裝配式簡支梁橋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

1、第三章 裝配式簡支梁橋的設(shè)計(jì)和構(gòu)造v綜述：綜述：v簡支梁橋是梁式橋中應(yīng)用最早，使用最廣泛的一種橋型。簡支梁橋是梁式橋中應(yīng)用最早，使用最廣泛的一種橋型。v它受力簡單，梁中只有正彎矩，常用它受力簡單，梁中只有正彎矩，常用T型截面梁這種構(gòu)造簡型截面梁這種構(gòu)造簡單的截面形式；單的截面形式；v體系溫變，混凝土收縮徐變，張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在梁中產(chǎn)體系溫變，混凝土收縮徐變，張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力生附加內(nèi)力，設(shè)計(jì)計(jì)算方便，最易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝，設(shè)計(jì)計(jì)算方便，最易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)。配式結(jié)構(gòu)。v由于簡支梁是靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響，對由于簡支梁是靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受

2、地基變形的影響，對基礎(chǔ)要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。基礎(chǔ)要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。v在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨(dú)受力，便于予制、架在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨(dú)受力，便于予制、架設(shè)，簡化施工管理，施工費(fèi)用低，因此在城市高架、跨河大設(shè)，簡化施工管理，施工費(fèi)用低，因此在城市高架、跨河大橋的引橋上被廣泛采用。橋的引橋上被廣泛采用。v為減少伸縮縫裝置，改善行車平整舒適，國內(nèi)目前常采用橋?yàn)闇p少伸縮縫裝置，改善行車平整舒適，國內(nèi)目前常采用橋面連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。面連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。v其優(yōu)點(diǎn)：v1.簡支梁橋是單孔靜定結(jié)構(gòu)，受力明確、構(gòu)造簡單、施工方便，是中

3、小跨徑橋梁中應(yīng)用最廣的橋型；v2.簡支梁橋的結(jié)構(gòu)尺寸易設(shè)計(jì)成系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，這有利于組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化起重設(shè)備進(jìn)行安裝；v3.采用裝配式施工方法，可大量節(jié)約模板支架材料，降低勞動強(qiáng)度，縮短工期；v近年來，國內(nèi)為對于中小跨徑的橋梁，大量采用裝配式鋼筋砼簡支梁橋或預(yù)應(yīng)力砼簡支梁橋。開封黃河公路大橋開封黃河公路大橋，共108孔，77孔為50米預(yù)應(yīng)力T梁，31孔為20米鋼筋混凝土T梁，450米一連橋面連續(xù)；3-1 裝配式簡支梁橋的構(gòu)造類型一、裝配式簡支梁橋的一、裝配式簡支梁橋的截面形式截面形式v主梁的橫截面形式有三主梁的橫截面形式有三種基本類型：種基本類型：T型、箱型、型、箱型、TT型截面

4、；型截面；v模板化生產(chǎn)，易于系列模板化生產(chǎn)，易于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化；化、標(biāo)準(zhǔn)化；v高寬比例適當(dāng)優(yōu)化，以高寬比例適當(dāng)優(yōu)化，以增大抗彎慣距，增大剛增大抗彎慣距，增大剛度；度；v2060米有標(biāo)準(zhǔn)圖；米有標(biāo)準(zhǔn)圖；v跨度增大，梁重增加快；跨度增大，梁重增加快；措施措施縱向分塊、橫向縱向分塊、橫向分塊（少用）。分塊（少用）。二、構(gòu)件的劃分方式減輕塊重的措施v塊件劃分應(yīng)遵循的原則：根據(jù)建橋現(xiàn)場實(shí)際可能的預(yù)制、運(yùn)輸和起重等條件，確定拼裝單元的最大尺寸和重量；快件的劃分應(yīng)滿足受力要求，拼裝接頭應(yīng)盡量設(shè)置在內(nèi)力較小處；拼裝接頭的數(shù)量要少，接頭形式要牢固可靠，施工要方便；構(gòu)件要便于預(yù)制、運(yùn)輸和安裝；構(gòu)件的形狀和尺寸應(yīng)力

5、求標(biāo)準(zhǔn)化，增強(qiáng)互換性，施工要方便。v目前常用的塊件劃分方式有：縱向豎縫劃分、縱向水平縫劃分、縱橫向豎縫劃分1.縱向豎縫劃分-在簡支梁中應(yīng)用最為普遍v在這種結(jié)構(gòu)中，作為主要承重構(gòu)件的各根主梁都是整體預(yù)制的，接頭和接縫僅布置在次要構(gòu)件橫隔梁和行車道板內(nèi)，而且結(jié)構(gòu)部分全為預(yù)制拼裝，不需要現(xiàn)澆砼。這樣可使主梁受力可靠，施工也方便。v其缺點(diǎn)是構(gòu)件的尺寸和重量都很大，增加運(yùn)輸和安裝上的困難。v我國最近編制的裝配式鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼T形簡支梁橋的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，都采用這種塊件劃分方式。2.縱向水平縫劃分v其目的是減小拼裝構(gòu)件的起重重量和尺寸，以便于集中預(yù)制和運(yùn)輸?shù)跹b。v縱向水平縫將梁肋和板分隔開來，借助縱橫向的豎縫

6、將板劃分成平面成矩形的預(yù)制構(gòu)件。施工時(shí)先架設(shè)梁肋，再安裝預(yù)制板，最后在接縫內(nèi)或連同在板上現(xiàn)澆一部分砼使結(jié)構(gòu)成整體成為組合式梁橋。v受力分析：梁肋和翼板間的砼施工接縫削弱了梁板的整體受力能力 組合梁受力是分階段的+qpp pq+pq3.縱、橫向豎縫劃分縱向豎縫劃分的主梁再通過橫向豎縫劃分成較小梁段。安裝就位后，必須串聯(lián)以預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力才能保證其足夠的連接強(qiáng)度。因此，橫向分段預(yù)制的裝配式梁也稱串連梁。 3-2 3-2 裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋主要問題：主要問題：1.一般構(gòu)造；一般構(gòu)造； 2.主要截面尺寸；主要截面尺寸； 3.配筋特點(diǎn)配筋特點(diǎn) 4.聯(lián)結(jié)、局部構(gòu)造聯(lián)結(jié)、局部

7、構(gòu)造 裝配式鋼筋砼簡支梁橋以T形梁橋最為普遍，我國已擬定了標(biāo)準(zhǔn)跨徑為10m、13m、16m和20m四種公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。圖示：典型的裝配式T形梁橋上部構(gòu)造概貌一、構(gòu)造布置1.主梁布置一般主梁間距在1.52.2m之間，對于行車道凈寬7m+人行道的結(jié)構(gòu)，選用四梁式或五梁式。2.截面尺寸主梁梁肋尺寸高度：梁高與跨徑之比（高跨比）的經(jīng)濟(jì)范圍大約為1/111/16，對于跨徑10m，13m，16m，20m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)所采用的梁高相應(yīng)為0.9m、1.0m、1.1m、1.3m。寬度：梁肋寬度為15 18cm，視梁內(nèi)主筋直徑和鋼筋骨架片數(shù)而定。橫隔梁尺寸橫隔梁比主梁稍矮，約3/4主梁高，肋寬1216厘米。主梁翼板

8、尺寸主梁翼板尺寸翼板寬度應(yīng)比主梁間距小翼板寬度應(yīng)比主梁間距小2cm。翼板厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和構(gòu)造最小尺寸的要求：翼板厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和構(gòu)造最小尺寸的要求：根據(jù)受力特點(diǎn)，做成端部較薄，向根部逐漸加厚。根據(jù)受力特點(diǎn)，做成端部較薄，向根部逐漸加厚。為保證翼板與梁肋連接的整體性，翼板與梁肋銜接處的為保證翼板與梁肋連接的整體性，翼板與梁肋銜接處的厚度應(yīng)不小于主梁高度的厚度應(yīng)不小于主梁高度的1/10。一般翼板的端部厚度取一般翼板的端部厚度取8cm。鋼筋砼鋪裝層構(gòu)造T 梁受力特點(diǎn)彎距包絡(luò)圖 3.主梁鋼筋構(gòu)造一般構(gòu)造一般構(gòu)造 裝配式裝配式T型簡支梁橋的型簡支梁橋的鋼筋可分為：鋼筋可分為： 縱向主鋼筋、縱向主鋼筋、

9、架立鋼筋、架立鋼筋、 斜鋼筋（彎起鋼筋）、斜鋼筋（彎起鋼筋）、 箍筋、箍筋、 分布鋼筋（構(gòu)造）分布鋼筋（構(gòu)造） 等幾種。等幾種。主筋簡支梁承受正彎矩作用，故抵抗拉力的主鋼筋設(shè)置在梁肋下緣；隨著彎矩向支點(diǎn)處減小，主鋼筋可在跨間適當(dāng)位置處切斷或彎起；為保證主筋在梁端有足夠的錨固長度和加強(qiáng)支承部分的強(qiáng)度，至少有2根，并不少于20%的主筋應(yīng)伸過支承截面；兩側(cè)的受拉鋼筋應(yīng)伸出支點(diǎn)截面，并彎成直角順梁端延伸至頂部；兩側(cè)不彎起的主筋伸出支承面的長度：帶半圓彎鉤的光圓鋼筋15d，帶直角彎鉤的螺紋鋼筋20d，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋為12.5d。斜鋼筋斜鋼筋與梁軸線布置成45；彎起鋼筋應(yīng)按圓弧彎折，圓弧半徑不小于10d

10、。分布鋼筋直徑為610mm，靠近下緣應(yīng)布置得密些，上部可稀些；其截面面積： 鋼筋間距在受拉區(qū)不應(yīng)大于梁肋寬度，且不大于20cm，在受壓區(qū)不應(yīng)大于30cm，在支點(diǎn)附近間距10-15cm。 箍筋直徑不小于8mm且不小于1/4主筋直徑，其間距不大于梁高的1/2，和40cm，在支座中心向跨徑方向長度相當(dāng)于不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于10mm，且近梁端第一個(gè)箍筋應(yīng)設(shè)置在距端面一個(gè)混凝土保護(hù)層距離處。架立鋼筋布置在梁肋的上緣，主要起固定箍筋和斜筋，并使梁內(nèi)全部鋼筋形成立體或平面骨架。0.002)bh001. 0(sAv通過支承截面不彎起的主拉鋼筋，長度圓鋼筋15d，螺紋鋼筋10d砼保護(hù)層厚度主鋼

11、筋離底部凈距不小于3厘米，不大于5厘米，與側(cè)面凈距不小于2.5厘米；砼表面至箍筋或防裂分布鋼筋間的凈距應(yīng)不小于1.5厘米。其他各主筋間凈距3cm；主筋在三層及三層以下時(shí)，凈距3cm且d；主筋在三層以上時(shí)，凈距3cm且1.25d。鋼筋聯(lián)接v焊接鋼筋骨架，按規(guī)范焊縫強(qiáng)度不低于鋼筋本身強(qiáng)度，對焊縫條件的長度應(yīng)滿足下列條件：配筋特點(diǎn)-翼板鋼筋vT梁翼緣板內(nèi)的受力鋼筋沿橫向布置在板的上緣，以承受懸臂負(fù)彎矩，在順主梁跨徑方向還應(yīng)設(shè)置少量的分布鋼筋。按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范要求，板內(nèi)主筋直徑不小于10mm，每米板寬內(nèi)不應(yīng)少于5根。分布筋的直徑不小于6mm，間距不大于25cm，在單位板寬內(nèi)分

12、布筋的截面積不少于主筋截面積的15%，在有橫隔梁的部位分布筋的截面積應(yīng)增至主筋截面積的30%，以承受集中輪載作用下的局部負(fù)彎矩，所增加的分布鋼筋每側(cè)應(yīng)從橫隔梁軸線伸出l/4。vT梁在澆注橋面鋪裝層之前，尚應(yīng)按施工荷載驗(yàn)算頂部主筋的受力，如施工荷載很大，則板內(nèi)的配筋由施工荷載控制。配筋特點(diǎn)-梁端加強(qiáng)鋼筋v在梁端底層主筋的上下側(cè)各設(shè)一層6 8的鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)梁端砼的抗裂強(qiáng)度。最小錨固長度v對于各種受力鋼筋，通過計(jì)算和作圖允許將其在梁內(nèi)切斷，則被切斷的鋼筋應(yīng)當(dāng)比理論切斷點(diǎn)再放長一個(gè)規(guī)定的錨固長度，以保證該筋從理論切斷點(diǎn)起充分受力。T梁配筋圖4.裝配式主梁的連接構(gòu)造v通常在設(shè)有端橫隔梁和中橫隔梁的裝配

13、式T形梁橋中，均借助橫隔梁的接頭使所有主梁連接成整體。 圖示為常用的中主梁橫隔梁的構(gòu)造形式。v為了簡化接頭的現(xiàn)場施工，也可采用螺栓接頭，此方法基本上與焊接接頭相同，不同之處是蓋接鋼板不用電焊，而是用螺栓與預(yù)埋鋼板連接，因此鋼板上要預(yù)留螺栓孔。中主梁橫隔梁構(gòu)造3-3 3-3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋v比較廣泛的橋梁結(jié)構(gòu)形式；比較廣泛的橋梁結(jié)構(gòu)形式；v跨徑大于跨徑大于20米，目前可到米，目前可到65米；米；v其發(fā)展依賴于基本材料指標(biāo)，如使用高強(qiáng)輕質(zhì)混其發(fā)展依賴于基本材料指標(biāo)，如使用高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力工藝、大噸位的張拉凝土，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力工藝、大噸位的

14、張拉設(shè)備，大型安裝設(shè)備；設(shè)備，大型安裝設(shè)備；v橫截面類型基本與鋼筋砼簡支梁橋相似，橫截面類型基本與鋼筋砼簡支梁橋相似，T型、型、I型、型、TT型截面，有時(shí)為了提高單梁的抗扭剛度并型截面，有時(shí)為了提高單梁的抗扭剛度并減小截面，也可采用箱型；減小截面，也可采用箱型；v最長采用的是以縱向豎縫劃分的最長采用的是以縱向豎縫劃分的T梁，鑒于用預(yù)梁，鑒于用預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)，可做成橫向也分段的應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)，可做成橫向也分段的串連梁。串連梁。一、構(gòu)造布置v主梁間距全部采用1.6m，并根據(jù)橋面凈空和人行道的不同，在橫截面內(nèi)相應(yīng)采用5、6、7片主梁；對于大跨徑預(yù)應(yīng)力簡支梁橋，1.6偏小，應(yīng)增大梁距

15、（1.82.3m）。vT梁的梁肋下部通常加寬做成馬蹄形，以便鋼絲束的布置和滿足承受很大預(yù)應(yīng)力的需要；為配合鋼絲束的彎起及在梁端能布置鋼絲束錨頭和安放張拉千斤頂，在靠近支點(diǎn)處腹板也要加厚至與馬蹄同寬，加寬范圍最好達(dá)一倍梁高（離錨固端），這樣就形成了沿縱向腹板厚度發(fā)生變化，馬蹄部分也逐漸加高的變截面T梁。v橫隔梁基本與鋼筋砼梁相同，但當(dāng)主梁跨度大，梁較高時(shí)，為減小重量將橫隔梁的中部挖空。T梁構(gòu)造立面、斷面截面特征v形心軸；形心軸；v核心距核心距1）截面核心概）截面核心概念念2）軸向壓力在）軸向壓力在上、下核心之間上、下核心之間移動，截面不產(chǎn)移動，截面不產(chǎn)生拉應(yīng)力生拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力T梁截面受力特點(diǎn)v預(yù)加

16、力階段，上緣達(dá)到預(yù)加力階段，上緣達(dá)到0應(yīng)力；運(yùn)營階段，截面下緣應(yīng)力為應(yīng)力；運(yùn)營階段，截面下緣應(yīng)力為0；vNy*e=Mg1; 偏距偏距 e 抵消主梁自重，應(yīng)在設(shè)計(jì)中使截面形心高一些以增大偏距；抵消主梁自重，應(yīng)在設(shè)計(jì)中使截面形心高一些以增大偏距；v(Ny-Ny)*(Ku+Ko)=Mg2+Mp；【；【 Ny 預(yù)應(yīng)力損失】預(yù)應(yīng)力損失】核心距核心距K= Ku+Ko,反映運(yùn)營階段承載能力，反映運(yùn)營階段承載能力，K越大越節(jié)省預(yù)應(yīng)力筋；越大越節(jié)省預(yù)應(yīng)力筋；v截面效率指標(biāo)截面效率指標(biāo) =K/h , 一般在一般在0.450.5以上較經(jīng)濟(jì)以上較經(jīng)濟(jì)普通鋼筋砼普通鋼筋砼T梁梁 與與 預(yù)應(yīng)力砼預(yù)應(yīng)力砼T梁的抗力效應(yīng)比較

17、梁的抗力效應(yīng)比較v普通鋼筋砼普通鋼筋砼T梁梁鋼筋合力（拉應(yīng)力）中心與砼合力（壓應(yīng)力）中心為鋼筋合力（拉應(yīng)力）中心與砼合力（壓應(yīng)力）中心為“內(nèi)力偶距內(nèi)力偶距” ；鋼筋合力鋼筋合力（拉應(yīng)力合力）【或砼的壓應(yīng)力合力、二者為一對平衡力（拉應(yīng)力合力）【或砼的壓應(yīng)力合力、二者為一對平衡力 】為為“內(nèi)力內(nèi)力”； “內(nèi)力偶距內(nèi)力偶距”、 “內(nèi)力內(nèi)力”的乘積構(gòu)成的乘積構(gòu)成抵抗彎矩抵抗彎矩； “內(nèi)力偶距內(nèi)力偶距” 基本不變，基本不變， “內(nèi)力內(nèi)力”變化（不同截面縱筋數(shù)量不同）；變化（不同截面縱筋數(shù)量不同）； 以變化的以變化的“抵抗彎矩抵抗彎矩” 來抵抗荷載效應(yīng)。來抵抗荷載效應(yīng)。v預(yù)應(yīng)力砼預(yù)應(yīng)力砼T梁梁預(yù)應(yīng)力筋合力

18、（壓應(yīng)力）中心的預(yù)應(yīng)力筋合力（壓應(yīng)力）中心的“偏心距偏心距” 【內(nèi)力偶距】?！緝?nèi)力偶距】。預(yù)應(yīng)力筋合力預(yù)應(yīng)力筋合力（壓應(yīng)力合力）（壓應(yīng)力合力）為為“偏心力偏心力”； “偏心距偏心距” 、 “偏心力偏心力”的乘積構(gòu)成的乘積構(gòu)成“預(yù)加彎矩預(yù)加彎矩”； “偏心距偏心距”變化變化預(yù)應(yīng)力筋彎起，預(yù)應(yīng)力筋彎起， “偏心力偏心力”基本不變（彎起角不同，有少量變化）。基本不變（彎起角不同，有少量變化）。 以變化的以變化的“預(yù)加彎矩預(yù)加彎矩” 來抵抗荷載效應(yīng)。來抵抗荷載效應(yīng)。 “預(yù)加彎矩預(yù)加彎矩” 在不同的階段（或截面）在不同的階段（或截面） ，其效應(yīng)不同；，其效應(yīng)不同；在施工階段（梁端）一部分是負(fù)效應(yīng)；在施工

19、階段（梁端）一部分是負(fù)效應(yīng)； “預(yù)加彎矩預(yù)加彎矩”要獲得更大的正效應(yīng)、避免過大的負(fù)效應(yīng)，必須使要獲得更大的正效應(yīng)、避免過大的負(fù)效應(yīng)，必須使 “偏心距偏心距” 的允許變化范圍盡可能的大。的允許變化范圍盡可能的大。 使上、下緣都不出現(xiàn)拉應(yīng)力，使上、下緣都不出現(xiàn)拉應(yīng)力，“偏心距偏心距”只能在上、下核心之內(nèi)只能在上、下核心之內(nèi)變化。即：變化。即：上、下核心距越大，預(yù)應(yīng)力筋越好布置，效果越好。上、下核心距越大，預(yù)應(yīng)力筋越好布置，效果越好。二、截面尺寸v梁高一般取高跨比1/151/25，隨跨徑增大取小值，隨梁數(shù)減少取較大值；對于一般中等跨徑的預(yù)應(yīng)力砼T梁，高跨比可取 1/161/18。v梁寬一般1.62.

20、5m，跨徑大取大。v肋寬一般由構(gòu)造和施工要求決定，實(shí)踐中通常采用0.180.20m。v主梁腹板下端要擴(kuò)大成馬蹄形，做法：寬度約為肋寬的24倍，管道保護(hù)層不小于6厘米；馬蹄全寬部分高度加1/2斜坡區(qū)高度約為（0.150.2）h；斜坡宜陡于45；馬蹄面積不宜少于全截面的10%20%，馬蹄部分不宜過高。三、裝配式預(yù)應(yīng)力砼梁的配筋特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力砼梁內(nèi)的配筋：縱向預(yù)應(yīng)力筋、 架立鋼筋、 箍筋、 水平分布鋼筋、 承受局部應(yīng)力的鋼筋 構(gòu)造鋼筋配筋特點(diǎn)v縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋，盡可能采用后張盡可能采用后張法曲線布置，對法曲線布置，對抵抗彎距、剪力抵抗彎距、剪力有利；考慮預(yù)應(yīng)有利；考慮預(yù)應(yīng)力損失彎起角不力損失彎起角不能太大；能太大；v在跨中截面，盡在跨中截面，盡可能使預(yù)應(yīng)力重可能使預(yù)應(yīng)力重心靠下，滿足構(gòu)心靠下，滿足構(gòu)造要求下，各束造要求下，各束預(yù)應(yīng)力筋互相靠預(yù)應(yīng)力筋互相靠近，減小馬蹄尺近，減小馬蹄尺寸；寸；v一般錨固在梁端一般錨固在梁端腹板，特殊情況腹板，特殊情況頂板可布置；頂板可布置；v1.縱向預(yù)應(yīng)力筋的布置裝配式后張預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁，在跨中截面，預(yù)應(yīng)力筋均靠近梁的下緣布置，在一定區(qū)段后逐漸彎起。預(yù)應(yīng)力筋彎起的曲線形狀可以采用圓弧形、拋物線或懸鏈線三種。預(yù)應(yīng)力筋彎起的曲率半徑，當(dāng)采用鋼絲