[指南]3混凝土简支系统梁式桥的结构与设计.ppt

1、指南3混凝土简支系统梁式桥的结构与设计梁式桥的分类梁式桥的分类（1）按承重结构横截面形式：板桥、肋梁桥、）按承重结构横截面形式：板桥、肋梁桥、箱型梁桥箱型梁桥（2）按受力特点：简支、连续和悬臂）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）按施工方法：整体式、装配式、装配整体式整体式(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

2、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 整体式板桥的构造1、特点：、特点：整体性能好，横向刚度较大，施工较简便。整体性能好，横向刚度较大，施工较简便。2、适用、适用：（缺点）：（缺点）常用跨径常用跨径48m、不规则桥梁、不规则桥梁3、横截面：、横截面：高跨比一般为高跨比一般为1/161/23；实心板、矮肋板、空；实心板、矮肋板、空心板；城市高架桥：单波或双波心板；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/

3、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%5、保护层：主钢筋：20mm，钢筋网：15mm6、整体式板桥构造实例3.1.2 3.1.2 装配式简支板桥构造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：1.58m2、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

4、：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：820m3、标准图：钢筋砼简支板桥标准图主要有：跨径：6.0、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：0.40.9m4、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）实例实例2：构造实例（预应力混凝土板桥）

5、：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（三）装配式板的横向联结1 1、设置横向联结的目的或作用、设置横向联结的目的或作用2 2、常用的联结方法、常用的联结方法（1 1）企口混凝土铰联结：有圆形、棱形、漏斗形等型式）企口混凝土铰联结：有圆形、棱形、漏斗形等型式（2 2）钢板焊接联结）钢板焊接联结3.1.3 斜交板桥的受力特点及构造概念：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

6、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、斜板桥构造特点（一）整体式斜板桥1、特点：一般l/b1.32、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

7、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、1

8、0o、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：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

9、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=（1/111/16）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

10、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%，HRB3

11、35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

12、，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

13、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

14、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（薄，（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，（宽而矮（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

15、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：适用于于先法，小跨径梁中截截的直线形布置：适用于后先法，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：先拉阶段（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

16、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于先法：主要靠砼的握裹力锚固在梁内后先法：通过各类锚具锚固在梁端或梁顶后先法的锚固受力特点：锚具附近有很大的压应力及拉应力

17、（劈裂力）锚具在梁端的布置原则：（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

18、。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)横向连接构造横向连接构造同普通钢筋砼连接方式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 3.4 组合梁桥组合梁桥常用型式：（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）箱形组合梁桥：只适用于预应力混凝土梁桥特点及设计时的注意事项：1、结合面处于截面弯曲剪应力较大的部位注意加强 结合面的强度 2、分阶段受力。思考题1、整体式简支板桥的受力、配筋特点有哪些？2、简支斜板桥的受力和配筋有何特点？3、装配式板桥和装配式梁桥的横向连接方式分别有哪些？4、简支梁桥的上部构造由哪些部分组成？各有什么作用？5、如何进行装配式钢筋混凝土T形简支梁桥的构造布置和尺寸拟定？6、为了防止锚具附近混凝土裂缝，应采取哪些构造措施？7、在预应力混凝土简支梁桥中，在哪些情况下应将非预应力钢筋与预应力筋协同配置？说明非预应力筋所起的作用。