0301+梁式橋的設計與構造.ppt

1、1,Modular Unit-0401 梁式橋的設計與構造,2,主 要 內 容,一、梁式橋的一般特點和主要類型 二、板橋的設計與構造 三、裝配式簡支梁橋的設計與構造,3,一 、 梁式橋的一般特點和主要類型,1-1 梁式橋基本概念及特點 主梁為主要承重結構 鋼筋混凝土梁式橋混凝土標號不宜低于15號;當采HRB335,HRB400級鋼筋時不宜低于20號；通常使用HRB335,HRB400,級鋼筋; 預應力混凝土梁橋混凝土標號不宜低于30號;當采用鋼絲、鋼絞線時混凝土標號不宜低于40號；普通鋼筋R235、HRB335級鋼；預應力鋼筋宜選用精軋螺紋鋼筋； 預應力混凝土結構分為全預應力（全壓、不拉）和部

2、分預應力（不超過規(guī)定拉應力或裂縫寬度）；設計原則；,4,1-1 梁式橋基本概念及特點（續(xù)）,鋼筋混凝土梁橋通?？鐝讲淮?，經濟合理跨徑25米(T梁)以下；優(yōu)點材料、理論、技術等簡單、成熟，缺點自重大； 預應力混凝土：可利用高強材料，減少截面，減少自重，增大跨徑；節(jié)省鋼材；主梁剛度大，建筑高度低，提高耐久性；需要先進、復雜的施工技術； 新材料、新工藝、先進張拉設備、預應力錨具的開發(fā)利用促進預應力結構的發(fā)展； 梁式橋上部基本描述；,5,【屬于1-1】梁式橋：T梁橋概貌,6,1-2、 梁式橋的主要類型及其適用情況,按承重結構的截面型式劃分 板橋-矩形截面、雙向受力、挖空、異形截面 肋板式梁橋-橫截面內

3、肋形結構（主要為T梁） 箱形梁橋-橫截面內封閉的箱子 按承重結構的靜力體系 簡支梁橋-單跨、靜定體系；易于工廠化施工； 連續(xù)梁橋多連續(xù)，超靜定體系；溫度、支座變位產生附加內力； 負彎矩的代償功能使梁高變小、跨越能力增大。行車條件好。 懸臂梁橋靜定結構；懸臂根部的負彎矩使跨越能力有所增大。,7,【屬于1-2】板橋橫截面,8,【屬于1-2】肋板式及箱形,9,【屬于1-2】梁式橋的力學簡化模型,10,二 、 板橋的設計與構造,2-1 板橋的類型及特點 建筑高度?。缓唵?、制作、施工方便可工廠生產；裝配式構件重量小；但跨徑受到限制，一般鋼筋混凝土不超過15米，預應力混凝土連續(xù)板橋不超過35米； 按靜力計

4、算模式：簡支板橋，懸臂板橋，連續(xù)板橋 簡支板橋：采用整體式或裝配式，前者跨徑米，裝配式預應力混凝土板橋跨徑可達米； 懸臂板橋:一般作成雙懸臂，中間跨徑為米，懸臂長度為中間的.倍，板的跨中厚度約為跨徑的，支點處為跨中的1.3.4倍;,11,2-1 板橋的類型及特點（續(xù)）,連續(xù)板橋：連續(xù)跨越形成超靜定結構體系；縫少而平穩(wěn)；彎距降低跨徑增大；不需搭板；合理跨徑配置（支點卸載），邊跨/中跨=0.70.8； （1）支架就地澆筑，變高度板-形成整體連續(xù)板橋，支點厚/跨中厚=1.21.5,跨中板厚h=1/30L（跨徑長）； （2）裝配式連續(xù)板橋；先預制節(jié)約模板及人工對內力有改善；制作時縱向、橫向劃分；接頭位

5、置根據內力圖確定，如彎距反彎點； （3）裝配式撐架連續(xù)板橋，連續(xù)板與拱式推力結構的結合；連續(xù)板橋對附加內力如支座沉陷敏感，易使橋面開裂，對地基基礎要求較高；,12,2-2 簡支板橋的構造,構造上劃分：整體式、裝配式、裝配-整體組合式 2-2-1整體式板橋的構造 跨徑不大，與板寬相差不大，一般不用于高速公路； 通常等截面或矮肋式板，受溫度、混凝土收縮、徐變影響易產生縱向裂紋，橋中可設縫釋放； 雙向受力，要求： 1）需設置橫向受力鋼筋，單位長度上不少于單位板寬主筋面積的15%，間距25cm; 2）板的橫向人行道側板寬1/6范圍內增加鋼筋15%； 3）一部分主筋可以在1/4L1/6L處彎起，按304

6、5度；,13,2-2 簡支板橋的構造（續(xù)）,2-2-2裝配式板橋的構造 按截面形式主要有：實心板和空心板； 矩形實心板通常為鋼筋混凝土鉸接板，有1.58M的標準圖，板高1636CM;預應力混凝土實心板目前用的不多；特點簡單、施工方便、建筑高度?。?14,裝配式鋼筋混凝土矩形實心板橋配筋示意,15,2-2 簡支板橋的構造(續(xù)),空心矩形板-為增大跨徑，減輕自重，利用材料特性； 鋼筋混凝土空心板跨徑613米，有各荷載等級的標準圖，板厚4080厘米，可做到15米；預應力混凝土空心板跨徑816米有標準圖，板厚4070厘米，可做到22米，板厚8090厘米；構造要求板厚（7厘米），抗剪復核； 預應力混凝土

7、空心板分先張法與后張法，二者區(qū)別？ 橫向連接-荷載的有效橫向分布，共同承擔外荷載； 裝配-整體式組合板橋及漫水橋，低等級公路；,16,裝配式鋼筋混凝土空心板橋截面形式,17,裝配式鋼筋混凝土空心板橋配筋示意,18,裝配式板的橫向聯結,19,裝配式板的構造及配筋圖,20,裝配式板的斷面尺寸-詳圖,21,裝配式板的配筋圖-縱面,22,裝配式板的配筋圖-剖面,23,裝配式板的配筋圖-底、邊板，端部,24,裝配式預應力混凝土空心板橋外觀效果圖,25,裝配式預應力混凝土空心板橋配筋效透視,26,裝配式預應力混凝土空心板橋配筋縱向效果圖-1,27,裝配式預應力混凝土空心板橋配筋縱向效果圖-2,28,空心板

8、構造圖及配筋圖,29,空心板構造圖-詳圖1,30,空心板構造圖-詳圖2,31,附：先張法預應力空心板設計、施工工藝,鋼鉸線參與受力計算長度應考慮錨固長度； 在長線式臺座上生產的空心板梁應根據廠家的實際生產工藝確定預應力鋼絞線的下料長度，采用的鋼鉸線隔離措施必須對對預應力的釋放有效；預應力鋼絞線的二端的套管應能保證鋼絞線在其中自由伸縮。 預應力鋼絞線張拉控制應力為k =0.75Rby每根張拉控制力為195KN。 當采用多根鋼束同時張拉時，必須在張拉前調正初應力。初應力約為控制應力的10%。 預應力鋼絞線張拉程序為O初應力(0.10k)1.05k (持荷5min)0錨固。 必須保證橡膠芯囊的正確位

9、置。 當混凝土強度達到設計程序的80%時，方可放松預應力束。 存放和運輸時，支點離梁端不得大于2米。,32,2-3、 斜板橋的受力特點與構造,2-3-1、斜板橋的受力特點 由于地形或路線線型要求，斜交角為橋軸線與支承線的垂線的夾角；具有如下受力特點： 1）荷載最短距離（鈍角方向）傳遞，最大主彎距方向向支承邊垂線方向偏轉的趨勢；,33,2-3-1 斜板橋的受力特點（續(xù)）,2)鈍角處產生垂直于鈍角平分線的較大的負彎距，鈍角的支反力較大，鐳角的支反力較小，有上翹的趨勢，設拉力支座固定，將導致板內有較大的扭距； 3)均布荷載下，斜板橋最大跨內彎距比正橋小，跨內縱向最大彎距隨斜交角增大，自中央向鈍角方向

10、移動； 4)跨中橫向彎距比正橋大，相當于跨徑方向減少的量； 5)橋規(guī)規(guī)定斜交角小于15度時，按正橋設計；,34,2-3-2斜板橋的構造特點,2-3-2-1、整體式板橋的構造 1)按主彎距方向的變化配置主筋，分布鋼筋平行板邊；鈍角范圍鋼筋加強，上層與鈍角二等分線垂直，下層平行加強（反力、負彎距），非支承板邊上層加強鋼筋網抗扭； 2)兩鈍角角點間范圍，主鋼筋與支承邊垂直，自由邊范圍主筋沿斜跨徑方向，并與中間主筋重疊。,35,2-3-2-2 裝配式斜板橋的構造,裝配式斜板橋標準圖可參考； 主筋沿跨徑方向，分布鋼筋在鈍角之間垂直于主筋，支承邊附近與其平行；,36,三、 裝配式簡支梁橋的設計與構造,提要

11、： 主要截面型式、構造特點； 鋼筋混凝土簡支梁橋構造； 預應力混凝土簡支梁橋構造； 組合梁橋構造；,37,3-0、綜述,簡支梁橋是梁式橋中應用最早，使用最廣泛的一種橋型。 它受力簡單，梁中只有正彎矩，常用T型截面梁這種構造簡單的截面形式； 體系溫變、混凝土收縮徐變、張拉預應力等均不會在梁中產生附加內力，設計計算方便，最易設計成各種標準跨徑的裝配式結構。 由于簡支梁是靜定結構，結構內力不受地基變形的影響，對基礎要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。 在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨受力，便于予制、架設，簡化施工管理，施工費用低，因此在城市高架、跨河大橋的引橋上被廣泛采用。 為減少伸縮縫裝置，

12、改善行車平整舒適，國內目前常采用橋面連續(xù)的預應力混凝土簡支梁橋。,38,【屬于3-0】開封黃河公路大橋,開封黃河公路大橋，共108孔，77孔為50米預應力T梁，31孔為20米鋼筋混凝土T梁，450米一連橋面連續(xù)；,39,3-1 構造類型及特點,模板化生產，易于系列化、標準化； T型、箱型、TT型截面，高寬比例適當，優(yōu)化，以增大抗彎慣距，增大剛度； 2060米有標準圖； 跨度增大，梁重增加快； 措施縱向分塊、橫向分塊（少用）,40,【屬于3-1】構件劃分減輕塊重的措施,橋梁施工方法的不同導致構件內力的分配、應力分布的不同；,41,【屬于3-1】最常用裝配式簡支梁橋-T型截面,采用整體預制,縱向豎

13、接縫(濕接頭) 橫隔梁45道; 預應力T型截面腹板底部作成馬蹄形，利于布置預應力，端部支承附近腹板加厚；,42,【屬于3-1】其它措施,梁肋與橋面板分離做法較少采用； 預制方法、施工安裝順序、加載過程不同時，應注意恒載內力的疊加； 預應力布置一般在腹板內；,43,3-2 裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋,44,【屬于3-2】應了解的主要問題,1、一般構造；2、主要截面尺寸；3、配筋特點； 4、聯結、局部構造,45,【屬于3-2】般構造、截面尺寸,20米以下跨徑； 高跨比的經濟范圍1/111/16 10米跨，梁高0.9米； 13米跨-梁高1.0米； 16米跨-梁高1.1米； 20米跨-梁高1.3米 腹板

14、厚度1518厘米 橫隔梁比主梁稍矮，約3/4主梁高，肋寬1216厘米； 翼板比梁寬小2厘米；根部厚度不小于主梁高1/12端部不小于8厘米；,46,【屬于3-2】筋砼鋪裝層構造,47,【屬于3-2】 T 梁受力特點彎距包絡圖,48,【屬于3-2】主梁配筋特點,包括縱向受力鋼筋、彎起（斜）鋼筋、箍筋、防裂鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋（構造）、局部加強鋼筋； 受力特點拋物線正彎距，可彎起部分主筋；但至少2根不小于20%主筋通過支承截面； 抗剪要求斜筋，起角45度；箍筋間距不大于梁高3/4及50厘米（一般1020厘米），第一根箍筋距支承邊緣5厘米處； 箍筋與混凝土承擔60%，斜筋40%；最大剪力距支座中心

15、h/2處；,49,【屬于3-2】主梁配筋特點（續(xù)）,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 保護層厚度，主鋼筋離底部凈距不小于3厘米，不大于5厘米，與側面凈距不小與2.5厘米；箍筋不小于1.5厘米；,50,【屬于3-2】鋼筋聯接,焊接鋼筋骨架，按規(guī)范焊縫強度不低于鋼筋本身強度,51,【屬于3-2】配筋特點-翼板鋼筋、梁端加強鋼筋,52,【屬于3-2】鋼筋最小錨固長度,53,【屬于3-2】 T梁配筋圖,54,【屬于3-2】中主梁橫隔梁構造,55,3-3 裝配式預應力混凝土梁橋,比較廣泛的橋梁結構形式； 跨徑大于20米，目前可到65米； 其發(fā)展依賴于基本材料指標，如使用高強

16、輕質混凝土，高強預應力，預應力工藝、大噸位的張拉設備，大型安裝設備,56,【屬于3-3】 T梁構造立面、斷面,57,【屬于3-3】截面尺寸（工程實例）,梁高一般取高跨比1/151/25,跨徑大取小；梁寬一般1.62.5M，跨徑大取大;也可作成魚腹形 主梁腹板下端做成馬蹄形（做法），寬度約為肋寬的24倍，管道保護層不小于6厘米，配合預應力布置腹板在梁端加厚，與馬蹄同厚，并有過渡段（45。）；肋寬一般構造決定，0.140.20m,梁端部預留預應力錨固張拉位置；,58,【屬于3-3】一般構造圖（工程實例）,59,【屬于3-3】橫斷面（工程實例）,60,【屬于3-3】主梁預應力索布置（工程實例）,61

17、,【屬于3-3】 T梁梁肋鋼筋構造（工程實例）,62,【屬于3-3】橫隔板細部構造、接頭構造（工程實例）,63,【屬于3-3】行車道板鋼筋構造圖（工程實例）,64,【屬于3-3】預應力混凝土工作原理,未開裂預應力混凝土構件，預應力產生的混凝土法向應力： Ny-預應力； ey-預加力的合力至 截面重心的距離； y計算的點至截面重心軸的距離；,65,【屬于3-3】截面特征,形心軸； 核心距 1）截面核心概念 2）軸向壓力在上、下核心之間移動，截面不產生拉應力,66,【屬于3-3】普通鋼筋砼T梁 與 預應力砼T梁 的抗力效應比較,普通鋼筋砼T梁 鋼筋合力（拉應力）中心與砼合力（壓應力）中心為“內力偶

18、距” ； 鋼筋合力（拉應力合力）【或砼的壓應力合力、二者為一對平衡力 】為“內力”； “內力偶距”、 “內力”的乘積構成抵抗彎矩； “內力偶距” 基本不變， “內力”變化（不同截面縱筋數量不同）； 以變化的“抵抗彎矩” 來抵抗荷載效應。,67,【屬于3-3】普通鋼筋砼T梁 與 預應力砼T梁 的抗力效應比（續(xù)）,預應力砼T梁 預應力筋合力（壓應力）中心的“偏心距” 【內力偶距】。 預應力筋合力（壓應力合力）為“偏心力”； “偏心距” 、 “偏心力”的乘積構成“預加彎矩”； “偏心距”變化預應力筋彎起， “偏心力”基本不變（彎起角不同，有少量變化）。 以變化的“預加彎矩” 來抵抗荷載效應。 “預加

19、彎矩” 在不同的階段（或截面） ，其效應不同； 在施工階段（梁端）一部分是負效應； “預加彎矩”要獲得更大的正效應、避免過大的負效應，必須使 “偏心距” 的允許變化范圍盡可能的大。 使上、下緣都不出現拉應力，“偏心距”只能在上、下核心之內變化。即：上、下核心距越大，預應力筋越好布置，效果越好。,68,【屬于3-3】預應力T梁截面受力特點,預加力階段，上緣達到0應力；運營階段，截面下緣應力為0； Ny*e=Mg1; 偏距 e 抵消主梁自重，應在設計中使截面形心高一些以增大偏距； (Ny-Ny)*(Ku+Ko)=Mg2+Mp；【 Ny 預應力損失】 核心距K= Ku+Ko,反映運營階段承載能力，K

20、越大越節(jié)省預應力筋； 截面效率指標 =K/h , 一般在0.450.5以上較經濟,69,【屬于3-3】配筋特點,縱向預應力鋼筋，盡可能采用后張法曲線布置，對抵抗彎距、剪力有利；考慮預應力損失彎起角不能太大； 在跨中截面，盡可能使預應力重心靠下，滿足構造要求下，各束預應力筋互相靠近，減小馬蹄尺寸； 一般錨固在梁端腹板，特殊情況頂板可布置；,70,【屬于3-3】預應力向梁端彎起原因,索界的概念; 預應力向梁端起彎的原因： 減少梁端負彎矩，提供部分抗剪能力，分散錨下集中力、便于布置錨具。,71,【屬于3-3】預應力向梁端彎起原因（續(xù)）,減余剪力圖 彎起預應力筋產生豎向分力，抵消梁內剪力，減低腹板內主拉應力； 跨徑的1/31/4點起彎，一般按圓弧，彎起半徑對鋼鉸線、鋼絲束不小于4米；鋼筋束按鋼筋直徑范圍12d25mm 為415米；,72,【屬于3-3】錨固與局部加強,先張法 傳遞長度,73,【屬于3-3】錨固與局部加強（續(xù)）,后張法錨固（詳后） 防止局部