桥梁工程板桥的设计与构造PPT学习教案.pptx

会计学1桥梁工程板桥的设计桥梁工程板桥的设计(shj)与构造与构造第一页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造 结构结构(jigu)形式形式简支板桥简支板桥连续板桥连续板桥悬臂板桥悬臂板桥2.1 板桥的类型(lixng)和特点第1页/共32页第二页，共32页。第2页/共32页第三页，共32页。第3页/共32页第四页，共32页。第二章 板桥的设计(shj)与构造2.1 板桥的类型(lixng)和特点板桥的截面板桥的截面(jimin)形式形式整体式整体式装配式装配式实心板实心板异形板异形板实心板实心板空心板空心板装配装配-整体式整体式第4页/共32页第五页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造2.2 简支板桥(bn qio)的构造根据施工方法不同根据施工方法不同(b tn)，板桥可分为整体式板，板桥可分为整体式板桥和装配式板桥桥和装配式板桥 整体式板桥构造整体式板桥构造1截面特点 通常采用等厚度矩形截面，现场浇筑完成。不仅用于正交板桥，而且可用于斜交板桥和平面线形较复杂的其他板桥。适宜跨径一般小于。第5页/共32页第六页，共32页。第6页/共32页第七页，共32页。第7页/共32页第八页，共32页。2.2 简支板桥(bn qio)的构造 整体式板桥整体式板桥(bn qio)构造构造2受力特点受力特点 1）在均布恒载作用下，桥跨板基本）在均布恒载作用下，桥跨板基本处于单向受力状态处于单向受力状态(zhungti)，其，其跨中截面单位宽度上的弯矩跨中截面单位宽度上的弯矩 可像可像简支梁跨中弯矩那样确定，而与之简支梁跨中弯矩那样确定，而与之正交截面单位宽度上的弯矩正交截面单位宽度上的弯矩 比弯比弯矩矩 小的多。小的多。2）当车轮荷载作用在板中时，）当车轮荷载作用在板中时，桥跨板处于双向受力状态桥跨板处于双向受力状态(zhungti)。其跨中截面弯矩。其跨中截面弯矩 沿板横向沿板横向(y轴方向轴方向)是非均匀分布的是非均匀分布的(图图2-3-1)，随着距荷载作用点的随着距荷载作用点的距离增加而减小。而横向弯矩距离增加而减小。而横向弯矩 虽虽大于均布恒载作用下的该值，但与大于均布恒载作用下的该值，但与 相比仍然很小。相比仍然很小。3）当车轮荷载作用在自由边附）当车轮荷载作用在自由边附近时，近时，v 和和 的分布规律与荷的分布规律与荷载作用在板中类似，但载作用在板中类似，但 数值较大，数值较大，而而 值较小。值较小。第8页/共32页第九页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造 3构造及配筋特点构造及配筋特点1）整体式正交简支板桥的板厚通常取跨径的）整体式正交简支板桥的板厚通常取跨径的1/201/15，但不宜小于但不宜小于10cm。2）纵向受力主筋需通过计算确定，依据）纵向受力主筋需通过计算确定，依据(yj)桥规规定，板桥规规定，板中主筋直径不宜小于中主筋直径不宜小于10mm，间距不大于，间距不大于20cm，且每米板宽不，且每米板宽不少于少于5根；分布筋直径不宜小于根；分布筋直径不宜小于6mm，间距不大于，间距不大于25cm。当车。当车辆荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的辆荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的的值较大的值较大(车轮荷载有效分布宽度小于板中车轮荷载有效分布宽度小于板中)，因此在板边缘的，因此在板边缘的1/6板宽内主筋配筋量通常增加板宽内主筋配筋量通常增加15%，同时应考虑布置适量边缘，同时应考虑布置适量边缘构造钢筋。构造钢筋。3）此外，还需布置不少于纵向主筋）此外，还需布置不少于纵向主筋15%20%的横向分布的横向分布筋，用于承受车轮荷载引起的横向弯矩筋，用于承受车轮荷载引起的横向弯矩 和防止混凝土收缩及温和防止混凝土收缩及温度变化引起的裂纹。度变化引起的裂纹。4）由于整体式板主拉应力较小，按计算不需设置弯起钢筋，）由于整体式板主拉应力较小，按计算不需设置弯起钢筋，但通常还是将部分主筋在但通常还是将部分主筋在1/41/6跨径处按照跨径处按照 弯起。通过支点弯起。通过支点的不弯起主筋，每米宽内不少于的不弯起主筋，每米宽内不少于3根，并不少于主钢筋面积的根，并不少于主钢筋面积的1/4。整体式板桥整体式板桥(bn qio)构造构造第9页/共32页第十页，共32页。第二章 板桥的设计(shj)与构造 整体式板桥整体式板桥(bn qio)构造构造 3构造(guzo)及配筋特点第10页/共32页第十一页，共32页。4构造构造(guzo)实例实例 整体式板桥整体式板桥(bn qio)构造构造公路公路-级的荷载标准设计的整体式简支板桥。计算跨径为级的荷载标准设计的整体式简支板桥。计算跨径为5.69m，板厚，板厚32cm，约为跨径的，约为跨径的1/18。纵向主筋为直径。纵向主筋为直径20mm的的级钢筋，在中间级钢筋，在中间2/3板宽内按间距板宽内按间距12.5cm 布置，两侧各布置，两侧各1/6板宽内按间距板宽内按间距11cm布置，并在跨径两端布置，并在跨径两端(lin dun)1/41/6的范围内按的范围内按30度弯起。横向分布钢筋为度弯起。横向分布钢筋为10mm的的级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的15%配置，并沿纵向按间距配置，并沿纵向按间距20cm布置。布置。第11页/共32页第十二页，共32页。第12页/共32页第十三页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造第二章 板桥(bn qio)的设计与构造2.2 简支板桥(bn qio)的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造1构造与受力特点构造与受力特点 1）装配式板桥一般由数块一定宽度的实心或空心）装配式板桥一般由数块一定宽度的实心或空心预制板组成。各板利用板间企口缝填充混凝土或钢板预制板组成。各板利用板间企口缝填充混凝土或钢板相连接。实心板桥跨径不超过相连接。实心板桥跨径不超过8m，钢筋混凝土空心板，钢筋混凝土空心板桥跨径范围桥跨径范围6，预应力混凝土空心板桥跨径范围在，预应力混凝土空心板桥跨径范围在。第13页/共32页第十四页，共32页。第二章 板桥的设计(shj)与构造1构造与受力特点构造与受力特点 2）如右图）如右图2-3-3 在荷载作用下，每块板相当于单向受在荷载作用下，每块板相当于单向受力的梁式窄板，除在主跨径方向承受力的梁式窄板，除在主跨径方向承受弯曲外，还承受通过板间接缝（绞缝）弯曲外，还承受通过板间接缝（绞缝）传递剪力而引起的扭转。传递剪力而引起的扭转。3）板中主要受力钢筋的数量由计）板中主要受力钢筋的数量由计算得到的内力确定，此外在板中布置算得到的内力确定，此外在板中布置(bzh)适量的构造钢筋以承受计算时适量的构造钢筋以承受计算时忽略的某些内力。忽略的某些内力。2.2 简支板桥(bn qio)的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造第14页/共32页第十五页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造标准跨径为标准跨径为6米，桥面净空为净米，桥面净空为净-7（无人行道），荷载等级为公路（无人行道），荷载等级为公路-级标准。桥跨结构中部采用六块宽度级标准。桥跨结构中部采用六块宽度(kund)为为99cm的预制的预制板，两侧边板采用宽度板，两侧边板采用宽度(kund)为为74cm的预制板，主筋为的预制板，主筋为12根根直径直径18的的级光圆钢筋。级光圆钢筋。第15页/共32页第十六页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造2.2 简支板桥(bn qio)的构造 装配式板桥装配式板桥(bn qio)构造构造2举例说明举例说明图图2-3-5为标准跨径为为标准跨径为13米的装配式预应力混凝米的装配式预应力混凝土空心板桥的构造。桥面净空为净土空心板桥的构造。桥面净空为净-7+2*0.25m的安的安全带，由全带，由8块块99cm的预制空心板组成，板间隙为的预制空心板组成，板间隙为1cm。荷载等级为公路。荷载等级为公路-级。计算跨径级。计算跨径12.6m，选用，选用的板厚为的板厚为60cm。预制板和填塞铰缝的混凝土标号为。预制板和填塞铰缝的混凝土标号为C40。每块板底层配置每块板底层配置7根直径为根直径为 20mm的的级冷拉钢筋做预级冷拉钢筋做预应力筋。板顶面除配制应力筋。板顶面除配制3根根12的架立钢筋外，在支点的架立钢筋外，在支点附近还配置附近还配置6根根8的非预应力钢筋来承担由预加力产的非预应力钢筋来承担由预加力产生的拉应力。生的拉应力。第16页/共32页第十七页，共32页。第17页/共32页第十八页，共32页。装配式、先张法第18页/共32页第十九页，共32页。装配式、后张法第19页/共32页第二十页，共32页。3装配式板桥装配式板桥(bn qio)的横向联结的横向联结第二章 板桥(bn qio)的设计与构造2.2 简支板桥(bn qio)的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造1）企口混凝土铰联结）企口混凝土铰联结企口式混凝土铰的型式有圆形，棱企口式混凝土铰的型式有圆形，棱形，漏斗形等三种（形，漏斗形等三种（图（图（a）。铰缝）。铰缝内用内用C25C30以上的细骨料混凝土填以上的细骨料混凝土填实。如果要使桥面铺装层也参与受力，实。如果要使桥面铺装层也参与受力，也可以将预制板中的钢筋伸出以与相邻也可以将预制板中的钢筋伸出以与相邻板的同样钢筋互相绑扎，再浇筑在铺装板的同样钢筋互相绑扎，再浇筑在铺装层内（层内（图（图（a）中中d）。）。第20页/共32页第二十一页，共32页。2）钢板联结）钢板联结 钢板联结一般在预制板顶面沿纵向两钢板联结一般在预制板顶面沿纵向两侧边缘每隔侧边缘每隔0.81.5m预埋一块钢板，预埋一块钢板，如图如图2-3-6（b）所示，连接时将钢盖）所示，连接时将钢盖板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板焊接在一起。通常在跨中部分钢板联焊接在一起。通常在跨中部分钢板联结布置结布置(bzh)的较密，而两端支点部的较密，而两端支点部分较稀疏。实践证明这两种联结能够分较稀疏。实践证明这两种联结能够很好的传递横向剪力使各板块共同受很好的传递横向剪力使各板块共同受力。力。3装配式板桥装配式板桥(bn qio)的横向联结的横向联结2.2 简支板桥(bn qio)的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造第21页/共32页第二十二页，共32页。第二章 板桥的设计(shj)与构造2.3 斜板桥的受力与构造(guzo)特点斜板的受力特点斜板的受力特点(tdin)第22页/共32页第二十三页，共32页。第二章 板桥(bn qio)的设计与构造2.3 斜板桥(bn qio)的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点(tdin)1）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。如图如图2-3-7所示，在较宽的斜板中部，其最大主弯矩方所示，在较宽的斜板中部，其最大主弯矩方向几乎接近与支承边正交，即在垂直于该方向的截面上没向几乎接近与支承边正交，即在垂直于该方向的截面上没有扭矩。其次，无论对宽的或窄的斜板，其两侧的主弯矩有扭矩。其次，无论对宽的或窄的斜板，其两侧的主弯矩方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线方向偏转方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线方向偏转的趋势。的趋势。第23页/共32页第二十四页，共32页。2.3 斜板桥(bn qio)的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点(tdin)2）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作(gngzu)来描述。来描述。如图如图2-3-8所示，在斜板所示，在斜板“Z”形条带形条带A-B-C-D上各点上各点的受力情况，可以用三跨连续梁来比拟，在钝角的受力情况，可以用三跨连续梁来比拟，在钝角B、C处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线；处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线；同时，在同时，在B、C点的反力也较大，锐角点的反力也较大，锐角A、D点的反力较点的反力较小，当斜交角与斜的跨宽比都较大时，锐角便有向上翘小，当斜交角与斜的跨宽比都较大时，锐角便有向上翘起的趋势。此时若固定锐角角点，势必导致板内有较大起的趋势。此时若固定锐角角点，势必导致板内有较大的扭矩。的扭矩。第24页/共32页第二十五页，共32页。2.3 斜板桥(bn qio)的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点(tdin)3）在均布荷载下，当桥轴线方向的跨长相同时）在均布荷载下，当桥轴线方向的跨长相同时(tngsh)，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小，跨内纵向最大弯矩，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小，跨内纵向最大弯矩或最大应力的位置，随着斜交角或最大应力的位置，随着斜交角 的变大，而自中央向钝的变大，而自中央向钝角方向移动。角方向移动。图图2-3-9a表示斜板桥最大跨内弯矩表示斜板桥最大跨内弯矩 与正桥跨中弯矩与正桥跨中弯矩 的比值随斜交角的比值随斜交角 改变的变化曲线；图改变的变化曲线；图2-3-9b表示在满布表示在满布均布荷载时，跨内最大弯矩位置沿板宽的变化曲线。由图均布荷载时，跨内最大弯矩位置沿板宽的变化曲线。由图可知，当斜交角可知，当斜交角 在在 15以内时，可以近似按正交板桥计以内时，可以近似按正交板桥计算。算。第25页/共32页第二十六页，共32页。4）在上述同样情况(qngkung)下，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥的却要大，可以认为横向弯矩增加的量，相当于跨径方向弯矩减少的量。第26页/共32页第二十七页，共32页。1）整体式斜板）整体式斜板整体式斜板的斜跨长整体式斜板的斜跨长 与垂直于行车与垂直于行车(hngch)方向的桥宽方向的桥宽b之比一般均小于之比一般均小于13，根据上面所述斜板主弯矩方向的特点，根据上面所述斜板主弯矩方向的特点，主钢筋的配置有以下两种方案。主钢筋的配置有以下两种方案。第一方案第一方案 按主弯矩方向的变化配置主筋，其分布钢筋则按主弯矩方向的变化配置主筋，其分布钢筋则与支承边平行，（如图与支承边平行，（如图2-3-10a）所示。）所示。根据钝角处有较大的反力和负弯矩的特性，在钝角处约根据钝角处有较大的反力和负弯矩的特性，在钝角处约1/5跨径的范围内，应配置加强钢筋，在下层其方向与钝角的跨径的范围内，应配置加强钢筋，在下层其方向与钝角的二等分线平行；在上层与二等分线垂直（二等分线平行；在上层与二等分线垂直（2-3-10b）。加强钢）。加强钢筋的每米数量约为主钢筋每米数量的筋的每米数量约为主钢筋每米数量的061倍（视斜交角的大倍（视斜交角的大小而定）。此外还在自由边缘的上层加设一层钢筋网，以抵抗小而定）。此外还在自由边缘的上层加设一层钢筋网，以抵抗板内的扭矩。板内的扭矩。第二方案第二方案 在两钝角角点之间的范围内，主钢筋方向与支在两钝角角点之间的范围内，主钢筋方向与支承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向布置，直至承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向布置，直至与中间部分主筋完全衔接为止，其横向分布钢筋与支承边平行与中间部分主筋完全衔接为止，其横向分布钢筋与支承边平行（图（图2-3-10c）。其余钢筋的配置仍与第一种方案相同。）。其余钢筋的配置仍与第一种方案相同。2.3 斜板桥(bn qio)的受力与构造特点斜板桥的构造斜板桥的构造(guzo)特点特点第27页/共32页第二十八页，共32页。第28页/共32页第二十九页，共32页。2）装配式斜板桥）装配式斜板桥(bn qio)装配式斜板桥装配式斜板桥(bn qio)的跨宽比一般均大于的跨宽比一般均大于13，主钢筋沿斜，主钢筋沿斜跨径方向配置，分布钢筋在两钝角角点之间的范围内与主钢筋垂直，跨径方向配置，分布钢筋在两钝角角点之间的范围内与主钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向则与支承边平行（图在靠近支承边附近，其布置方向则与支承边平行（图2-3-11）。）。图图2-3-12所示为交通部颁布的装配式钢筋混凝土斜板桥所示为交通部颁布的装配式钢筋混凝土斜板桥(bn qio)构造的标准图示例，斜交角从构造的标准图示例，斜交角从 25到到60。板的钢筋分布方案大。板的钢筋分布方案大体分两种：体分两种：第一方案第一方案 当斜交角当斜交角 度度2535时，主钢筋沿斜跨径方向布置，时，主钢筋沿斜跨径方向布置，分布钢筋按平行于支承边方向布置。（图分布钢筋按平行于支承边方向布置。（图2-3-12(a)）第二方案，当斜交角第二方案，当斜交角 4060，主钢筋仍按平行于自由边布置，主钢筋仍按平行于自由边布置，而分布钢筋在钝角范围内垂直于主筋布置，支撑边附近平行于支承而分布钢筋在钝角范围内垂直于主筋布置，支撑边附近平行于支承边布置（图边布置（图2-3-12(b)）。）。2.3 斜板桥的受力与构造(guzo)特点斜板桥的构造斜板桥的构造(guzo)特特点点第29页/共32页第三十页，共32页。第30页/共32页第三十一页，共32页。此外，在各种块件的两端还要布置一些加强钢筋。此外，在各种块件的两端还要布置一些加强钢筋。要布置底层的加强钢筋，其方向则与支承边相垂直（要布置底层的加强钢筋，其方向则与支承边相垂直（2-3-12(c)）；）；除了底层要布置于支承边的加强钢筋外，在顶层还要布置与钝角的二等分线相垂直的加强钢筋（图除了底层要布置于支承边的加强钢筋外，在顶层还要布置与钝角的二等分线相垂直的加强钢筋（图2-3-12(d)）。为了）。为了(wi le)使铰接斜板支承处不翘扭以及防止发生位移，在板端中心处预设锚栓孔，待安装完毕后，用栓钉固定。使铰接斜板支承处不翘扭以及防止发生位移，在板端中心处预设锚栓孔，待安装完毕后，用栓钉固定。第31页/共32页第三十二页，共32页。