混凝土简支体系梁式桥的构造与设计物理[详细]

1、第三章 混凝土简支体系梁式桥的构造与设计,梁式桥的分类,（1）按承重结构横截面形式：板桥、肋梁桥、箱型梁桥 （2）按受力特点：简支、连续和悬臂 （3）按施工方法：整体式、装配式、装配整体式,(4)按桥跨结构相对厚度大小：板桥、梁桥 (5)按是否施加预应力：,混凝土梁式桥分类及特点,3.1 简支板桥的构造与设计 板桥的特点：建筑高度小，其外形简单，制作方 便，既便于现场整体浇筑，又便于工厂化成批生 产，重量不大，架设方便。 适用性：桥下净空受限制，降低桥头引道高度，跨径不宜过大,桥规规定：钢筋混凝土简支板桥的标准跨径不 宜超过13m，预应力混凝土简支板桥的标准跨径不 宜超过25m。,3.1.1

2、整体式板桥的构造,1、特点：整体性能好，横向刚度较大，施工较简便。 2、适用：（缺点）常用跨径48m、不规则桥梁 3、横截面：高跨比一般为1/161/23；实心板、矮肋板、空 心板；城市高架桥：单波或双波,4、配筋：（双向板） 1）纵筋：计算。 a、布置：中间2/3范围按计算，两侧各1/6范围增加15%；d 10mm ，70mm l间200mm b、弯起：习惯，（1/41/6）L0弯起，角度300450。通过支点的不弯起的主钢筋，每米板宽内不少于三根，且不少于主钢筋截面面积的1/4。 2）横向（分布钢筋）：布于纵向主筋内侧， d 8mm ，l间20cm ，截面面积不宜小于板的截面面积的0.1%

3、 5、保护层：主钢筋：20mm，钢筋网：15mm,6、整体式板桥构造实例,3.1.2 装配式简支板桥构造,特点：缩短工期，并获得较高的施工质量 （一）实心矩形板桥 1、适应跨径：1.58m 2、标准图： 跨径：1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0m 板高：0.160.36m 桥面净空：净7、净9； 钢筋：HRB335（级或级预应力筋） 荷载：公路；公路,a）,b）,3、构造实例,（二）空心矩形板桥 1、特点：重量小，运输安装方便，建筑高度较T梁小 2、适应跨径： 钢筋砼空心板桥：613m 预应力砼空心板桥：820m 3、标准图： 钢筋砼简支板桥标准图主要有： 跨径：6

4、.0、8.0、10.0、13.0m，板厚：0.40.8m 预应力砼简支板桥标准图： 跨径：8.0、10.0、13.0、16.0m ，板厚：0.40.9m,4、开孔形式：,挖空率大，顶 板需配横向筋,挖空率小， 自重大,注意：1）顶板和底板厚度80mm，截面最薄处70mm 保证施工质量和承载需要 2）为保证抗剪强度，按计算设弯起筋和箍筋。,5、实例1：（钢筋混凝土板桥）,实例2：构造实例（预应力混凝土板桥）,图2-3-5,（三）装配式板的横向联结,1、设置横向联结的目的或作用 2、常用的联结方法 （1）企口混凝土铰联结：有圆形、棱形、漏斗形等型式 （2）钢板焊接联结,3.1.3 斜交板桥的受力特

5、点及构造 概念： 斜交角 ：桥轴线与支承线垂线的夹角 斜度 ：桥轴线与支承线的夹角,1斜板桥的受力特点 理论和试验表明，垂直荷载作用下，其受力特征： （1）荷载传递分配的趋势：向两支承边之间的最短距离，中部接近垂直于支承边,（2）各角点受力描述： 比拟连续梁在荷载作用下，钝角处产生较大的负弯矩和扭矩斜板支承边上的反力很不均匀。钝角处反力最大，锐角处反力最小。,（3）斜板的扭矩分布很复杂，板边存在较大的扭矩 （4）当斜交角在15o以内时，斜交的影响可以忽略 （5）纵向主弯矩比跨径为斜跨长、宽度为b的矩形板小，并随斜交角的增大而减小,（6）纵向最大弯矩的位置，随斜角的增大从跨中向钝角部位移动,2、

6、斜板桥构造特点 （一）整体式斜板桥 1、特点：一般l/b1.3 2、钢筋的配置： 主钢筋：按主弯矩方向的特点，若斜交角15，则可完全平行于桥纵轴线方向布置,当15时，主钢筋应垂直于板的支座轴线方向布置,分布钢筋：应垂直于主钢筋方向设置。分布钢筋的直径、间距和数量与整体式正板桥要求相同。在斜板的支座附近应增设平行于支座轴线的分布钢筋，或将分布钢筋向支座方向成扇形分布，过渡到平行于支承轴线,局部加强钢筋： （1）平行于自由边的钢筋带：自由边上下层各设一条，直径为主钢筋直径，不少于三根，并用箍筋箍牢。（2）钝角处加强钢筋：钝角两侧1.0m1.5m边长的扇形面积内，下层与钝角的平分线平行，上层与钝角平

7、分线垂直。直径不小于12mm，间距100150mm 。,（二）装配式斜板桥 1、特点：一般l/b1.3，属窄斜板桥 2、钢筋的配置：主钢筋：可与桥纵轴线平行。其他钢筋：配置原则与整体式斜板桥相同。 3、标准图配筋： 2000年我国新编制了该类桥的标准图，斜跨径：包括3m、4m和5m三种，斜交角：0o、10o、20o、30o、40o等5种，预制板垂直于桥轴线的宽度：为1.25m，板厚：分别为22cm、26cm、30cm（不包括后浇混凝土层）。,（1）=25o 35o时，主钢筋按斜跨方向，分布钢筋按平行于支承边方向。 （2）=40o 60o时，主钢筋与分布钢筋布置同（一）中的“方案二”。 加强钢筋

8、：,说明：当斜度小于150时，取斜长按正交桥设计，大于150时，则要考虑其受力性能。,3.2 装配式钢筋混凝土简支梁桥 的构造与设计,特点：受力明确，构造简单，施工方便，便于工业化生产，节省模板和支架，降低劳动强度，缩短工期。 适用：小跨径桥梁中，尤其是标准跨径为1325m的桥梁，成为应用最多的桥型。,3.2.1 横截面设计 1、横截面形式 最常用T形,装配式钢筋混凝土T形梁桥的典型概貌,2. 主梁布置（主梁间距l间）,桥面宽度B一定，l间决定钢筋、砼用量，构件重量，翼缘刚度。一般：l间=1.52.2m（标准设计采用1.6m）,3主梁细部尺寸 （1）主梁梁肋尺寸 高度：h经济=（1/111/1

9、6）l（跨径大者取小值） 宽度：满足抗剪强度，屈曲稳定，捣固砼要求，尽量薄。常用160240mm，一般140mm，且1/15h。 沿跨径变化：等截面 （2）主梁翼板尺寸 宽度： 视l间而定，一般比主梁中距小2cm，便于调整。,厚度： 应满足强度和构造尺寸的要求，通常做成变厚度。 翼板与梁肋衔接处：l/10h 翼板的端部:一般100mm； 横向整体现浇连接的预制T形截面梁，140mm。,3.2.2 配筋构造 1钢筋最小保护层厚度,注：1）类环境是指温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的水或土接触的环境。2）类环境是指严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；海滨环境。3）类环境是指海水环境。4）类环境

10、是指受侵蚀性物质影响的环境。,2钢筋布置 （1）钢筋种类：纵向主钢筋、架立钢筋、斜钢筋、箍筋和分布钢筋等 主筋：承受正弯矩，抵抗拉力，设置在梁肋的下缘 锚固长度,斜钢筋：增强梁体的抗剪强度 箍筋：增强主梁的抗剪强度。 直径：d8mm，且1/4d主筋， 间距：1/2倍梁高，或间距400mm 近支座一倍梁高范围内，间距100mm。 配筋率：R235钢筋不小于0.18%，HRB335钢筋不小于0.12%。,纵向分布钢筋：防止因混凝土收缩等原因产生裂缝。 直径：d8mm 间距：近上缘，间距200mm；近下缘，间距300mm 近支座，间距100150mm。 架立钢筋：布置在上缘，固定箍筋和斜筋并使梁内全

11、部钢筋形成骨架。 焊接钢筋骨架：双面焊缝，单面焊缝,主 梁 构 造 实 例,翼缘板配筋： 受力钢筋：横向，上缘（d10mm，5根/m或间距200mm） 分布钢筋：沿主梁跨径向（d6mm，间距250mm，S分布钢筋0.15%S板主筋,3.2.3 横隔梁的布置与构造 1. 横隔梁布置 （1）横隔梁的作用? （2）设置横隔梁带来的不便? （3）横隔梁的布置? 一般来说，当梁横向刚性连接时，横隔梁的间距不应大于10m，当为铰接时，其间距可取5m左右。对于钢筋混凝土简支梁桥，一般在梁端、跨中和四分点处各设一道横隔梁就可满足要求。,2、横隔梁尺寸 （1）高度： 中横隔梁：满足抗弯要求，通常为3/4h，带马

12、蹄者延至马蹄加宽处； 端横隔梁： 为便于安装、检查支座，应留有一定空隙，可与同高；为运输、安装稳定，应与主梁同高。 （2）宽度： 通常：1220cm，最常用的为1518cm，上宽下窄，内宽外窄的楔形，以便脱模。,3横隔梁配筋,3.2.4 主梁的横向连接 1、接头要求 （1）足够的强度；（2）不因反复冲击作用发生松动 2、接头类型 （1）焊接钢板接头 特点：强度可靠，焊后立即承载，施工较困难。,（2）扣环接头 （1）横隔梁扣环接头 做法：伸出钢筋扣环A 按腰圆接头扣环 插短分布钢筋浇砼（0.20.5m）,（3）桥面板横向扣环接头,（4）桥面板的企口铰连接 做法：伸出连结钢筋 交叉弯制（或弯转套一

13、根钢筋上） 局部钢筋网 浇砼铺装层 优缺点：,3.3 装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计,我国桥规明确指出：预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。 3.3.1 横截面设计 1横截面形式,2主梁布置（主梁间距l 间） 标准设计，l 间=1.6m，l 间=2.2m 跨径较大的T梁，l 间宜大（1.82.5m）。,串联梁,3截面尺寸 （1）截面效率指标,预加力阶段 运营阶段 说明：（1）较大的截面，较为经济，通常希望=0.450.5以上（通过加大翼缘宽度，增加梁的间距有效提高）。,（2）主梁高度 等截面简支梁：h/l=1/151/25（跨径大，取小值；梁数少，取大值）。 从经济而言，宜取

14、大值，一般中等跨径约取1/161/18。 （3）其他细部尺寸 对中小跨径，与钢筋砼原则相同 肋宽：一般不受抗剪强度限制，由构造和施工要求决定（越薄，越大）。通常为：1416cm 翼缘的厚度,马蹄尺寸 应满足预加力阶段的强度要求，越宽而矮越经济。具体由预应力筋的数量和排列、施工方便、力筋弯起及满足预应力阶段强度的要求而定。（1）宽度为肋宽的24倍，管道保护层60mm； （2）全宽部分高加1/2斜坡区高（0.150.20）h，斜坡陡于45o。 说明：离锚固端一倍梁高逐渐加高，并加宽至与马蹄同宽。标准设计中，一般采用自第一道内横隔梁向梁端逐渐变化的形式。 4横隔梁布置 延伸至马蹄的加宽处、中部挖空,

15、3.3.2 配筋构造 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 1. 纵向预应力筋的布置 （1）布置形式 全部直线形布置：仅适用于先张法，小跨径 梁中截断的直线形布置：适用于后张法，跨径较大,全部弯至梁端锚固：适用于预应力筋数量不多，常用 部分弯出梁顶锚固：适用于预应力筋较多或梁高受限,2、索界： 张拉阶段（或预加力阶段）： 运营阶段（包括长期和短期效应）： 只要使预应力钢索的重心位置位于索界内，就能保证梁的任何截面在各个受力阶段上、下缘应力均不超过规定值。,3、弯起及曲线形状 实际设计中，鉴于跨中区段弯矩变化平缓，荷载剪力不大，通常在三分点四分点将预应力筋

16、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： 对钢丝束、钢绞线，d5mm（d为钢丝直径）时， 不小于4m；d5mm时，不小于6m； 对精轧螺纹钢筋，D25mm（D为钢筋直径）时， 不小于12m；D25mm时，不小于15m。,4、预应力筋在跨中横截面内的布置原则（1）保证梁底保护层和位于索界内 （2）重心尽量靠下； （3）尽量相互靠拢； （4）腹板中线处适量布置。 注意：桥规中的具体规定。,5. 纵向预应力筋的锚固,先张法：主要靠砼的握裹力锚固在梁内,后张法：通过各类锚具锚固在梁端或梁顶,后张法的锚固 受力特点：锚具附近有很大的压应力及拉应力（劈裂力）,锚具在梁端的布置原则：

17、 （1）尽量减小局部应力； （2）在梁端对称于竖轴布置； （3）锚具之间应留有足够的净距。,为了防止锚具附近混凝土出现裂缝，应采取的构造措施：锚固区（离梁端约等于梁高的范围）内设置：（1）加强钢筋网（1010cm）；（2）螺旋筋（8）； （3）钢垫板（h16mm）。,封锚：设置构造钢筋与梁体连接，并浇筑混凝土封锚，以保护锚具不致锈蚀。 混凝土的强度等级不应低于构件本身混凝土强度等级的80%，且不低于C30。,带有预埋锚具的预制钢筋混凝土端板,3. 其他钢筋的布置 一般不设斜筋，其它同钢筋砼梁， 按构造布置 （1）箍筋的配置 腹板内 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。 马蹄部分，另外设置闭合式加强箍筋，定位钢筋。,防止因梁顶过高的拉应力而产生的开裂。 预加力阶段：防止上缘开裂 运营阶段：加强抗压能力 加强承受预加压力的能力 部分预应力：补足极限强度 配置不粘结预应力筋：分布裂缝,（4）非预应力纵向受力钢筋 作用：补充局部梁段内强度不足，满足极限强度要求，或更好地分布裂缝和提高梁体韧性,(5)横向连接构造,同普通钢筋砼连接方式,3.3.3 装配式预应力砼简支梁桥实例,3.4 组合梁桥,常用型式： （1）形组合梁桥：适用于钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥 （2）箱形