mm400mm，当所箍钢筋，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的1515倍，且不应大于倍，且不应大于400m

20、m400mm。在钢筋绑扎搭接接头范围内。在钢筋绑扎搭接接头范围内的箍筋间距，当绑扎钢筋为受拉钢筋时不应大于主钢筋的的箍筋间距，当绑扎钢筋为受拉钢筋时不应大于主钢筋的5 5倍，且不大于倍，且不大于100mm100mm，当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋，当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋直径的直径的1010倍，且不大于倍，且不大于200mm200mm。在支座中心向跨径方向长。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，箍筋间距不宜大于度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm100mm。近梁端的第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距近梁端的第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护

21、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接面的一根箍筋，其与交接面的距离不宜大于50mm50mm。梁板梁板预应力混凝土上部结构预应力混凝土上部结构预应力混凝土预应力混凝土T T形、形、I I形截面梁和形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于径不小于10mm10mm和和12mm12mm的箍筋，且的箍筋，且应采用带肋钢筋，间距不应大于应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm250mm；自支座中心起长度不小；自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，应采用闭合于一倍梁高

22、范围内，应采用闭合式箍筋，间距不应大于式箍筋，间距不应大于100mm100mm。在在T T形、形、I I形截面梁下部的马蹄内形截面梁下部的马蹄内，应另设直径不小于，应另设直径不小于8mm8mm的闭合的闭合式箍筋，间距不应大于式箍筋，间距不应大于200mm200mm。此外，马蹄内应设直径不小于此外，马蹄内应设直径不小于12mm12mm的定位钢筋。的定位钢筋。在先张法预应力混凝土构件中，预应力钢绞线之间的净距在先张法预应力混凝土构件中，预应力钢绞线之间的净距不应小于其直径的不应小于其直径的1.51.5倍，且对二股、三股钢绞线不应小倍，且对二股、三股钢绞线不应小于于20mm20mm，对七股钢绞线不应

23、小于，对七股钢绞线不应小于25mm25mm。预应力钢丝间净距。预应力钢丝间净距不应小于不应小于15mm15mm。在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度不小于端部应设置长度不小于150mm150mm的螺旋筋；对于多根预应力的螺旋筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部钢筋，在构件端部1010倍预应力钢筋直径范围内应设置倍预应力钢筋直径范围内应设置3535片钢筋网。片钢筋网。预应力混凝土上部结构预应力混凝土上部结构柱柱纵向受力钢筋直径不应小于纵向受力钢筋直径不应小于12mm12mm，净距不应小于，净距不应小于50mm50mm，且

24、，且不应大于不应大于350mm350mm。构件的全部纵向配筋率不宜超过。构件的全部纵向配筋率不宜超过5%5%。纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁内，伸入长度不应小于最小纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁内，伸入长度不应小于最小锚固长度。锚固长度。箍筋应做成闭合式，其直径不应小于纵向钢筋直径的箍筋应做成闭合式，其直径不应小于纵向钢筋直径的1/41/4，且不小于且不小于8mm8mm。纵向受力钢筋的截面积，不应小于箍筋圈内核心截面面积的纵向受力钢筋的截面积，不应小于箍筋圈内核心截面面积的0.5%0.5%，核心截面面积不应小于构件整个截面面积的，核心截面面积不应小于构件整个截面面积的2/32/3。盖梁盖梁跨高比不

25、大于跨高比不大于5 5的盖梁宜采用强度等级较高的混凝土，并的盖梁宜采用强度等级较高的混凝土，并不应低于不应低于C25C25。盖梁截面内应设置箍筋，其直径不应小于。盖梁截面内应设置箍筋，其直径不应小于8mm8mm，间距不宜大于，间距不宜大于200mm200mm。盖梁两侧面应设纵向水平钢。盖梁两侧面应设纵向水平钢筋，其直径不宜小于筋，其直径不宜小于12mm12mm，间距不宜大于，间距不宜大于200mm200mm。横系梁横系梁横系梁四角应设置直径不小于横系梁四角应设置直径不小于16mm16mm的纵向钢筋，纵向钢筋不的纵向钢筋，纵向钢筋不应少于横系梁截面面积的应少于横系梁截面面积的0.15%0.15%

26、；箍筋直径不应小于；箍筋直径不应小于8mm8mm，间，间距不应大于横系梁短边尺寸或距不应大于横系梁短边尺寸或400mm400mm。横系梁的主筋应伸入桩内，其长度不小于横系梁的主筋应伸入桩内，其长度不小于3535倍主筋直径。倍主筋直径。桩桩钻（挖）孔桩应按桩身内力大小分段配筋。钻（挖）孔桩应按桩身内力大小分段配筋。桩内主筋直径不应小于桩内主筋直径不应小于16mm16mm，每桩的主筋数量不应少于，每桩的主筋数量不应少于8 8根，根，其净距不应小于其净距不应小于80mm80mm，且不应大于，且不应大于350mm350mm。如配筋较多，可采用束筋。如配筋较多，可采用束筋。闭合式箍筋或螺旋筋直径不应小于

27、主钢筋直径的闭合式箍筋或螺旋筋直径不应小于主钢筋直径的1/41/4，且不小，且不小于于8mm8mm，其中距不应大于主筋直径的，其中距不应大于主筋直径的1515倍，且不应大于倍，且不应大于300mm300mm。桩桩钢筋笼骨架上每隔钢筋笼骨架上每隔2.02.5m2.02.5m设置直径设置直径16321632的加劲箍一道。的加劲箍一道。钢筋笼四周应设置突出的定位钢筋、定位混凝土块或采用其钢筋笼四周应设置突出的定位钢筋、定位混凝土块或采用其他定位措施。他定位措施。当桩顶主筋伸入承台连接时，桩身嵌入承台内的深度可采用当桩顶主筋伸入承台连接时，桩身嵌入承台内的深度可采用100mm100mm，伸入承台内的桩顶主筋可做成喇叭形（与竖直线夹角，伸入承台内的桩顶主筋可做成喇叭形（与竖直线夹角1515），伸入承台内的主筋长度，带肋钢筋不应小于），伸入承台内的主筋长度，带肋钢筋不应小于3535倍钢倍钢筋直径（不设弯钩）。筋直径（不设弯钩）。当桩中距不大于当桩中距不大于3 3倍桩直径时，承台受力钢筋应均匀布置于倍桩直径时，承台受力钢筋应均匀布置于全宽内，当中距大于全宽内，当中距大于3 3倍直径时，受力钢筋均匀布置于距桩倍直径时，受力钢筋均匀布置于距桩中心中心1.51.5倍桩直径范围内，在此范围以外应布置配筋率不小倍桩直径范围内，在此范围