第3章 鋼筋混凝土簡支梁

1、第3章 鋼筋混凝土簡支梁第3章 鋼筋混凝土簡支梁 第一節(jié) 鋼筋混凝土(RC)簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 及構(gòu)造 第二節(jié) 鋼筋混凝土(RC)簡支梁設(shè)計與計算 鋼筋混凝土梁橋的特點： 構(gòu)造簡單、適應(yīng)范圍廣、不受基礎(chǔ)條件限制、便于使用于曲線段、易于建造、標(biāo)準(zhǔn)化。 適用跨度范圍：一般20米以下兩大類：整孔式梁和分片式梁 整孔式梁：結(jié)構(gòu)較合理，橫向剛度大，穩(wěn)定性好；但受運梁、架梁設(shè)備的起吊能力限制，整孔式梁僅適用于就地灌注。分片式梁：重量輕、尺寸小，廣泛采用。第一節(jié)第一節(jié) 鋼筋混凝土簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及構(gòu)造鋼筋混凝土簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及構(gòu)造一、鐵路鋼筋混凝土簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及構(gòu)造 （一）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計簡介跨度16m及以下普遍采用。

2、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計（直、曲線輪廓尺寸相同，但配筋不同）叁標(biāo)橋1023 75年編 4 5 6 8 10 12 16 20m跨，普高、道碴叁標(biāo)橋1024 75年編 4 5 6 8 10 12 16 20m跨，低高、道碴專 橋1023 4 5 6 8 10 12 16 20m跨，普高、道碴專 橋1024 4 5 6 8 10 12 20m跨，低高、道碴普通高度與低高度梁 普通高度：一般情況下采用 1/6-1/9低高度：建筑高度受限時（平原、河網(wǎng)、立交） 采用1/11-1/15 混凝土標(biāo)號高，用鋼量大，有時混凝土用量增大（馬蹄加大，腹扳增厚）（二）分片簡支梁構(gòu)造 主梁截面形式：板式(矩形)、 肋式(T形、形)板

3、式：板式：跨度6m 由于梁高低，為制造方便，采用板式截面。板下部適當(dāng)減窄。由于底部支撐較寬，重心低，不會發(fā)生側(cè)向傾覆，兩片梁間無橫隔板聯(lián)結(jié)。肋式：肋式：跨度在8m及以上的梁 由于跨度加大，梁高也相應(yīng)增加為節(jié)省材料和減輕梁重，便于架設(shè)和運輸，則采用肋式T形截面。單片T梁易于側(cè)向傾覆，運輸時應(yīng)在梁兩側(cè)設(shè)置臨時支撐，在架梁就位時，兩側(cè)也應(yīng)有臨時支撐保護，防止翻梁。在橋位安裝就位后，須把橫隔板連成整體?？缍瓤缍?m5m的板式梁的板式梁肋式截面肋式截面T T形、形、形梁形梁 肋式梁：肋式梁：以16mT梁為例介紹構(gòu)造特點1、梁的總體設(shè)計（見下頁圖）梁長梁長16.5m、道碴槽寬道碴槽寬1.92m、梁高梁高1

4、.9m、梁中心距梁中心距1.8m跨中腹板跨中腹板300mm 端部490mm ，以適應(yīng)主拉應(yīng)力的變化下翼緣寬下翼緣寬700mm 利于鋼筋布置道碴槽板按規(guī)定最小道碴槽板按規(guī)定最小120mm，為使道碴槽板與主梁共同工，為使道碴槽板與主梁共同工 作，道碴槽與腹板相交處設(shè)梗肋，其底坡作，道碴槽與腹板相交處設(shè)梗肋，其底坡1：3 道碴槽板厚與主梁梁高比 hi/h 1/10擋碴墻設(shè)有擋碴墻設(shè)有5條斷縫條斷縫 使墻不參與主梁工作，防止墻頂混凝土壓碎。內(nèi)邊墻也設(shè)置斷縫。橫隔板：橫隔板：連成整體，保持橫向穩(wěn)定性，共同工作，防止梁受扭轉(zhuǎn)變形。端橫隔板比中橫隔板為厚：端橫隔板比中橫隔板為厚：維修或更換支座時，頂梁之用。

5、 2、梁內(nèi)鋼筋布置 （見下頁圖） 主梁受力縱筋主梁受力縱筋 4320 15個編號個編號 （N1-N15） N1-N10 端部伸入受壓區(qū)長度大于20倍直徑， 滿足錨固長度，不設(shè)彎鉤和直段。N11-N12 不滿足錨固長度， 需彎轉(zhuǎn)至受壓區(qū)N13-N14 不滿足錨固長度， 需加直段。N15 伸入支座N1-N7 布置在下翼緣中心部分，可在跨中部 分相繼彎起N8-N14 布置在中心偏外，只能在腹板較厚處彎起 主梁箍筋主梁箍筋 4肢 2個編號 （N21，N22）下翼緣有小箍筋主梁構(gòu)造筋主梁構(gòu)造筋 架立筋：如N53，箍筋鉤于其上，形成鋼筋骨架 縱向水平鋼筋：防止腹板收縮裂紋，限制下翼緣 豎向裂紋上升至腹板時

6、開展過寬 聯(lián)系筋：防止水平筋與箍筋向外鼓道碴槽主筋：N18、N19、N20布置在板頂部道碴槽構(gòu)造筋：N50、N51 加強板與肋的聯(lián)系擋碴墻：N52封閉筋，防意外受力；墻內(nèi)鋼筋斷開橫隔板上方的道碴槽板：N48、N49 承受可能發(fā)生的負彎矩公路鋼筋混凝土簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及構(gòu)造 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計截面形式 空心板 與 T梁 JT/GGQS011-84 5 6 8m跨，斜交角0 15 30 45度 空心板梁 JT/GQB002-93 6 8 10 13m跨，斜交角10 20 30 40度 空心板 JT/GQB025-84 10 13 16 20m T梁（一）空心板標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計簡介 以 10m跨，斜交角10或20度空心

7、板為例簡介構(gòu)造 （見下頁圖）混凝土標(biāo)號 C25 板寬124cm 板與板間1cm砂漿縫板頂兩側(cè)伸出N8鋼筋 加強板與板間的連接。板與板之間槽口要填充混凝土，橋面鋪裝10cm混凝土以形成整體。在配筋計算時，行車道板的計算板高計入8cm的混凝土橋面鋪裝。（二）T梁構(gòu)造及配筋 以 16m跨T梁為例簡介構(gòu)造 （見下頁圖）梁長梁長159.6cm 梁高梁高130cm 梁中心距梁中心距 220cm上翼緣寬上翼緣寬 預(yù)制預(yù)制T梁梁160cm，安裝后，安裝后220cm，濕接縫，濕接縫60cm，以減少預(yù)制、運輸、安裝片數(shù)，加快施工速，以減少預(yù)制、運輸、安裝片數(shù)，加快施工速度，減輕吊裝重量和加強整體性。度，減輕吊裝重

8、量和加強整體性。跨中腹板跨中腹板 厚度厚度18cm，縱筋需排5層，每隔60cm主筋相互焊接，它們與架立筋、斜筋一起組成一片平面骨架。橫隔板橫隔板 （蓋板焊接） 橫隔板兩側(cè)與頂面預(yù)埋 鋼板，T梁也預(yù)埋鋼板 還有扣環(huán)連接 和蓋板拴接行車道板濕接縫行車道板濕接縫 扣環(huán)式鋼筋連接構(gòu)造行車道板連續(xù)構(gòu)造行車道板連續(xù)構(gòu)造 簡支梁橋上梁縫過多，不利于行車。采取假連續(xù)構(gòu)造措施，即將梁與梁端部的行車道板連續(xù)起來，以減少橋上縫過多不利行車的缺點。第二節(jié) 鋼筋混凝土簡支梁設(shè)計與計算 一、結(jié)構(gòu)尺寸擬定 每片梁的重量應(yīng)當(dāng)滿足運輸工具和架梁設(shè)備的起吊能力，梁的截面尺寸滿足裝載界限的要求 經(jīng)濟性 構(gòu)造簡單，接頭數(shù)量少。接頭耐

9、久可靠，具有足夠的剛度以保證結(jié)構(gòu)的整體性 截面尺寸和形狀力求標(biāo)準(zhǔn)化 1、主梁高度 主梁高度取決于使用、經(jīng)濟條件。 鐵路：普通高度的鋼筋混凝土梁，梁高與跨度之比，約為h/L=1/61/9；低高度的鋼筋混凝土梁則約為h/L=1/111/15 。 公 路 ： 板 式 截 面 梁 高 與 跨 度 之 比 ， 約 為h/L=1/111/20；肋式截面梁高與跨度之比，約為h/L=1/111/13。 跨度越大，高跨比越趨下限。 2、梁肋厚度 取決于：主拉應(yīng)力和主筋布置構(gòu)造要求 跨中至梁端，梁肋可變厚度以適應(yīng)剪力沿梁長變化 主筋布置考慮如何排列、鋼筋間凈距、保護厚度等，下翼緣可做成馬蹄狀 一般為200400m

10、m，最小構(gòu)造厚度一般為140mm 3、梁肋間距 鐵路（1.8m）：考慮內(nèi)外道碴槽板懸臂彎矩大致相近，有利于板內(nèi)鋼筋布置。運架時，梁重心位于梁肋中心附近，保持梁的穩(wěn)定性。 公路（一般取1.62.2m）：考慮起吊能力，便于預(yù)制安裝，可能時盡量加大間距，減少梁數(shù)。 4、橋面板 板厚由構(gòu)造要求及受力條件確定，板的最小厚度為120mm。二、橋面板計算（一）、鐵路橋面板計算1 1計算圖式與荷載計算圖式與荷載 圖式：固結(jié)在肋上的懸臂梁 恒載：自重及線路、設(shè)備、道碴等，道碴容重按20kN/m3 活載：按特種活載，換算成均布荷載計算。 方法如下： 順橋向：按1.2m； 橫橋向：自枕木底面向下按45擴散，以木枕為

11、例，分布寬度：2.5+20.32=3.14m2)1 ( 3 .6614. 32 . 1250)1 (mkNq )306(11L2)1 (4h列車活載強度:其中：h軌底到道碴槽板頂面的高度 L板計算跨度人行道恒載：支架欄桿、步板；人行道活載：距橋中心2.45m以內(nèi)（考慮維修道床時堆放道碴），按10kN/m2計算； 距橋中心2.45m以外，按4kN/m2計算； 明橋面：按4kN/m2計算。 2 2內(nèi)力計算內(nèi)力計算 控制截面：板肋交接處及板厚變化處 計算截面形狀：沿橋長方向取1m寬板帶 荷載組合： 內(nèi)側(cè)板：恒載+列車活載 外側(cè)板：恒載+人行活載 恒載+列車活載+2.45m以外人行活載 利用一般的力學(xué)

12、方法計算出截面的彎矩和剪力（二）、公路橋面板（行車道板）的計算（二）、公路橋面板（行車道板）的計算1 1行車道板的類型行車道板的類型 板支承在縱梁和橫梁上，按支承情況和板尺寸，從力學(xué)計算角度分為以下幾類：單向板：長邊/短邊2 荷載絕大部分沿短跨方向傳遞可視為單由短跨承載的單向板；雙向板：長邊/短邊2懸臂板：如翼板端邊自由（即三邊支承板），可作為沿短跨一端嵌固，而另一端自由的懸臂板鉸接懸臂板：相鄰翼緣板在端部做成鉸接接縫的情況aaaaEIlPw483 bbbbEIlPw483baww bbbaaaEIlPEIlP484833 如baII 3baabllPP 2 2車輪荷載在板上分布車輪荷載在板上

13、分布 n輪壓一般作為分布荷載處理，以力求精確n車輪著地面積：a2b2n橋面板荷載壓力面：a1b1 n荷載在鋪裝層內(nèi)按45擴散。n沿縱向：a1a2 +2H 沿橫向：b1=b2+2Hn橋面板的輪壓局部分布荷載：112baPp 3 3 橋面板有效工作寬度橋面板有效工作寬度 板有效工作寬度（荷載有效分布寬度）：除輪壓局部分布荷載直接作用板帶外，其鄰近板也參與共同分擔(dān)荷載。 板有效工作寬度影響因素：板支承條件、荷載性質(zhì)、荷載位置 公路橋規(guī)規(guī)定： （1）單向板 荷載在跨中 單個荷載 多個荷載 l-板的跨徑（梁肋不寬時取梁肋中心距，梁肋寬時為梁肋凈距加板厚） d-最外兩個荷載中心距離 llHalaa3232

14、32132321ldHaldaa 荷載在板支承處 荷載靠近板支承處 （2）懸臂板 注：對履帶荷載，因其著地面較長，不注：對履帶荷載，因其著地面較長，不考慮壓力面以外板參加工作。考慮壓力面以外板參加工作。3ltHataa221xaax2babHaa22212 4 行車道板的內(nèi)力計算 行車道板通常由彎矩控制設(shè)計，常取沿橋長方向1m寬板條，按梁式板計算。 根據(jù)板的有效寬度可得梁式板計算荷載，即荷載除以相應(yīng)的板有效工作寬度便得每米板寬荷載。 （1）多跨連續(xù)單向板：先計算同跨簡支板跨中彎矩，再修正。 41ht070MM.中070MM.支41ht050MM.中070MM.支gqMMM0001m寬簡支板的跨

15、中活載彎矩1m寬簡支板的跨中恒載彎矩)2(8)(110blaPMq2g081glM（2）鉸接懸臂板內(nèi)力根部彎矩 )4(4)(110blaPMAq2021glMAgAgAqAMMM（3）懸臂板內(nèi)力 （ 時）或 （ 時）恒載彎矩 1m寬板條的最大設(shè)計彎矩 201204)1 (2)1 (labPlpMAq01lb )2(2)1 ()2()1 (10101blaPblpbMAq01lb 20Agg21lMAqAgAMMM*注 以上按輪重為P/2的汽車荷載推算 掛車可將輪重換為P/4來計算 履帶車可將P/2a置換為每條履帶每延米的荷載強度 三、荷載橫向分布計算 （其實質(zhì)是“內(nèi)力”橫向分布） （一）概述

16、公路橋梁一般由多片主梁組成,并通過一定的橫向聯(lián)結(jié)連成一個整體。當(dāng)一片主梁受到荷載作用后，除了這片主梁承擔(dān)一部分荷載外，還通過主梁間的橫向聯(lián)結(jié)把另一部分荷載傳到其他各片主梁上去，因此對每個集中荷載而言，梁是空間受力結(jié)構(gòu)，實用計算中把結(jié)構(gòu)空間力學(xué)分析簡化為平面梁元。 需求出任一位置集中力沿橋橫向分布給某梁的荷載力，然后按平面問題求某梁某截面內(nèi)力。 荷載橫向分布影響線：P=1在梁上橫向移動時，某主梁所相應(yīng)分配到的不同的荷載作用力。 對荷載橫向分布影響線進行最不利加載Pi，可求得某主梁可行最大荷載力 荷載橫向分布系數(shù)：將Pi除以車輛軸重。 （二）杠桿分配法荷載橫向分布影響線為荷載橫向分布影響線為三角形

17、三角形適用情況 只有兩根主梁只有兩根主梁 雖為多主梁，但計算梁端支承處荷載雖為多主梁，但計算梁端支承處荷載 無中間橫隔梁無中間橫隔梁（三）偏心受壓法 假定假定 橫梁是剛性的橫梁是剛性的 忽略主梁抗扭剛度忽略主梁抗扭剛度 將偏心力將偏心力P P分解為通過扭轉(zhuǎn)中心的分解為通過扭轉(zhuǎn)中心的P P及及M=PeM=Pe 通過扭轉(zhuǎn)中心的通過扭轉(zhuǎn)中心的P P作用下，各片主梁撓度相等，作用下，各片主梁撓度相等，可求得中心荷載可求得中心荷載P P在各片主梁間的荷載分布為：在各片主梁間的荷載分布為：PIIRniiii1niiiiiniiiniiiiiniiiiiiIaeIaIIPPIaeIaPIIRRR121121

18、 在偏心力矩在偏心力矩M=Pe作用下，桁梁繞扭轉(zhuǎn)中心作用下，桁梁繞扭轉(zhuǎn)中心O有有一個微小的轉(zhuǎn)動角一個微小的轉(zhuǎn)動角，因此各片主梁所分配的，因此各片主梁所分配的荷載為：荷載為：則偏心力則偏心力P作用下，每片主梁分配的荷載為：作用下，每片主梁分配的荷載為：PIaeIaRniiiiii12 令令P=1P=1依次變化依次變化e e，則可求出第，則可求出第i i根主梁根主梁荷載橫向分布影響線縱標(biāo)荷載橫向分布影響線縱標(biāo)。 偏心受壓法適用情況：橫隔板剛度相當(dāng)偏心受壓法適用情況：橫隔板剛度相當(dāng)大，且橋?qū)捙c跨度之比大，且橋?qū)捙c跨度之比1/21/2時。時。 圖圖2 219(e)19(e)為第為第1 1根主梁荷載分布

19、影響根主梁荷載分布影響線。線。 im21 （四）考慮主梁抗扭剛度的修正偏心受壓法（四）考慮主梁抗扭剛度的修正偏心受壓法 1. T形截面梁 偏心受壓法具有概念清楚、公式簡明和計算方便等優(yōu)點。然而其在推演過程中由于作了橫隔板近似絕對剛性和忽略主梁抗扭剛度的兩相假定，導(dǎo)致了邊梁的計算結(jié)果偏大。 若考慮主梁抗扭剛度，可進行修正。這一方法即不失偏壓法之優(yōu)點，又避免了結(jié)果偏大的缺陷，因此修正偏心受壓法是一個具有較高應(yīng)用價值的近似法。niiikkniikkiIaeIaII1211121122iiTiIaIEGlk號梁橫向影響線豎標(biāo)：修正系數(shù)： 對于簡支梁，主梁的截面相同。則得1號梁橫向影響線的兩個坐標(biāo)值為：

20、niiaan1221111221211iTaEIInGlniiaan1221151 對于簡支梁，主梁的截面相同，且主梁的間距相同時。有 與主梁根數(shù)有關(guān)的系數(shù)，如表23所示。 則修正系數(shù)21212Bannii211BlEIGIT 在計算時，混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，對于由矩形組合而成的梁截面，如T形或工字形梁，其抗扭慣矩IT近似等于多個矩形截面的抗扭慣矩之和miiiiTtbCI1350520630131iiiiibt.bt.C2. 箱形截面梁 鑒于箱梁截面橫向剛度和抗扭剛度大，則荷載作用下梁發(fā)生變形時可以認為橫截面保持原來形狀不變，即箱梁各個腹板的撓度也呈直線規(guī)律。因此，通常可以將

21、箱梁腹板近似看作等截面的梁肋，先按修正偏壓法求出活載偏心作用下邊腹板的荷載分配系數(shù)，再乘以腹板總數(shù)，這樣就得到箱梁截面活載內(nèi)力的增大系數(shù)。niiaaen1211maxmax2111iTaIIEGn（五）（五）比擬板法（比擬板法（G-MG-M法）法） 適用情況：對于由主梁、連續(xù)橋面板及多根橫隔板適用情況：對于由主梁、連續(xù)橋面板及多根橫隔板組成的鋼筋混凝土橋中，組成的鋼筋混凝土橋中，當(dāng)其寬跨比當(dāng)其寬跨比1/21/2。 每根主梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為每根主梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為I Ix x、I ITxTx，橫隔梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為橫隔梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為I

22、Iy y、I ITyTy。 比擬正交異性板法就是把比擬正交異性板法就是把I Ix x和和I ITxTx均勻分攤于均勻分攤于b b寬度寬度上，上， I Iy y和和I ITyTy均勻分攤于均勻分攤于a a上。得到了在上。得到了在x x、y y方向截方向截面單寬抗彎剛度面單寬抗彎剛度EJEJx x、EJEJy y和抗扭剛度和抗扭剛度GJGJTxTx、GJGJTyTy的正的正交異性板，求解在單位荷載下的板撓度曲線，據(jù)荷交異性板，求解在單位荷載下的板撓度曲線，據(jù)荷載與撓度關(guān)系求各根主梁處荷載橫向分布影響線。載與撓度關(guān)系求各根主梁處荷載橫向分布影響線。 （六）橫向鉸結(jié)板（梁）法和剛結(jié)板（梁）法（六）橫向

23、鉸結(jié)板（梁）法和剛結(jié)板（梁）法1鉸結(jié)板（梁）法鉸結(jié)板（梁）法 塊件之間連接采用砼鉸式鍵 計算假設(shè)： 鉸式鍵只傳遞豎鉸式鍵只傳遞豎向剪力向剪力 ； 橋上荷載近似作為一個沿橋連續(xù)分布的正橋上荷載近似作為一個沿橋連續(xù)分布的正弦荷載弦荷載 ，且作用于梁軸上。，且作用于梁軸上。 則求出各鉸處 ， 即可求出橫向分布影響線 xglxPsin xg31432132112111 4 3 2 1 1g-gg-gg -g 號梁號梁號梁號梁 關(guān)鍵在于求出鉸結(jié)力g1、g2、g3。 變形協(xié)調(diào)方程 扭轉(zhuǎn)位移與主梁撓度之比 懸臂板撓度與主梁撓度之比000333323213123232221211313212111PPPggg

24、ggggggwb21wf 變形協(xié)調(diào)方程改寫為 在實際的鉸結(jié)橋梁中，系數(shù)一般可以略去不計。計算出值后，再根據(jù)梁數(shù)和所計算的梁號，便可以從現(xiàn)成計算用表中查出各梁軸線處荷載橫向分布影響線的縱坐標(biāo)。0)1 (2)1 (0)1 ()1 (2)1 (1)1 ()1 (23232121gg-ggg-g-g2剛結(jié)板（梁）法剛結(jié)板（梁）法 對于翼緣板剛性連接的肋梁橋，只要在鉸結(jié)對于翼緣板剛性連接的肋梁橋，只要在鉸結(jié)板（梁）計算理論的基礎(chǔ)上，在接縫處補充板（梁）計算理論的基礎(chǔ)上，在接縫處補充引入贅余彎矩引入贅余彎矩m m，就可建立計及橫向剛性連結(jié)，就可建立計及橫向剛性連結(jié)特點的贅余力正則方程。詳見相關(guān)書籍。特點的贅余力正則方程。詳見相關(guān)書籍。（七）荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化（七）荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化 荷載橫向分布系數(shù)與荷載沿橋跨方向的位置荷載橫向分布系數(shù)與荷載沿橋跨方向的位置有關(guān)：有關(guān)： 當(dāng)荷載在梁端時，按杠桿分配法計算當(dāng)荷載在梁端時，按杠桿分配法計算m m0 0, , 當(dāng)荷載在跨中時，按撓度分配法計算當(dāng)荷載在跨中時，按撓度分配法計算m mc c, , 當(dāng)荷載在跨中與梁端之間時，荷載橫向分當(dāng)荷載在跨中與梁端之間時，荷載橫向分布系數(shù)在布系數(shù)在m m0 0與