钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥.ppt
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1、第一章第一章第一章第一章 钢筋混凝土梁式桥的构造钢筋混凝土梁式桥的构造钢筋混凝土梁式桥的构造钢筋混凝土梁式桥的构造 钢筋混凝土和预应钢筋混凝土和预应钢筋混凝土和预应钢筋混凝土和预应 力混力混力混力混凝土梁式桥凝土梁式桥凝土梁式桥凝土梁式桥第一节第一节 梁式桥的主要类型及其梁式桥的主要类型及其适用情况适用情况 梁式桥的类型梁式桥的类型梁式桥的类型梁式桥的类型:简支梁桥简支梁桥简支梁桥简支梁桥简支梁桥简支梁桥 (适用中小跨径)(适用中小跨径)(适用中小跨径)连续梁桥连续梁桥连续梁桥悬臂梁桥悬臂梁桥按静力体系分按静力体系分按静力体系分按静力体系分 箱形梁桥(大跨径桥梁)箱形梁桥(大跨径桥梁)按承重结
2、构的截面形按承重结构的截面形按承重结构的截面形按承重结构的截面形式划分式划分式划分式划分板桥(跨径小、建筑高度小)板桥(跨径小、建筑高度小)肋板式梁桥(中等跨径桥梁)肋板式梁桥(中等跨径桥梁)简支梁施工方便静定体系对地基要求不高弯矩最大适合于小跨径桥梁悬臂梁桥单悬臂、双悬臂卸载弯矩使跨中弯矩大大减小静定体系对地基要求不高跨中有接缝,行车条件不好跨中的牛腿、伸缩缝,易损坏适合于中等以上跨径桥梁施工不方便连续梁桥恒载、活载均有卸载弯矩行车条件好超静定体系对地基要求高适合于中等以上跨径桥梁一、简支板桥的构造一、简支板桥的构造一、简支板桥的构造一、简支板桥的构造 (一一)整体式板桥的构造整体式板桥的构
3、造 整体式简支板桥具有整体性好、横向刚度大、整体式简支板桥具有整体性好、横向刚度大、易于浇筑成所需要的形状等优点,在易于浇筑成所需要的形状等优点,在10以下跨以下跨径的桥梁上得到广泛的应用。径的桥梁上得到广泛的应用。第二节第二节 板桥的板桥的构造构造 整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的的矩形截面矩形截面或或矮肋式板桥矮肋式板桥(图图3-1)。图图3-1 板桥横断面板桥横断面 矩形截面矩形截面对对称称中中线线矮肋式截面矮肋式截面 整体式板桥的跨径整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大,所通常与板宽相差不大,所以整体式简支板是一块双向受力的弹性薄板。因以整体式简
4、支板是一块双向受力的弹性薄板。因此,除了在板内配置纵向受力钢筋外,还要在板此,除了在板内配置纵向受力钢筋外,还要在板内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋。内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋。板内主筋:板内主筋:其直径其直径不小于不小于10mm,间距间距不不大与大与20cm。板内主筋可以不弯起,也可以弯起。板内主筋可以不弯起,也可以弯起。当弯起时,通过支点的不弯起钢筋,每米板宽内当弯起时,通过支点的不弯起钢筋,每米板宽内不少于不少于3根根,截面积不少于跨中主筋截面积的,截面积不少于跨中主筋截面积的1/4。弯起的角度为弯起的角度为30或或45,弯起的位置为沿板跨中弯起的位置为沿板跨中线的线的1/61/4
5、计算跨径处。计算跨径处。对于对于分布钢筋分布钢筋,其直径,其直径不小于不小于 6mm,间间距距不大与不大与25cm,同时在单位长度板内的截面积同时在单位长度板内的截面积应不少于单位宽度板内主筋截面积的应不少于单位宽度板内主筋截面积的15%。板板的主钢筋与板边缘间的净距离应的主钢筋与板边缘间的净距离应不小于不小于2cm,分布钢筋设置在主筋的内侧。分布钢筋设置在主筋的内侧。图图3-2所示所示为标准跨径为标准跨径6m,行车道宽行车道宽7m,两两边设边设025m安全带,按汽车安全带,按汽车10级,履带级,履带50设计的整体式简支板桥的构造图。桥跨结构的设计的整体式简支板桥的构造图。桥跨结构的混凝土强度
6、等级为混凝土强度等级为25。图图3-2 整体式板桥构造整体式板桥构造(尺寸单位:尺寸单位:cm)(二二)装配式板桥的构造装配式板桥的构造 1.1.矩形实心板桥矩形实心板桥 具有形状简单,施工方便,建筑高度小,具有形状简单,施工方便,建筑高度小,施工质量易于保证等优点,其跨径通常不超过施工质量易于保证等优点,其跨径通常不超过8m。图图3-3所示所示为标为标准跨径准跨径6m,行行车车道道宽宽7m,两两边设边设025m护轮带护轮带,按汽,按汽车车20级级,挂,挂车车100设计设计的装配式的装配式简简支支实实心板心板桥桥行行车车道板构造。道板构造。图图3-3 装配式矩形装配式矩形实实心板心板桥桥构造构
7、造(尺寸尺寸单单位:位:cm)块件安装后在企口缝内填筑块件安装后在企口缝内填筑30小石子混凝小石子混凝土,并浇筑厚土,并浇筑厚6cm的的30防水混凝土铺装层使之连防水混凝土铺装层使之连成整体。将板中的箍筋伸出预制板顶面,待板安成整体。将板中的箍筋伸出预制板顶面,待板安装就位后将这段钢筋放平,并与相邻预制板中的装就位后将这段钢筋放平,并与相邻预制板中的箍筋相互搭接,以铁丝绑扎,然后浇筑于混凝土箍筋相互搭接,以铁丝绑扎,然后浇筑于混凝土铺装层中加强预制板与铺装层的结合以及相邻预铺装层中加强预制板与铺装层的结合以及相邻预制板的连接。制板的连接。2.矩形空心板桥矩形空心板桥 将钢筋混凝土、预应力混凝土
8、装配式板桥将钢筋混凝土、预应力混凝土装配式板桥截面中部分挖空,做成空心板,不仅能减小自截面中部分挖空,做成空心板,不仅能减小自重,而且可充分利用材料。重,而且可充分利用材料。空心板较同跨径的实心板重量小,运输安空心板较同跨径的实心板重量小,运输安装方便,而建筑高度又较同跨径的装方便,而建筑高度又较同跨径的T梁小,因梁小,因而目前使用较广。而目前使用较广。图图3-4所示所示为空心板的几种常用开孔形式。为空心板的几种常用开孔形式。其中其中图图a)、图、图b)开成单个较宽的孔,挖空率最开成单个较宽的孔,挖空率最大,重量最小,但板顶需配置横向受力钢筋以大,重量最小,但板顶需配置横向受力钢筋以承担车轮荷
9、载。承担车轮荷载。图图c)挖空成两个圆孔,施工时挖空成两个圆孔,施工时用无缝钢管作心模较方便,但挖空率较小,自用无缝钢管作心模较方便,但挖空率较小,自重较大。重较大。图图d)挖空成两个圆端头孔,心模由两挖空成两个圆端头孔,心模由两个半圆和两块矩形侧模组成个半圆和两块矩形侧模组成(目前,多使用胶目前,多使用胶囊心模囊心模)。图图3-4 空心板截面形式空心板截面形式 图图3-5所所示示为为标标准准跨跨径径20m的的装装配配式式预预应应力力空空心心板板桥桥的的构构造造。设设计计荷荷载载为为汽汽车车20级级,挂挂车车100,人人群群荷荷载载3N/m2。桥桥面面净净宽宽为为净净7+2075m人人行行道道
10、,总总宽宽9m。由由9块块宽宽99cm的的空空心心板板组组成成,板板与与板板之之间间的的间间隙隙1cm。板板全全长长19.96m,计计算算跨跨径径19.50m,板板厚厚75。图图3-5 装配式预应力混凝土空心板构造装配式预应力混凝土空心板构造(尺寸单位:(尺寸单位:cm)空心板横截面空心板横截面采用圆端头开孔形成。预采用圆端头开孔形成。预制空心板采用制空心板采用40混凝土混凝土,铰缝采用,铰缝采用40小石小石子混凝土子混凝土。主钢筋采用。主钢筋采用 高强度低松弛钢绞线高强度低松弛钢绞线18根根,其标准强度为,其标准强度为1 860MPa,每根钢绞线每根钢绞线张拉力为张拉力为195.3N,钢绞线
11、长度为板内实际需钢绞线长度为板内实际需要长度,下料长度视张拉设备而定。要长度,下料长度视张拉设备而定。3.装配式板的横向连接 常用的连接方法有企口混凝土铰连接和钢常用的连接方法有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接。板焊接连接。1)1)企口混凝土铰连接企口混凝土铰连接 企口式混凝土铰的连接形式有圆形、菱形、企口式混凝土铰的连接形式有圆形、菱形、漏斗形等三种漏斗形等三种(图图3-6)。它是在块件安装就位后,它是在块件安装就位后,在企口缝内用在企口缝内用3040小石子混凝土填筑密实小石子混凝土填筑密实而成的。而成的。图图3-6 企口混凝土铰连接构造企口混凝土铰连接构造 2)钢板焊接连接钢板焊接连接 由于
12、企口混凝土铰需要现场浇筑混凝土,由于企口混凝土铰需要现场浇筑混凝土,并需待混凝土达到设计强度后才能通车,为并需待混凝土达到设计强度后才能通车,为了加快工程进度,亦可采用钢板连接了加快工程进度,亦可采用钢板连接(图图3-7)。它的构造是:用一块钢盖板它的构造是:用一块钢盖板N1焊在相邻两构焊在相邻两构件的预埋钢板件的预埋钢板N2上。连接构造的纵向中距通上。连接构造的纵向中距通常为常为80150cm,根据受力特点,在跨中部分根据受力特点,在跨中部分布置较密,向两端支点处逐渐减疏。布置较密,向两端支点处逐渐减疏。图图3-7 钢板焊接连接构造钢板焊接连接构造 12N1N2BB20N3主钢筋主钢筋8N1
13、N2N3AA101A-A(三三)斜交板桥的受力特点与构造斜交板桥的受力特点与构造 我们将桥梁轴线与水流方向的交角不是按我们将桥梁轴线与水流方向的交角不是按90布置的桥梁称为布置的桥梁称为斜交桥斜交桥。桥梁轴线。桥梁轴线(以路线前以路线前进方向进方向)与水流方向的第一象限角称为与水流方向的第一象限角称为交角交角;锐;锐角称为角称为斜交角斜交角;桥梁轴线与支承线垂直的夹角称;桥梁轴线与支承线垂直的夹角称为为斜度斜度。斜度位于桥梁轴线。斜度位于桥梁轴线(以路线前进方向以路线前进方向)左左边时,称为边时,称为左斜交左斜交;位于右边时,称为;位于右边时,称为右斜交右斜交(图图3-8)。图图1-3-8 斜
14、交板桥的构造斜交板桥的构造 1-主弯矩方向主弯矩方向 2-横向弯矩方向横向弯矩方向 3-支承反力分布支承反力分布 斜交板桥斜交板桥虽然有改善线形的优点,但它的受虽然有改善线形的优点,但它的受力状态比正交板桥要复杂的多。力状态比正交板桥要复杂的多。路路线线前前进进方方向向l(斜跨径斜跨径)L(标准跨径标准跨径)b123斜交角斜交角斜度斜度图图3-8 斜交板桥的构造斜交板桥的构造 1.斜交板桥的受力性能斜交板桥的受力性能 (1)最大主弯距方向最大主弯距方向如图如图3-9所示所示,在板的中央,在板的中央部分接近于垂直支承边:在板的自由边处接近于部分接近于垂直支承边:在板的自由边处接近于自由边于与支承
15、边垂线之间的中间方向。自由边于与支承边垂线之间的中间方向。受力特点有三个受力特点有三个 图图3-9 斜板的最大主弯矩方向斜板的最大主弯矩方向 (2)在钝角处有垂直于钝角平分线的负在钝角处有垂直于钝角平分线的负弯矩,它随斜度的增大而增加。弯矩,它随斜度的增大而增加。(3)支承反力从钝角处向锐角处逐渐减支承反力从钝角处向锐角处逐渐减 小,因此,锐角有向上翘起的倾向,同时小,因此,锐角有向上翘起的倾向,同时存在着相当大的扭距。存在着相当大的扭距。2.斜交板桥的构造斜交板桥的构造 1)整体式斜交板桥的构造整体式斜交板桥的构造 根据斜交板主弯矩方向的特点,当斜度小根据斜交板主弯矩方向的特点,当斜度小于于
16、15时,斜交板可按正交板布置钢筋;当斜度时,斜交板可按正交板布置钢筋;当斜度大于大于15时,按斜交板布置钢筋。斜交板的主钢时,按斜交板布置钢筋。斜交板的主钢筋布置,当筋布置,当L/b1.3时,主钢筋平行于自由边布时,主钢筋平行于自由边布置置(图图3-12);当;当L/b1.3时,从钝角开始主钢筋时,从钝角开始主钢筋垂直于支承边布置,靠近自由边的局部范围内垂直于支承边布置,靠近自由边的局部范围内沿斜跨径方向布置沿斜跨径方向布置(图图3-12b),一直到与中间部一直到与中间部分的主钢筋相衔接为止分的主钢筋相衔接为止。分分布布钢钢筋筋的的布布置置,当当L/b1.3时时,从从两两钝钝角角起起到到板板跨
17、跨中中央央的的一一段段,分分布布钢钢筋筋方方向向与与主主钢钢筋筋垂垂直直,在在支支承承边边附附近近范范围围内内的的分分布布钢钢筋筋平平行行于于支支承承边边,一一直直到到与与中中间间部部分分的的分分布布钢钢筋筋相相衔衔接接为为止止(图图3-12a);当当L/b1.3时时,分分布布钢钢筋筋方方向平行于支承边向平行于支承边(图图3-12b)。图图3-12 整体式斜交板桥钢筋布置整体式斜交板桥钢筋布置 a)主筋平行于自由边主筋平行于自由边b)主筋垂直于支承边主筋垂直于支承边 bL 当板的斜度大于当板的斜度大于15时时,应在板的钝角底,应在板的钝角底层增设方向平行于钝角平分线的附加钢筋;在层增设方向平行
18、于钝角平分线的附加钢筋;在板的钝角上层处设置垂直于钝角平分线的附加板的钝角上层处设置垂直于钝角平分线的附加钢筋。为了抵抗扭矩,在板的自由边上层加设钢筋。为了抵抗扭矩,在板的自由边上层加设一些钢筋网。当斜度较大时,应在支承边附近一些钢筋网。当斜度较大时,应在支承边附近上层布置平行于支承边的钢筋网,布置的范围上层布置平行于支承边的钢筋网,布置的范围约为斜跨径的约为斜跨径的1/5。斜板桥在使用过程中,板块有向锐角方向斜板桥在使用过程中,板块有向锐角方向转动的趋势,如果板的支座没有锚固,应在板转动的趋势,如果板的支座没有锚固,应在板锐角处的墩台帽上设置防爬设备。锐角处的墩台帽上设置防爬设备。2)装配式
19、斜交板桥的构造装配式斜交板桥的构造 装配式斜交板桥同整体式斜交板桥一样具装配式斜交板桥同整体式斜交板桥一样具有斜交板的力学特性。有斜交板的力学特性。由于每块装配式板的宽由于每块装配式板的宽度较小,跨宽比都很大,所以斜板内的受力情度较小,跨宽比都很大,所以斜板内的受力情况比整体式板好。况比整体式板好。当当斜斜度度为为1020时时,主主钢钢筋筋顺顺桥桥向向布布置置,箍箍筋筋平平行行于于支支承承线线布布置置(图图1-3-13a);当当斜斜度度为为3060时时,主主钢钢筋筋顺顺桥桥向向布布置置,箍箍筋筋垂垂直直于于主主钢钢筋筋布布置置。另另外外,在在块块件件两两端端支支点点附附近近各各增增加加与与主主
20、钢钢筋筋斜斜交交且且平平行行于于支支承承线线的的箍箍筋筋(图图1-3-13b)。图图3-13 装配式斜交板装配式斜交板钢钢筋布置筋布置(尺寸(尺寸单单位:)位:)在斜板块件的钢筋布置中,当斜度在斜板块件的钢筋布置中,当斜度大于大于20时时,需在块件两端底层布置垂直于支承线的附,需在块件两端底层布置垂直于支承线的附加钢筋加钢筋(图图3-14a),并在桥面铺装层内布置垂直并在桥面铺装层内布置垂直于钝角平分线的附加钢筋,当斜度于钝角平分线的附加钢筋,当斜度大于大于50时,时,还需在块件两端顶层布置垂直于钝角平分线的还需在块件两端顶层布置垂直于钝角平分线的附加钢筋附加钢筋(图图3-14b)。图图3-1
21、4 装配式斜交板附加钢筋布置装配式斜交板附加钢筋布置 1.底层附加钢筋底层附加钢筋2.顶层附加钢筋顶层附加钢筋 112二、连续板桥的构造二、连续板桥的构造二、连续板桥的构造二、连续板桥的构造大连香炉礁桥大连香炉礁桥第三节装配式简支梁桥的构造第三节装配式简支梁桥的构造第三节装配式简支梁桥的构造第三节装配式简支梁桥的构造 一一、装配式钢筋混凝土简支梁桥装配式钢筋混凝土简支梁桥 图图3-15所示所示就是典型的装配式就是典型的装配式T形梁桥上部形梁桥上部构造概貌,它由几片构造概貌,它由几片T形截面的主梁并列在一起形截面的主梁并列在一起装配连接而成。装配连接而成。T形梁的顶部翼板构成行车道板,形梁的顶部
22、翼板构成行车道板,与主梁梁肋垂直相连的横隔梁的下部以及与主梁梁肋垂直相连的横隔梁的下部以及T梁翼梁翼板的边缘,均设焊接钢板连接构造将各主梁联板的边缘,均设焊接钢板连接构造将各主梁联成整体,这样就能使作用在行车道板上的局部成整体,这样就能使作用在行车道板上的局部荷载分布给各片主梁共同承受。荷载分布给各片主梁共同承受。图图3-15 装配式装配式T形简支梁桥概貌形简支梁桥概貌 连接构造连接构造中横隔板中横隔板冀板冀板(行车道板行车道板)中横隔板中横隔板连接构造连接构造梁肋梁肋端横隔板端横隔板连接构造连接构造(示意图示意图)人行道板人行道板人行道挑梁人行道挑梁路面层路面层混凝土保护层混凝土保护层防水层
23、防水层三角垫层三角垫层1.1.构造布置构造布置 主梁间距大小不但与钢筋和混凝土的材料用主梁间距大小不但与钢筋和混凝土的材料用量、构件的安装重力有关,而且与翼板的刚度也量、构件的安装重力有关,而且与翼板的刚度也有关有关,主梁间距一般取主梁间距一般取1.52.2m。横隔梁在装配式梁桥中起着连接主梁的作用,横隔梁在装配式梁桥中起着连接主梁的作用,它的刚度愈大,桥梁的整体性能越好,在荷载作它的刚度愈大,桥梁的整体性能越好,在荷载作用下各主梁就能更好地共同受力。用下各主梁就能更好地共同受力。2.主梁钢筋布置主梁钢筋布置 装配式装配式T形梁的主梁钢筋包括形梁的主梁钢筋包括主钢筋主钢筋、弯起弯起钢筋钢筋(也
24、称为斜钢筋也称为斜钢筋)、箍筋箍筋、架立钢筋架立钢筋和和防收缩防收缩钢筋钢筋。由于纵向主钢筋的数量多,常采用多层。由于纵向主钢筋的数量多,常采用多层焊接钢筋骨架。焊接钢筋骨架。主钢筋设在梁的下缘,随着弯矩值的变化主钢筋设在梁的下缘,随着弯矩值的变化向支点逐渐减少向支点逐渐减少,主钢筋可在跨间适当位置切主钢筋可在跨间适当位置切断或弯起。主钢筋至少有断或弯起。主钢筋至少有2根伸过支点截面并根伸过支点截面并 少于少于主钢筋截面积的主钢筋截面积的20%,伸过支点截面的钢伸过支点截面的钢筋应弯成直角顺梁端延伸到顶部与架立钢筋焊筋应弯成直角顺梁端延伸到顶部与架立钢筋焊接。接。斜钢筋斜钢筋用于抵抗剪力及主拉
25、应力。当主钢用于抵抗剪力及主拉应力。当主钢筋弯起数量不足时,可在主钢筋和架立钢筋上筋弯起数量不足时,可在主钢筋和架立钢筋上加焊斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成加焊斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成45。弯起钢筋应按圆弧弯折,圆弧半径弯起钢筋应按圆弧弯折,圆弧半径(至钢筋轴线至钢筋轴线)不小于不小于10d。弯起钢筋的数量弯起钢筋的数量(包括根数和直径包括根数和直径)由斜截面抗剪强度计算确定由斜截面抗剪强度计算确定,弯起钢筋的弯起点弯起钢筋的弯起点位置还需满足桥涵设计规范的有关要求。位置还需满足桥涵设计规范的有关要求。箍筋箍筋也用与于抵抗剪力,其间距不应大于也用与于抵抗剪力,其间距不应大于梁高的
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