桥梁工程钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥.pptx

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1、3.1.2梁式桥承载结构体系的类型及应用范围 梁式桥是目前设计理论和施工工艺相对成熟和完善的桥梁结构体系。不同类型的梁式桥(图31),其受力特点各有差异,对承载结构的截面形式要求也不一样,因而其应用的范围也不尽相同。按照梁式桥承载结构体系可划分为：简支梁式桥；连续梁桥；悬臂梁桥；T形刚架桥。按其承载结构的截面形式可划分为：板式梁桥；肋梁式梁桥；箱形梁桥。返回第1页/共87页1.简支梁式桥简支梁式桥是静定结构，其结构的内力不受地基变形的影响。由于其各跨独立受力，最易设计成各种标准跨径的装配式结构。其桥跨结构主要承受由荷载引起的弯矩和剪力，随着跨度的增大，荷载在主梁(板)跨中引起的弯矩将急剧增加，

2、同时在主梁(板)内力中，恒载引起的内力所占比例也将明显增大。减小结构恒载是提高简支梁式桥跨越能力的最有效途径。桥梁工程中广泛采用的简支梁式桥有三种类型：简支板桥 主要用于小跨度桥梁；分为实心板和空心板。肋梁式简支梁桥 主要用于中等跨度桥梁；由于简支梁桥主要承受单向弯矩,采用T、I形截面是最合理的。箱形简支梁桥 主要用于预应力混凝土梁桥。特点是截面材料分布较为合理,且便于布置预应力筋，截面具有良好的抗弯、抗扭性能，尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁和跨度较大的斜交桥和弯桥。返回第2页/共87页2.连续梁桥 连续梁桥是多跨简支梁桥在中间支座处连接贯通，形成整体的、连续的、多跨的梁结构。在荷载作用

3、下中间支座处产生较大的负弯矩，使梁跨中的弯矩明显减小，整个梁中的弯矩沿梁跨方向分布更加合理。同样的截面高度连续梁桥有更大的跨越能力。钢筋混凝土连续梁桥仅用于中小跨径的桥梁。大跨度连续梁桥宜采用预应力混凝土结构。其特点是：有效避免混凝土开裂；能够采用现代桥梁施工技术；可充分利用高强度材料；车辆荷载作用下变形和缓，行车平稳，伸缩缝较少；结构全截面受力；连续梁桥的中间桥墩只布置单排支座；连续梁是超静定结构。连续梁按其截面变化可分为等截面连续梁和变截面连续梁；按其各跨的跨长可分为等跨连续梁和不等跨连续梁。预应力混凝土连续梁桥一般跨径范围为40160m，最大跨径已达240m。返回第3页/共87页3.悬臂

4、梁桥和T形刚架桥悬臂梁桥是简支梁桥的梁体向一端或两端伸过其支点所形成的梁式桥结构。可分为单悬臂梁和双悬臂梁。T形刚架桥是由桥跨梁体与桥墩(台)刚接形成的具有悬臂受力特点的无支座T形梁式桥结构。在荷载作用下悬臂梁桥和T形刚架桥有与连续梁桥类似的内力分布，一般为静定结构。悬臂梁桥受力特点和施工方法与连续梁桥相近，而在结构上却增加了悬臂与挂梁间的牛腿和剪力铰构造，使用上其行车舒适性也不如连续梁桥。因此在实际桥梁工程中的应用受到很大限制。T形刚架桥宜采用预应力混凝土结构。预应力混凝土T形刚架桥，的结构性能与悬臂施工法达到了高度协调统一，其梁跨在施工中的受力状态与运营荷载作用下的受力状态基本一致，且省去

5、了桥梁支座，在施工中不必设置墩上临时固定装置，避免了施工过程中的结构体系转换问题。返回第4页/共87页3.1.3 梁式桥承载结构体系的截面类型梁式桥承载结构体系的截面类型与梁式桥的跨度、立面布置、建筑高度、施工方法以及所使用材料的性质等有关。其关键在于充分合理地利用材料，满足结构的承载要求，并在施工中容易实施。目前经常采用的截面形式为板式截面肋梁式截面箱形截面 返回第5页/共87页1.板式截面板式截面特点是建筑高度小、构造简单、施工方便，采用预制装配施工时，预制构件重量小、架设方便。板式截面根据其截面形式和施工方式可划分为：整体式矩形实心板装配式板装配整体组合式板异形板 前三种板主要用于小跨度

6、板式梁桥，包括简支板桥、连续板桥和斜板桥。异形板截面形式主要用于城市高架桥及跨度在2030m，桥面较宽的预应力混凝土连续板桥。图32板桥横截面 返回第6页/共87页整体式矩形实心板整体式矩形实心板截面形状简单，结构刚度大，整体性好，可适用于各种道路线型复杂的桥梁。通常采用现浇混凝土施工。在车辆荷载作用下，整体式矩形实心板实际上属于双向受力板(图33)。只有在某些条件下，它才可简化为单向受力的板。有时为了减轻自重，挖去部分受拉区的混凝土，做成矮肋式截面。返回第7页/共87页装配式板桥装配式板截面避免了现场浇筑混凝土引起的弊端，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

7、相连接。在荷载作用下，每块板相当于单向受力的梁式窄板，除主跨径方向承受弯曲外，还承受由板间接缝(铰缝)传递的剪力而引起的扭转(图34)。这种板式截面其结构整体性较差。但其施工方便，工期较短。这种板式截面分为三种类型：钢筋混凝土实心预制板；钢筋混凝土空心预制板；预应力混凝土空心预制板。返回第8页/共87页2.肋梁式截面 肋梁式截面的基本形式由多片T形截面主梁组成。根据其施工方式可划分为整体肋梁式截面和装配肋梁式截面。其主梁除采用T形截面外，也可采用II形或I形截面，但将其组合成桥梁横截面时，仍类似于T形截面主梁组合的桥梁横截面。继续第9页/共87页T形截面 T形截面特点是外形简单，制造方便，主梁

8、之间通过横隔梁联结，结构整体性较好。从结构主梁受力角度分析，由于T形横截面上翼缘面积较大，其截面重心位置偏上。T形横截面上翼缘恰好提供了更大的混凝土受压区，而下翼缘只要能满足受拉钢筋或预应力钢筋的布置，就足够了。T形横截面的重心至下翼缘的距离较大，对于有效地利用受拉钢筋和预应力钢筋非常有利。由于T形横截面最适合于承受单向弯矩，因而肋梁式截面大多用于跨径为1320m的钢筋混凝土或2060m预应力混凝土简支梁桥以及少数跨度不大，正负弯矩绝对值相差不大的悬臂梁桥或连续梁桥。返回第10页/共87页3.箱形截面 箱形截面特点是全截面参加工作，截面抗弯、抗扭刚度较大；材料在截面上分布相当合理，使其能够有效

9、地抵抗正、负弯矩和较大扭矩，能够满足普通钢筋和预应力钢筋的配筋要求，同时有良好的横向抗弯能力。箱形截面抗扭刚度较大，在车辆荷载作用下各主梁受力较均匀，其荷载横向分布系数较小。箱形截面不仅适用于较大跨径的简支梁桥，还特别适用于较大跨径的连续梁、悬臂梁和T形刚架。箱形截面的类型一般分为单箱单室、单箱双室、单箱多室、双箱单室、双箱双室和多箱单室以及长悬臂斜腹箱形截面等。继续第11页/共87页箱形截面的类型单箱单室截面受力明确，计算较简单，施工方便，材料用量较节省。单箱多室和双箱双室等截面内力分布较均匀，但计算较复杂，施工较困难。实际工程中较多地选用单箱单室和双箱单室等截面。中等宽度的桥梁一般选用单箱

10、单室或单箱双室，而一般宽桥选用单箱多室、双箱单室或直接采用两个分离的单箱单室或单箱双室截面。长悬臂斜腹箱形截面是现代城市高架桥经常采用的截面形式之一。箱形截面是绝大多数大跨度桥梁优先选用的截面形式之一。返回第12页/共87页3.2.1简支板桥的设计与构造 简支板桥是小跨度桥梁广泛采用的桥型之一。根据施工方式分为整体式板桥、装配式板和装配整体式板桥。根据跨越方式可分为正交板桥和斜交板桥。1.整体式板桥的设计与构造 整体式板桥通常采用等厚矩形截面。在荷载作用下，整体式板桥实际处于双向受力状态,理论上可采用弹性薄板小挠度弯曲理论建立其基本微分方程，进而根据板的边界条件和所承受的荷载求解板中内力。整体

11、式正交板桥的受力特点整体式正交简支板桥的构造与配筋整体式斜交板桥2.装配式板桥的设计与构造 3.装配整体式板桥的设计与构造 返回第13页/共87页整体式正交板桥的受力特点(1)在均布恒载作用下，桥跨板基本处于单向受力状态(图37)。其跨中截面单位宽度上的弯矩可象简支梁跨中弯矩那样确定，与之正交截面单位宽度上的弯矩(为Poisson比)比弯矩小得多。继续第14页/共87页整体式正交板桥的受力特点(2)当车轮荷载作用在板中时，桥跨板处于双向受力状态。其跨中截面弯矩沿板横向(y轴方向)是非均布的(图38)，的值随着距作用点的距离增加而减小，最大值与板宽和荷载作用位置有关。由于此时板的挠度沿y轴方向有

12、变化，根据挠度及曲率与横向弯矩的关系，的值沿y轴方向也有变化，并将大于均布恒载作用下的该值，但与相比仍然较小。可考虑作为单向板计算。继续第15页/共87页整体式正交板桥的受力特点(3)当车轮荷载作用在板的自由边附近时，和的分布规律与荷载作用在板中类似，但数值较大，而数值较小。根据上述受力特点，实际工程中的整体式正交板桥通常作为单向板考虑，采用更为实用的简化设计计算方法确定其内力，如“折算宽度法”。该法假定车轮荷载引起的跨中弯矩Mc由板的折算宽度b来承担，折算宽度b取桥规中车轮荷载的有效分布宽度。在折算宽度内车轮荷载引起的单位板宽上的弯矩cMc/b为均布。由此所确定的板中弯矩c(均布恒载引起的单

13、位板宽上的弯矩)可根据钢筋混凝土结构设计原理用于确定板受力钢筋的数量。此外整体式正交简支板桥也可采用简化刚接板(梁)法确定其内力。返回第16页/共87页整体式正交简支板桥的构造与配筋 整体式正交简支板桥的板厚通常取跨径的1/151/20，但不宜小于100mm。其配筋应与其受力特点相吻合。当车轮荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的值较大(车轮荷载有效分布宽度小于板中)，因而在板边缘的16板宽内主筋配筋量通常增加15，同时应考虑布置适量边缘构造钢筋。图39所示为标准跨径6m，桥面净宽8.5m，两侧各有0.25m的安全带,并按汽车-15级,挂车-80的荷载标准设计的整体式简支板桥的构造与

14、配筋。继续第17页/共87页整体式简支板桥的构造与配筋实例该桥计算跨径为5.69m，板厚0.32m,约为跨径的118。纵向主筋为直径20mm的II级钢,在中间2/3板宽内按间距125mm布置,两侧各16板宽内按间距110mm布置，并在跨径两端1416的范围内按30弯起。返回横向分布钢筋为直径10mm的I级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的 15配制，并沿纵向按间距200mm布置。第18页/共87页整体式斜交板桥 在桥梁工程中,由于桥位处的地形条件限制或道路线型的要求,许多桥梁采用斜交方式跨越河流或障碍物。斜交板桥的受力分析比较复杂,工程设计中通常采用近似数值法确定其内力或将其结果制成表格供设计

15、者直接查用。理论计算和实验分析表明斜交板的内力分布受斜交角的大小影响,受垂直于板桥轴线的板宽b与垂直于简支边的跨径l比的影响及受支座类型的影响。斜交板的受力特点(1)当斜交角15时，斜交角的影响可忽略不计，并可按正交板考虑。(2)斜板中主弯矩的方向在宽板的中部近似垂直于支承边，在两侧近似平行于自由边；窄板的两侧与宽板两侧类似，但窄板中部处于平行于自由边与垂直于支承边的中间方向；斜板中扭矩分布相当复杂。继续第19页/共87页斜交板的受力特点(3)纵向最大弯矩的位置随着斜交角的增大从跨中向钝角方向移动(图3-10)。(4)斜交板的最大纵向弯矩比相同斜跨径的正交板要小，而横向弯矩要大得多。(5)钝角

16、处有相当大的垂直于钝角平分线的负弯矩和平行于钝角平分线的正弯矩。(6)在支承边上的反力从钝角处向锐角处逐渐减小,钝角处最大,而锐角处最小。继续第20页/共87页斜交板桥的构造与配筋斜板桥的配筋原则上要与其受力特点相一致。对于斜板窄桥(l/b1.3)板底层纵向主筋一般沿斜跨方向布置，而横向钢筋在板中部钝角范围内垂直于纵向主筋,在支承边附近范围内平行于支承边布置。对于斜板宽桥板(l/b1.3底层纵向主筋在板中部钝角范围内垂直于支承边布置，在锐角至对面钝角间的板边部分平行于自由边布置，横向钢筋平行于支承边布置。此外在斜板桥板顶层沿自由边宽度br=h范围内布置一些附加钢筋网，纵向筋平行于自由边，横向筋

17、平行于支承边；并在钝角的l/5范围内布置相当于跨中主钢筋0.81.0倍的附加钢筋，在板顶层钢筋垂直于钝角平分线，在板底层钢筋平行于钝角平分线(图311)。继续第21页/共87页图(311)返回第22页/共87页2.装配式板桥的设计与构造 装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。按其横截面形式主要分为实心板和空心板。钢筋混凝土空心板的跨径范围为613m，板厚0.40.8m，而预应力混凝土空心板的跨径范围为816 m，板厚0.40.7m。继续第23页/共87页装配式板桥的横向联结方式装配式板桥通过各种横向联结方式将预制板块连接成整体，以便共同承受各种荷载的作用。常用的联结形式有两种企口混凝土铰联

18、结和钢板联结。企口混凝土铰联结有圆形、菱形和漏斗形三种(图3-13a)。钢板联结一般采用在预制板顶面沿纵向两侧边缘每隔0.81.5m预埋一块钢板(图3-13b)，连接时将钢盖板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板焊接在一起。继续第24页/共87页装配式板桥的受力分析装配式板桥在荷载作用下亦属双向受力板，但由于其结构受力特点可简化为单向受力窄板来确定其板中内力，每块预制板除承受本板内的荷载外，还通过预制板间的联结承受相邻板上荷载、变形或两者同时所引起的竖向剪力和其它内力的作用(图3-4、14)。设计中多采用铰接板(梁)法确定其板中内力。其它内力与竖向剪力相比对确定板的内力影响极小。板中主要受力钢筋的数

19、量由计算得到的内力确定。此外在板中布置适量的构造钢筋以承受计算时忽略的某些内力。工程中装配式板桥基本上采用标准设计。继续第25页/共87页图3-4、14继续第26页/共87页标准设计实例(1)图315为装配式钢筋混凝土简支实心预制板桥的一个标准设计实例。其标准跨径为6 m，桥面净空为净7(无人行道),荷载等级为汽车15级,挂车80。桥跨结构中部采用6块宽度为990mm的预制板，两侧边缘采用宽度为740mm的预制板。继续第27页/共87页标准设计实例(2)图316为装配式预应力混凝土简支空心预制板桥。其标准跨径为13m，桥面净空为净720.5m，荷载等级为汽车20级，挂车100。桥跨结构采用8块

20、宽为990mm、混凝土为C40号的预制板。每块板底层配置7根直径为20mm的级冷拉钢筋作为预应力筋，板顶层配置3根直径为12mm的架力钢筋，在支点附加还配置6根直径为8mm的构造筋。继续第28页/共87页装配式斜交简支板桥装配式斜交简支板桥的受力与整体式斜交板桥基本相同，其板中内力同样采用近似数值法确定。预制斜交板的钢筋布置有两种方式:当斜交角=2530时,主钢筋按平行于自由边布置,而分布钢筋按平行于支承边布置；当斜交角=4060时,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钢筋布置，支承边附加平行于支承边布置。此外在支承边板底层布置垂直于支承边的加强钢筋，在钝角处板顶层布置垂

21、直于钝角平分线的加强钢筋，板顶层沿自由边布置适量附加纵向筋(图317)。继续第29页/共87页图317返回第30页/共87页3.装配整体式板桥的设计与构造 装配整体式板桥具有安装重量轻，结构整体性好，施工简单和模板用量省等特点。适用于小跨度板桥。为了保证板结构的整体作用,预制构件中的横向钢筋要伸出构件,现浇混凝土中还要布置适量的纵向钢筋和横向分布筋，并与预制构件中伸出的钢筋相结合构成整体钢筋骨架，使现浇混凝土和预制构件能很好地结合形成整体，共同承受荷载的作用(图318)。返回第31页/共87页3.2.2装配式简支梁桥的设计与构造 简支梁桥按施工方法可分为整体式和装配式简支梁桥。横截面形式为T形

22、、I形和II形等肋梁式截面。装配式简支梁桥在设计和施工中首先要解决的问题是如何将整个桥跨结构合理地划分成各种预制装配单元。装配式简支梁桥的设计还需考虑预制装配单元的构造布置、构造尺寸和构造联接等问题。1.预制装配单元的划分2.装配式简支梁桥的构造布置3.主梁的设计与构造4.横隔梁的设计与构造 返回预制装配单元第32页/共87页1.预制装配单元的划分预制装配单元的合理划分应符合如下原则：预制装配单元的划分应有利于简化结构的计算；预制装配单元的划分不能影响结构作为整体的承载能力，拼装部位应位于内力较小处；拼装接缝的数量尽可能地要少，接头的形式要合理、牢固可靠，且要施工方便；预制装配单元的形状和尺寸

23、力求标准化，可互换性强，尽可能减少种类；预制装配单元的大小和重量应便于预制、运输和安装。继续预制装配单元第33页/共87页预制装配单元划分方式(1)(1)纵向竖缝划分此划分方式是用纵向竖缝沿横向将桥跨的多主梁结构划分为多个单主梁预制装配单元，每个预制装配单元为一个整跨T形或II形梁，拼装接缝位于行车道板和横隔梁内(T形梁)或位于梁肋上(II形梁)。此划分方式对结构主梁的受力和承载能力影响较小，因接缝处内力较小，可保证联接牢固可靠，使桥跨结构有较好的整体性。此划分方式有利于结构简化计算，与结构设计采用的简化计算模式比较吻合。划分后的预制装配单元可实现预制构件的形状尺寸、结构配筋和拼接方式的标准化

24、，以方便施工，降低施工成本。缺点是预制装配单元的构件尺寸和重量比较大，并随跨径的增加急剧上升。继续预制装配单元第34页/共87页预制装配单元划分方式(2)(3)(2)纵向水平缝划分此划分方式是用纵向水平缝将桥跨的肋梁结构划分成梁肋和翼缘板，翼缘板再划分为一定宽度的矩形板。划分后预制构件为整跨I形梁和与主梁间距同宽的矩形预制板。此划分的装配式梁桥也称组合式梁桥。其预制构件的尺寸和重量比前一种划分方式小得多，更有利于拼装施工。这种组合式的主梁为分阶段受力。(3)纵、横向竖缝划分此划分方式是在第一种划分方式的基础上将整跨的T形梁或其它截面形状的整跨梁用横向竖缝沿纵向再次分割，形成较小的预制梁段。此划

25、分方式的预制梁段在串接成整跨梁时只能采用施加预应力的方法。此划分方式使预制构件的尺寸更小，重量更轻。返回预制装配单元(1)第35页/共87页2.装配式简支梁桥的构造布置(图3-20)装配式简支梁桥的构造布置是在给定桥面设计宽度的条件下选择出主梁的截面形式、确定主梁的间距(或片数)和确定桥跨结构所需横隔梁的数量。主梁截面大多采用T形截面，也常采用I形截面。主梁间距(或片数)的确定，需综合考虑许多因素。横隔梁的作用是将各主梁连结成一个整体，并保证在荷载作用下能共同工作。它的刚度越大，连结越可靠，桥梁结构的整体性就越好。继续第36页/共87页(图3-20)返回第37页/共87页3.主梁的设计与构造桥

26、跨结构中的主梁是最重要的承载预制构件。主要介绍T形截面主梁的设计与构造。(1)主梁的构造尺寸(2)主梁的配筋构造 返回第38页/共87页(1)主梁的构造尺寸主梁的高度与主梁的截面类型和间距以及设计荷载的等级有直接关系。主梁翼板除承受自重和桥面恒载外,主要承受由车轮引起的局部荷载。根据其受力特点,一般做成变厚度板。通常翼板根部的厚度不小于梁高的1/12。翼板边缘厚度与相邻主梁翼板间的连结方式有关。此外为了减小翼板和梁肋连结处的局部应力集中和易于脱模,常在此部位设置折线形承托或圆角。主梁的肋宽必须满足截面抗剪和抗主拉应力的强度要求，同时应考虑梁肋的屈曲稳定性、梁肋内主筋或预应力筋的布置和浇筑混凝土

27、施工所需的最小肋宽。钢筋混凝土T形截面梁的下翼缘通常与梁肋同宽。预应力混凝土T形截面梁的下翼缘通常做成马蹄形，以便满足预应力筋布置的要求和施加预应力时该部位的强度要求。继续第39页/共87页预应力混凝土T形截面梁的马蹄形下翼缘马蹄尺寸过小，在施工和使用中会出现纵向水平裂缝；马蹄尺寸过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距，增加预应力筋的用量。根据统计马蹄形的宽度为梁肋宽度的24倍，具体由马蹄形中沿横向布置几排预应力筋的构造要求所需宽度来确定。马蹄形的高度(下翼缘高度加斜坡高度)与沿高度布置几排预应力筋有关，通常约为梁高的0.150.2倍。马蹄形的斜坡坡度陡于45为宜。图3-21和图3-22所

28、示为跨径20m的装配式钢筋混凝土T形梁和跨径为30m的装配式预应力混凝土T形梁的构造尺寸实例。继续第40页/共87页构造尺寸实例钢筋混凝土T形梁图3-21为跨径20m的装配式钢筋混凝土T形梁的构造尺寸实例。其设计荷载分别为汽车15级，验算荷载为挂车80和汽车20级，验算荷载为挂车100。继续第41页/共87页构造尺寸实例预应力混凝土T形梁图3-22所示为跨径为30m的装配式预应力混凝土T形梁的构造尺寸实例。其设计荷载分别为汽车15级，验算荷载为挂车80和汽车20级，验算荷载为挂车100。返回第42页/共87页(2)主梁的配筋构造 主梁的配筋包括纵向受力主筋或预应力筋和各种构造钢筋。受力主筋和预

29、应力筋的数量通过计算确定，并按主梁受力特点布置。主筋、预应力筋和各种构造钢筋通常按桥规的构造要求布置，部分构造钢筋需要通过计算确定其配筋量。但必须满足构造所要求的最小配筋量。钢筋混凝土T形主梁的配筋构造示例。预应力混凝土T形主梁的配筋构造示例。返回第43页/共87页钢筋混凝土T形主梁的配筋构造示例(图3-23)主梁内共配置纵向受力钢筋10根，分五层叠置，8根直径为32mm，编号为N1、N2、N3、N4，2根直径为16mm，编号为N6。为满足梁内抗剪要求，补充设置直径为16mm的附加斜筋N7、N8、N9、N10和N11。为防止梁肋两侧产生裂缝，沿梁高布置直径为8mm的水平纵向分布钢筋N12。由于

30、梁肋下缘拉力较大，该分布筋布置较密，向上则逐渐布置得较稀。箍筋N14和N15采用直径为8mm的普通光圆钢筋，间距为240mm；支座附近采用下缺口的四肢式箍筋(N15)以便满足抗剪要求和适应支座钢板锚筋的布置；跨中部分采用双肢箍筋(N14)。全梁布置两片平面焊接钢筋骨架，每片重5.86kN,用C25号混凝土浇筑，每根中间主梁的安装重量为211.7kN。继续第44页/共87页图3-23返回第45页/共87页预应力混凝土T形主梁配筋构造示例(图3-24)梁内预应力筋采用7束24根5高强钢丝束，均以圆弧起弯并锚固在梁端20mm厚的钢垫板上。全部钢丝束的重心线不超过束界范围。在锚固区域锚具的布置应分散均

31、匀，最好对称于竖轴，并留有足够的净距以便张拉操作。除预应力钢筋之外，为了梁的抗剪和抗裂需要，梁肋两侧布置用8钢筋构成钢筋网。故在钢垫板下预应力筋周围设置8的螺旋筋，并在梁端加宽范围内的各排钢丝束之间设置加密钢筋网或加密的纵向水平分布筋和箍筋。在梁的拉应力或拉应变区适当布置一些普通钢筋以便协调预应力筋和普通钢筋的配置、改善梁的结构性能。继续第46页/共87页图3-24返回第47页/共87页4.横隔梁的设计与构造 横隔梁的设计要考虑横隔梁的尺寸和其受力钢筋、构造钢筋的布置。在装配式T形梁中，横隔梁与主梁是同时布筋，同时预制完成。主梁安装就位后，在横隔梁的预埋连接钢板上加焊钢盖板使横隔梁连成整体(图

32、3-26)。返回第48页/共87页3.3.1简支梁式桥的计算内容 简支梁桥设计与计算项目一般有主梁、横隔梁、桥面板(行车道板)和支座等。在结构设计中，通常根据桥梁使用要求、跨径大小、桥面净宽、荷载等级和施工等基本条件，参考已经设计建造的桥梁拟定截面型式和尺寸，根据作用在结构上的荷载，用数学和力学方法计算出结构各部份可能产生的最不利内力，进行强度、刚度和稳定性验算。本节将着重介绍行车道板、主梁和横隔梁的承载特点和计算方法。返回第49页/共87页3.3.5 横隔梁内力计算横隔梁的计算方法与主梁的计算方法一致。1.偏压法计算横隔梁内力2比拟板法计算横隔梁内力 对于有多根横隔梁的情况，由于位于跨中横隔

33、梁的受力最大，通常只需计算跨中附近的中横隔梁，其它横隔梁可仿此设计。返回第50页/共87页1.偏压法计算横隔梁内力(1)这种方法的力学模型是将桥梁的中横隔梁近似地视作竖向支承在多根弹性主梁上的多跨弹性支承连续梁，如图3-63b所示。(1)横隔梁的内力影响线 如图3-63b所示，当桥梁在跨中有单位荷载1作用时，各主梁所受的荷载将为R1，R2，R3，Rn，这也就是横隔梁的弹性支承反力。因此，由力的平衡条件就可写出横隔梁任意截面r的内力计算公式。图3-63 横隔板计算图式 继续第51页/共87页1.偏压法计算横隔梁内力(2)1)荷载1位于截面r的左侧时：MrR1b1R2b21e左Ribie QrR1

34、R2-1左Ri-1 (3-36)2)荷载1位于截面r的右侧时：MrR1b1R2b2左RibI QrR1R2左Ri (3-37)式中：Mr、Qr横隔梁任意截面r的弯矩和剪力；e荷载1至所求截面的距离；bi支承反力Ri至所求截面的距离；左表示涉及所求截面以左的全部支承反力的作用。以上公式中对于确定的计算截面r来说，所有的bi是已知的，而Ri则随荷载1位置e而变化。故公式为横隔梁的内力影响线。继续第52页/共87页横隔梁的R、M、Q影响线继续第53页/共87页(2)作用在横隔梁上的计算荷载：汽车荷载为：继续平板挂车荷载为：PogPiyi/4均布的履带荷载或人群荷载为：履带车：Pollpllll/2

35、人 群：Porporr=porlla(影响线上布满荷载)式中：pll和p0r为一辆履带车每延米的荷载和一侧人行道每延米的人群荷载；ll和r相应为对应于履带车和人群荷载范围的影响线面积；lla横隔梁的间距。横隔梁上计算荷载的计算图式第54页/共87页(3)横隔梁内力计算用上述计算荷载在横隔梁内力影响线上按最不利位置横向加载，就可求得作用在一根横隔梁上的最大(或最小)内力值。求得横隔梁内力后，可按RC或PC结构设计原理计算配筋和进行 返回强度验算或应力演算。横隔梁用焊接钢板接头连接的装配式T形梁桥，钢板所承受的轴向力为：NM/z 式中：z横隔梁顶部和底部接头钢板之间的中心距离。第55页/共87页2

36、.比拟板法计算横隔梁内力(1)比拟正交异性板的横向单宽弯矩表达式可写成：(338)()式中：B桥宽的一半；p0sin(x x/ll)横向单宽板条上的荷载；弯矩影响系数；当01时，(3-39)对于内横隔梁来说，横隔梁的间距是a，并且计入活载的冲击系数，则此梁承受的弯矩显然可近似地用下式表示：如果作用在桥上的荷载沿纵向的是几个集中力或局部的分布力，而且沿桥的横向有m行同类荷载作用时，则将上式改写成：My(1)asin(x x/ll)(3-40)继续第56页/共87页2.比拟板法计算横隔梁内力(2)对于跨中横隔梁，代入xl/2，则得：My(1)a (3-41)式中：荷载函数，与荷载的形式及位置有关。

37、对于单个集中荷载作用于跨中时，=2p/ll；对于均布荷载，=4q/；与各行荷载位置相对应的横向弯矩影响线坐标之和。当用比拟板法计算横隔梁的剪力时，可根据按比拟板法求得的有主梁的荷载横向影响线，仿照“偏心压力法”绘制横隔梁剪力影响线的方法进行。返回第57页/共87页3.4梁式桥支座 3.4.1支座的作用与要求 3.4.2支座的常用类型与构造梁式桥的支座一般采用钢、橡胶、聚四氟乙烯或钢筋混凝土等材料制作，并根据桥梁的跨径和支点反力的大小、桥跨结构的变形程度以及留给支座的空间高度等因素选定其类型。以下介绍几种常用的支座类型及其构造。1.简易垫层支座与弧形钢板支座 2.钢筋混凝土摆柱式支座 3.橡胶支

38、座 3.4.3支座的计算返回第58页/共87页3.4.1支座的作用与要求桥梁支座是设置在桥梁上部承载结构与墩台之间的传力装置。桥梁支座的作用：将作用在上部承载结构的各种荷载传递到墩台上；保证结构在荷载、温度、混凝土收缩和徐变等因素作用下自由变形，不产生附加内力，使上、下部结构的实际受力符合设计结构的静力计算图式。对桥梁支座的要求：必须有足够的承载能力和适应梁体变形的能力；具备便于安装、养护、维修和更换的特点。根据静力计算图式梁式桥支座有三种形式。支座的设置根据梁式桥的桥宽、截面类型和桥型(多跨简支梁，连续梁,坡桥,悬臂梁)以及墩台类型而定。此外，设置桥梁支座的支承平面应保持水平，避免竖向荷载作

39、用产生水平力。随着桥梁工程技术的发展，出现了许多新型桥梁支座，尤其是近三十年来出现的各种橡胶支座。返回第59页/共87页1.简易垫层支座与弧形钢板支座简易垫层支座主要用于标准跨径小于10m的简支梁、板桥。这种支座直接将梁或板的端部支承在几层油毛毡或石棉做成的简易垫层上，垫层压实后的厚度不应小于10mm，这种支座变形能力很差。为避免墩、台顶受压开裂或拉裂，墩、台顶前缘削成斜角，在梁、板底部和墩、台顶内部增设12层钢筋网。弧形钢板支座主要用于标准跨径在1020m范围内、支点反力小于600kN的简支梁、板桥。弧形钢板支座由两块厚度为4050mm的铸钢制成的上垫板、下垫板组成，上、下垫板之间可相对自由

40、转动和滑动以实现活动支座的功能。若作为固定支座，则需在上垫板上加工出齿槽(或销钉孔)，在下垫板相应部位焊上齿板(或销钉)以便安装后固定上下垫板的相对位置，使其可相对自由转动，而不能相对滑动。弧形钢板支座 返回简易垫层支座第60页/共87页2.钢筋混凝土摆柱式支座钢筋混凝土摆柱式支座是由两组弧形钢板固定支座和混凝土摆柱组成。摆柱的横桥向尺寸b一般取梁肋宽度，顺桥向尺寸a由摆柱横截面的混凝土抗压强度来确定。钢筋混凝土摆柱支座依靠混凝土摆柱的转动来实现活动支座的功能。这种支座目前基本不再使用。钢筋混凝土摆式支座 返回第61页/共87页3.橡胶支座(1)板式橡胶支座板式橡胶支座适应于中小跨径的桥梁。公

41、路规范规定标准跨径20m以内的梁和板桥，可采用板式橡胶支座。板式橡胶支座就是一块矩形黑色橡胶板。常用的板式橡胶支座是在橡胶板内加进数层薄钢板或钢丝网作为加劲层制成。支座中的薄钢板厚度为2mm、3mm、5mm不等,薄钢板间的橡胶厚度为5mm、8mm、11mm、15mm不等。通常根据计算来具体确定。板式橡胶支座通过橡胶层水平剪切变形和不均匀弹性压缩变形来实现支座水平位移和转动。采用橡胶支座时可不设固定支座，各跨采用等高橡胶支座，使各支座均匀地承受水平力，橡胶支座一般直接放置在墩台顶面，梁体直接放置在支座上。若水平荷载较大时，为防止支座滑动，支座的顶面和底面可设浅的定位槽。一般锚钉不宜伸入支座过深，

42、以免影响支座的变形性能。继续板式橡胶支座第62页/共87页v板式橡胶支座板式橡胶支座一般采用氯丁橡胶，使其具有一定的耐老化性、耐热性和耐油性。环境温度低于25C时，可采用天然橡胶支座或三元乙丙橡胶支座。除矩形板式橡胶支座外，圆形板式橡胶支座也广泛地被采用。聚四氟乙烯滑板式橡胶支座是板式橡胶支座的一种特殊形式，系在板式橡胶支座表面粘合一块厚为1.53mm的聚四氟乙烯板材，另在梁底支点处，设置一块有一定光洁度的不锈钢板，使其可在支座的聚四氟乙烯板表面来回移动。它除了具有橡胶支座优点外，能满足水平位移量较大的要求。适用的支座反力范围为903600kN。这种支座适用于较大跨度的简支梁桥，各种连续梁桥。

43、这种支座有两种类型：封闭型和简易型；封闭型用于环境较差的地区和条件复杂的情况。聚四氟乙烯滑板式橡胶支座继续第63页/共87页(2)盆式橡胶支座盆式橡胶支座能满足支座转动的要求。嵌放在钢盆环顶面的填充聚四氟乙烯板与其上的不锈钢滑板板相对摩擦系数设计时采用0.05，两者间的相对滑动可满足支座水平位移的需要。盆式橡胶支座的橡胶硬度为邵氏605。通常橡胶板的相对厚度t/D越大，其抗转动力矩就越小。盆式橡胶支座是目前应用最广泛的一种大、中型桥梁支座。目前已定型生产的承载力为100060000kN的盆式橡胶支座分31级。为了适应转动量大的情况，盆式橡胶支座可改进为盆式球形橡胶支座。为了抗震的需要，盆式橡胶

44、支座可加入减震消能装置改进为抗震型盆式橡胶支座。返回第64页/共87页3.4.1支座的计算1.支座的受力分析桥梁支座主要承受由上部结构传来的竖向力和水平力。根据这些受力来选定支座的尺寸，并进行强度和稳定性验算。(1)竖向力 支座上的竖向力包括结构自重、活载及其影响力引起的支点反力。在计算活载的支点反力时，要按照最不利的状态排列荷载计算，并计入冲击的影响。当支座可能会出现上拔力时，应分别计算支座的最大竖向上拔力。桥梁上部结构可能被风力掀离的支座时，应计算支座锚栓及有关部件的承载力。(2)水平力正交直线桥梁的支座，仅需计算纵向水平力。斜桥和弯桥，需要计算由于汽车荷载的离心力或风力所产生的横向水平力

45、。支座上的纵向水平力，包括汽车荷载的制动力、风力、摩擦力或由于温度变化、支座变形引起的水平力以及其他原因如桥梁纵坡产生的水平力。继续第65页/共87页2.板式橡胶支座的计算板式橡胶支座的设计与计算包括确定支座尺寸、验算支座受压偏转情况以及验算支座的抗滑稳定性。(1)确定支座的平面尺寸橡胶支座的平面尺寸ab(矩形)或直径D(圆形)由橡胶板的抗压强度与梁端部或墩台顶的混凝土局部承压强度来确定，故应满足条件：橡胶板：=N/A j 式中：N最大支反力；A橡胶支座的平面面积；j橡胶支座的平均容许压应力，根据支座形状系数S确定，5S8时，j=70009000kPa，S8时，j=10000kPa；S由下式确

46、定：矩形支座：S=ab/2(a+b)t；圆形支座：S=d/4t其中：t为中间层橡胶的厚度。梁端部或墩台顶的混凝土，应按照桥涵设计规范规定的钢筋混凝土的局部承压强度设计方法计算。继续第66页/共87页(2)确定支座的厚度根据板式橡胶支座的位移机理：梁的水平位移主要通过橡胶片的剪切水平变形来实现。因此，支座的厚度h取决于主梁由于温度变化等因素产生的纵向最大水平位移。橡胶片的剪切角按下式计算：tan=/titan ti/tan 式中：tan橡胶片容许剪切角的正切，可取用0.5或0.7。上式不计活载制动力用0.5，计及活载制动力取用0.7各表达为：ti2 D ；ti1.43(D L)式中：D恒载作用下

47、，上部结构温度变化、桥面纵坡等因素引起的支座水平位移，表达为：D=tll/2；L由制动力引起的支座水平位移，表达为：L=HTti/2GA考虑橡胶支座的稳定性，ti支座顺桥向边长的0.2倍。橡胶支座的厚度：h=tin层加劲薄板的总厚。继续第67页/共87页(3)验算支座偏转的位移主梁受力发生挠曲变形时，梁段将发生转动位移，但不允许与支座相互脱离，即 s20。橡胶支座平均压缩变形：s=(s1+s2)/2=ti=Nmaxti/EAE橡胶支座的弹性模量，E=(53S-41.8)(MPa)；已知梁端转角位移(=0.00250.005rad)，可计算其他参数：s2=s-a/2 ；s1=a+s2 橡胶支座平

48、均压缩变形应满足以下要求：s 0.05ti s2 s1aNh继续第68页/共87页(4)验算支座的抗滑性能橡胶支座一般直接放置在墩台与梁底之间，承受水平力H时应保证支座不致滑动。无活载作用时：ND1.4GAD/ti 有活载作用时：(ND+NPmin)1.4GAD/ti+HT式中：ND恒载作用下的支座反力；NPmin汽车活载产生的最小支座反力；HT汽车活载的制动力在支座上产生的水平力；橡胶支座与混凝土表面的摩擦系数为0.3，与钢板为0.2；GAD/ti一个支座上由温度变化等因素引起的水平力。返回第69页/共87页3.5其它梁式桥的构造特点与计算要点3.5.1其它梁式桥的构造特点1.连续梁桥、悬臂

49、梁桥和T形刚架桥的分孔2.横截面型式及主要尺寸3.预应力筋的布置要点 3.5.2其它梁式桥的计算特点 1.恒载内力计算2.活载内力计算返回第70页/共87页1连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚架桥的分孔连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚架桥，在分孔时必须考虑桥梁相邻跨径的合理比例。根据恒载作用下的弯矩分布特点，通常设计成不等跨变高度的主梁结构形式。连续梁主梁连续超过五跨时，可按2-5孔为一联分联布置。联与联的衔接处，象简支梁桥一样，采用两个支座支承在同一桥墩上的方式。连续梁分跨布置时，各孔宜布置成对称于中央孔的不等跨径。三跨时边跨与主跨的比为0.65-0.8，五跨时为0.65-0.9。悬臂梁和T形刚架桥悬臂主

50、梁间可用挂孔通过剪力铰相连，形成静定结构；也可用剪力铰直接相连，形成超静定结构。其悬臂长度和挂梁跨径应与锚固跨或主跨有合理的比值。悬臂梁通常采用带挂梁的布置。悬臂梁桥的中间支座采用固定铰支座，端支座采用活动支座。T形刚架桥通常采用尽可能相同的T形单元尺寸和尽可能对称的布置。返回第71页/共87页2.横截面型式及主要尺寸(1)大跨度的连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚架桥多采用变截面形式,梁高沿桥纵向的变化常采用曲线或折线，如抛物线、正弦曲线、三次曲线、圆弧线以及折线等。主梁的截面通常采用箱型截面，主梁支点截面的高度约为梁跨的1/161/26，变高度主梁的跨中梁高约为支点梁高的1/51/2。箱型截面的宽