混凝土梁橋資料

混凝土梁橋資料第1頁/共111頁本章主要內容混凝土簡支梁設計及構造混凝土簡支梁計算混凝土簡支梁的制造及架設第2頁/共111頁第一節(jié)混凝土簡支梁設計及構造一、公路鋼筋混凝土簡支梁標準設計及構造1.裝配式簡支梁截面形式空心板式截面

T形截面2.板塊之間的連接板式截面：企口縫

T形截面：濕接縫；預埋鋼板焊接；預埋鋼板栓接。3.橋面連續(xù)第3頁/共111頁板式截面第4頁/共111頁鐵路T梁橋公路T梁橋第5頁/共111頁鋼板聯(lián)結構造第6頁/共111頁第7頁/共111頁第8頁/共111頁第9頁/共111頁第10頁/共111頁第11頁/共111頁第12頁/共111頁第13頁/共111頁二、鐵路鋼筋混凝土簡支梁標準設計及構造

適用范圍：16m及以下的橋跨結構分為普通高度梁和低高度梁高跨比：普通高度梁1/7.2～1/9.1

低高度梁1/11.4～1/14.8截面形式：板式截面（跨度≤6m）

T形截面（跨度≥8m）工字形截面箱型截面（高速鐵路）第14頁/共111頁第15頁/共111頁梁的總體設計：橋梁跨度；主梁高度；腹板厚度；道碴槽板厚度；橫隔板間距、厚度；擋碴墻。鋼筋布置：縱向受力筋；彎起鋼筋；箍筋；橫向受力筋；構造鋼筋。第16頁/共111頁三、預應力混凝土簡支梁1.預應力混凝土梁的特點（1）可以使用高強度鋼材和高等級混凝土；（2）提高梁的抗裂性，增強梁的剛度和耐久性；（3）減輕自重，增加梁的跨越能力；（4）提高梁的抗剪能力；（5）提高梁耐疲勞性能。第17頁/共111頁2.預應力混凝土梁構造（1）截面形式：空心板式截面、T形截面、箱形截面（2）張拉工藝：后張法、先張法（3）預應力鋼筋：高強度鋼絲、粗鋼筋、鋼絞線（4）張拉錨固體系預應力鋼絲：拉錨體系、拉絲體系預應力鋼絞線：穿心式千斤頂?shù)?8頁/共111頁第19頁/共111頁第20頁/共111頁第21頁/共111頁第22頁/共111頁（5）防止梁端上緣開裂措施后張法：預應力鋼筋彎起先張法：直線配筋時進行“絕緣”處理（6）后張法波紋管金屬波紋管、鐵皮波紋管、塑料波紋管、橡膠管抽芯成型（7）其他型式預應力混凝土梁(P76-85)

部分預應力梁、槽型梁、整孔式、雙預應力、橫向分塊式梁、預彎梁短期效應組合下可以出現(xiàn)拉應力第23頁/共111頁

第二節(jié)混凝土簡支梁計算橋梁工程計算的知識儲備1.內力計算：2.截面計算：3.變形計算混凝土結構設計原理結構力學、橋梁工程、基礎工程第24頁/共111頁簡支梁橋的計算1.上部結構——主梁、橫梁（橫隔板）、橋面板2.支座3.下部結構——橋墩、橋臺、基礎第25頁/共111頁計算過程內力計算截面配筋驗算開始擬定尺寸是否通過計算結束否是第26頁/共111頁一、結構尺寸的擬定1.擬定原則：起吊能力構造簡單，接頭數(shù)量少標準化經濟性指標第27頁/共111頁（1）主梁高度2.截面各部分尺寸鐵路鋼筋混凝土梁：普通高度（1/6～1/9）L

低高度（1/11～1/15）L

預應力混凝土梁：（1/10～1/12）L公路鋼筋混凝土梁：板式截面（1/11～1/20）L

肋式截面（1/11～1/13）L

預應力混凝土梁：（1/16～1/18）L第28頁/共111頁（2）梁肋厚度

梁肋厚度取決于梁內主拉應力和鋼筋布置的構造要求，一般根據剪應力的變化采取變厚度。公路、鐵路規(guī)范對梁肋最小厚度有具體規(guī)定。（3）梁肋間距

根據橋面板受力、起吊設備能力確定。一般為1.6～2.2m。（4）橋面板

橋面板厚度由構造及受力條件確定。規(guī)范有最小板厚要求。第29頁/共111頁（5）橫隔板橫隔板厚度由構造及受力條件確定。鐵路橋梁T梁橫隔板間距不大于腹板厚的30倍，也不大于6.0m。第30頁/共111頁二、橋面板的計算

鐵路T形梁計算圖式—固結在梁肋上的懸臂梁計算荷載—恒載+活載20kN/m3

恒載：自重+道碴重+人行道恒載活載：特種活載、動力系數(shù)、人行道活載

內力計算—取沿橋梁方向1m寬的板帶第31頁/共111頁橋面荷載的分布第32頁/共111頁公路行車道板1.行車道板的類型單向板雙向板懸臂板鉸接板第33頁/共111頁梁格構造與行車道板支撐方式第34頁/共111頁2.車輪荷載的分布車輪均布荷載：a2b2(縱、橫)荷載壓力面輪壓第35頁/共111頁3.有效工作寬度第36頁/共111頁設板的有效工作寬度為a假設可得第37頁/共111頁

有效工作寬度假設保證了兩點：

1）總體荷載與外荷載相同

2）局部最大彎矩與實際分布相同通過有效工作寬度假設將空間分布彎矩轉化為矩形彎矩分布需要解決的問題：mxmax的計算

影響mxmax的因素：1）支承條件：雙向板、單向板、懸臂板2）荷載長度：單個車輪、多個車輪作用3）荷載到支承邊的距離第38頁/共111頁（1）兩端嵌固單向板a.荷載位于板的中央地帶

單個荷載作用

板的計算跨徑最外兩個荷載之間的距離多個荷載作用第39頁/共111頁第40頁/共111頁

b.荷載位于支承邊處

c.荷載靠近支承邊處

第41頁/共111頁第42頁/共111頁（2）懸臂板

荷載作用在板邊時(最不利情況)

mxmin-0.465P

取a=2l0第43頁/共111頁第44頁/共111頁

規(guī)范規(guī)定

a=a1+2b’＝a2+2H+2b’第45頁/共111頁4.橋面板內力計算（1）多跨連續(xù)單向板的內力

a.彎矩計算模式假定固端梁接近自由轉動的鉸支梁彈性固結梁第46頁/共111頁

簡化計算公式：M0——按簡支梁計算的跨中彎矩

當t/h<1/4時（抗扭剛度大）： 跨中彎矩Mc=+0.5M0

支點彎矩Ms=-0.7M0

當t/h1/4時（抗扭剛度?。? 跨中彎矩Mc=+0.7M0

支點彎矩Ms=-0.7M0第47頁/共111頁b.考慮有效工作寬度后的跨中彎矩

活載

恒載彎矩第48頁/共111頁c.考慮有效工作寬度后的支點剪力

車輪布置在支承附近第49頁/共111頁（2）懸臂板的內力

a.計算模式假定

鉸接懸臂板——車輪作用在鉸縫上 懸臂板——車輪作用在懸臂端第50頁/共111頁

b.鉸接懸臂板

活載

恒載第51頁/共111頁

c.懸臂板

活載

恒載第52頁/共111頁三、橋面橫向分布計算1.橫向分布影響線

P=1在梁上作橫向移動時，某主梁在同一縱向坐標上所分配到的不同荷載作用力。第53頁/共111頁2.橫向分布系數(shù)

主梁上可能分得的最大荷載除以車輛的軸重得到的系數(shù)，稱為荷載橫向分布系數(shù)。第54頁/共111頁3.常用計算方法（a）杠桿原理－把橫向結構視作在主梁上斷開而簡支在其上的簡支梁（b）偏心壓力法－把橫隔梁視作剛性極大的梁（c）橫向鉸接板(梁)法－把相鄰板(梁)視為鉸接（e）橫向剛接梁法－把相鄰主梁視為剛性連接，即傳遞剪力合彎矩（f）比擬正交異性板法－將主梁和橫隔梁的剛度換算成兩向剛度不同的比擬彈性平板求解第55頁/共111頁（一）杠桿原理法1. 基本假定假定荷載只由相鄰的兩根主梁承擔，并且兩根主梁承擔的荷載按杠桿法則分配。2.適用范圍（1）只有兩根主梁；（2）有多根主梁，計算橋梁縱向位于橋端支承處荷載；（3）無中間橫隔板的橋梁。第56頁/共111頁第57頁/共111頁汽車人群掛車第58頁/共111頁第59頁/共111頁第60頁/共111頁（二）偏心受壓法（剛性橫梁法）1. 基本假定將多梁式橋梁簡化為由縱梁及橫梁組成的梁格，計算各主梁在外荷載作用下分到的荷載。 橋梁較窄時(B/L<0.5)橫梁基本不變形。第61頁/共111頁在彈性范圍內某根主梁所受到的荷載與該荷載所產生的撓度成正比第62頁/共111頁在P作用下：在M作用下：荷載位于k梁時，i梁的橫向分布系數(shù)：第63頁/共111頁第64頁/共111頁2.橫向分布系數(shù)在橫向分布影響線上用規(guī)范規(guī)定的車輪橫向間距按最不利位置加載3.本方法的精度

邊梁偏大，中梁偏小打9折第65頁/共111頁第66頁/共111頁第67頁/共111頁4.考慮主梁抗扭剛度的修正剛性橫梁法a3θ第68頁/共111頁第69頁/共111頁（三）鉸（剛）接板（梁）法1. 基本假定將多梁式橋梁簡化為數(shù)根并列而相互間橫向鉸接的狹長板（梁）;

各主梁接縫間傳遞剪力、彎矩、水平壓力、水平剪力;

用半波正弦荷載作用在某一板上，計算各板（梁）間的力分配關系。

第70頁/共111頁第71頁/共111頁2. 鉸接板法假定各主梁接縫間僅傳遞剪力g，求得傳遞剪力后，即可計算各板分配到的荷載第72頁/共111頁傳遞剪力根據板縫間的變形協(xié)調計算第73頁/共111頁變位系數(shù)計算第74頁/共111頁第75頁/共111頁橫向分布影響線

各板塊不相同時，必須將半波正弦荷載在不同的板條上移動計算。 各板塊相同時，根據位移互等定理，荷載作用在某一板條時的內力與該板條的橫向分布影響線相同。位移互等定理板條相同第76頁/共111頁橫向分布系數(shù)第77頁/共111頁列表計算、剛度參數(shù)計算

為計算方便，對于不同梁數(shù)、不同幾何尺寸的鉸接板橋的計算結果可以列為表格，供設計時查用

引入剛度參數(shù)第78頁/共111頁半波正弦荷載引起的變形第79頁/共111頁3. 鉸接梁法

假定各主梁除剛體位移外，還存在截面本身的變形。

與鉸接板法的區(qū)別：

變位系數(shù)中增加橋面板變形項第80頁/共111頁4. 剛接梁法

假定各主梁間除傳遞剪力外，還傳遞彎矩第81頁/共111頁與鉸接板、梁的區(qū)別

未知數(shù)增加一倍，力法方程數(shù)增加一倍第82頁/共111頁（四）比擬正交異性板法計算原理：將由主梁、連續(xù)的橋面板和多橫隔梁所組成的梁橋，比擬簡化為一塊矩形的平板；求解板在半波正弦荷載下的撓度利用撓度比與內力比、荷載比相同的關系計算橫向分布影響線第83頁/共111頁第84頁/共111頁（五）橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化

荷載位于橋跨中間時，由于橋梁橫向結構的傳力作用，使所有主梁都參與受力，因此，荷載的橫向分布系數(shù)比較均勻。

荷載在支點處作用在主梁上時，如果不考慮支座彈性變形，荷載就直接由該主梁傳至支座，其它主梁基本不參與受力。P62第85頁/共111頁四、橫梁內力計算（一）橫梁的作用與受力特點1.作用： 加強結構的橫向聯(lián)系 保證全結構的整體性2.受力特點： 受力接近于彈性地基梁 影響面的正負縱向位置基本一致 影響面值從跨中向端部逐漸減小第86頁/共111頁（二）剛性橫梁法計算

橫梁的內力影響線

第87頁/共111頁第88頁/共111頁3、作用在橫梁上的計算荷載按杠桿原理在兩根橫梁間分布第89頁/共111頁1、橫梁內力影響線（三）剛接梁法計算橫梁

剛接梁法計算出的梁接縫中的彎矩及為橫梁彎矩第90頁/共111頁2、作用在橫梁上的計算荷載先將實際荷載展開成正弦級數(shù)再在兩根橫梁間積分第91頁/共111頁五、主梁設計及計算（一）恒載內力前期恒載內力SG1

（主要包括主梁自重） 計算與施工方法有密切關系， 后期恒載內力SG2

（橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱〕第92頁/共111頁（二）活載內力

活載內力計算必須考慮最不利荷載位置 一般采用影響線加載計算計算汽車荷載時必須考慮各項折減系數(shù)及沖擊系數(shù)計算公式：第93頁/共111頁（三）內力組合

鐵路：主力組合主力＋附加力組合

公路：承載能力極限狀態(tài)組合正常使用極限狀態(tài)組合（四）內力包絡圖沿梁軸各個截面處控制設計內力值的連線第94頁/共111頁第95頁/共111頁（五）強度計算（1）.正截面強度：預估預應力鋼筋面積Ap確定中性軸位置矩形截面抗彎承載力：或T形截面抗彎承載力：第96頁/共111頁（2）.斜截面強度：斜截面抗剪計算斜截面抗彎計算（六）運營階段計算（1）.正應力計算

a.預應力為有效預壓應力；

b.截面特性的取用。（2）主拉應力計算（3）正截面抗裂性及裂縫寬度計算（4）變形及預拱度

a.變形的組成：預應力的作用；荷載作用。第97頁/共111頁b.計算公式：按結構力學方法計算。

c.鋼筋混凝土梁橋剛度取值：

公路：

第98頁/共111頁

鐵路：

靜定結構：不計混凝土受拉區(qū)，計鋼筋；超靜定結構：計全部混凝土面積，不計鋼筋?；钶d撓度計算時不計沖擊系數(shù)（靜活載）

d.預應力混凝土梁橋 剛度取值：

公路：鐵路：按彈性階段計算

第99頁/共111頁e.撓度驗算與預拱度

恒載撓度可通過預拱度消除，因此規(guī)范無明確限制。公路：

活載長期撓度不超過L/600

恒載+活載產生的長期撓度超過L/1600時應設預拱度

鐵路：靜活載產生的豎向撓度不應超過L/800第100頁/共111頁（七）疲勞檢算鐵路橋梁活載所占比例較大，即應力變化幅度大，應進行重復荷載下的疲勞檢算。（