钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥教学讲义.ppt

第一章 钢筋混凝土梁式桥的构造 钢筋混凝土和预应 力混凝土梁式桥第一节 梁式桥的主要类型及其适用情况 梁式桥的类型:简支梁桥简支梁桥 （适用中小跨径）（适用中小跨径）连续梁桥连续梁桥悬臂梁桥按静力体系分 箱形梁桥（大跨径桥梁）按承重结构的截面形式划分板桥（跨径小、建筑高度小）肋板式梁桥（中等跨径桥梁） 简支梁 施工方便 静定体系对地基要求不高 弯矩最大 适合于小跨径桥梁 悬臂梁桥 单悬臂、双悬臂 卸载弯矩使跨中弯矩大大减小 静定体系对地基要求不高 跨中有接缝，行车条件不好 跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏 适合于中等以上跨径桥梁 施工不方便 连续梁桥 恒载、活载均有卸载弯矩 行车条件好 超静定体系对地基要求高 适合于中等以上跨径桥梁一、简支板桥的构造 (一)整体式板桥的构造 整体式简支板桥具有整体性好、横向刚度大、易于浇筑成所需要的形状等优点，在10以下跨径的桥梁上得到广泛的应用 第二节 板桥的构造 整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的矩形截面或矮肋式板桥(图3-1) 图3-1 板桥横断面 矩形截面对称中线矮肋式截面 整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大，所以整体式简支板是一块双向受力的弹性薄板。

因此，除了在板内配置纵向受力钢筋外，还要在板内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋 板内主筋：其直径不小于10mm，间距不大与20cm板内主筋可以不弯起，也可以弯起当弯起时，通过支点的不弯起钢筋，每米板宽内不少于3根，截面积不少于跨中主筋截面积的1/4弯起的角度为30或45，弯起的位置为沿板跨中线的1/61/4计算跨径处 对于分布钢筋，其直径不小于 6mm，间距不大与25cm，同时在单位长度板内的截面积应不少于单位宽度板内主筋截面积的15%板的主钢筋与板边缘间的净距离应不小于2cm，分布钢筋设置在主筋的内侧 图3-2所示为标准跨径6m，行车道宽7m，两边设025m安全带，按汽车10级，履带50设计的整体式简支板桥的构造图桥跨结构的混凝土强度等级为25 图3-2 整体式板桥构造(尺寸单位：cm) (二)装配式板桥的构造 1.矩形实心板桥 具有形状简单，施工方便，建筑高度小，施工质量易于保证等优点，其跨径通常不超过8m 图图3-3所示为标为标 准跨径6m，行车车道宽宽7m，两边设边设 025m护轮带护轮带 ，按汽车车20级级，挂车车100设计设计 的装配式简简支实实心板桥桥行车车道板构造 图图3-3 装配式矩形实实心板桥桥构造(尺寸单单位：cm) 块件安装后在企口缝内填筑30小石子混凝土，并浇筑厚6cm的30防水混凝土铺装层使之连成整体。

将板中的箍筋伸出预制板顶面，待板安装就位后将这段钢筋放平，并与相邻预制板中的箍筋相互搭接，以铁丝绑扎，然后浇筑于混凝土铺装层中加强预制板与铺装层的结合以及相邻预制板的连接 2. 矩形空心板桥 将钢筋混凝土、预应力混凝土装配式板桥截面中部分挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且可充分利用材料 空心板较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因而目前使用较广 图3-4所示为空心板的几种常用开孔形式其中图a)、图b)开成单个较宽的孔，挖空率最大，重量最小，但板顶需配置横向受力钢筋以承担车轮荷载图c)挖空成两个圆孔，施工时用无缝钢管作心模较方便，但挖空率较小，自重较大图d)挖空成两个圆端头孔，心模由两个半圆和两块矩形侧模组成(目前，多使用胶囊心模) 图图3-4 空心板截面形式 图图3-5所示为标为标 准跨径20m的装配式预应预应力空心板桥桥的构造设计设计 荷载为载为 汽车车20级级，挂车100，人群荷载3N/m2桥面净宽为净7+2075m人行道，总宽9m由9块宽99cm的空心板组成，板与板之间的间隙1cm板全长19.96m，计算跨径19.50m，板厚75 图3-5 装配式预应力混凝土空心板构造（尺寸单位：cm） 空心板横截面采用圆端头开孔形成。

预制空心板采用40混凝土，铰缝采用40小石子混凝土主钢筋采用 高强度低松弛钢绞线18根，其标准强度为1 860MPa，每根钢绞线张拉力为195.3N,钢绞线长度为板内实际需要长度，下料长度视张拉设备而定 3. 装配式板的横向连接 常用的连接方法有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接1)企口混凝土铰连接 企口式混凝土铰的连接形式有圆形、菱形、漏斗形等三种(图3-6)它是在块件安装就位后，在企口缝内用3040小石子混凝土填筑密实而成的 图3-6 企口混凝土铰连接构造 2)钢板焊接连接 由于企口混凝土铰需要现场浇筑混凝土，并需待混凝土达到设计强度后才能通车，为了加快工程进度，亦可采用钢板连接(图3-7)它的构造是：用一块钢盖板N1焊在相邻两构件的预埋钢板N2上连接构造的纵向中距通常为80150cm,根据受力特点，在跨中部分布置较密，向两端支点处逐渐减疏 图3-7 钢板焊接连接构造 12N1N2BB20N3主钢筋8N1N2N3AA101A-A(三)斜交板桥的受力特点与构造 我们将桥梁轴线与水流方向的交角不是按90布置的桥梁称为斜交桥桥梁轴线(以路线前进方向)与水流方向的第一象限角称为交角；锐角称为斜交角；桥梁轴线与支承线垂直的夹角称为斜度。

斜度位于桥梁轴线(以路线前进方向)左边时，称为左斜交；位于右边时，称为右斜交(图3-8) 图1-3-8 斜交板桥的构造 1-主弯矩方向 2-横向弯矩方向 3-支承反力分布 斜交板桥虽然有改善线形的优点，但它的受力状态比正交板桥要复杂的多 路线前进方向l(斜跨径)L(标准跨径)b123斜交角斜度图3-8 斜交板桥的构造 1. 斜交板桥的受力性能 (1)最大主弯距方向如图3-9所示，在板的中央部分接近于垂直支承边：在板的自由边处接近于自由边于与支承边垂线之间的中间方向 受力特点有三个 图3-9 斜板的最大主弯矩方向 (2)在钝角处有垂直于钝角平分线的负弯矩，它随斜度的增大而增加 (3)支承反力从钝角处向锐角处逐渐减 小，因此，锐角有向上翘起的倾向，同时存在着相当大的扭距 2. 斜交板桥的构造 1)整体式斜交板桥的构造 根据斜交板主弯矩方向的特点，当斜度小于15时，斜交板可按正交板布置钢筋；当斜度大于15时，按斜交板布置钢筋斜交板的主钢筋布置，当L/b1.3时，主钢筋平行于自由边布置 (图3-12)；当L/b1.3时，从钝角开始主钢筋垂直于支承边布置，靠近自由边的局部范围内沿斜跨径方向布置 (图3-12b)，一直到与中间部分的主钢筋相衔接为止。

分布钢筋的布置，当L/b1.3时，从两钝角起到板跨中央的一段，分布钢筋方向与主钢筋垂直，在支承边附近范围内的分布钢筋平行于支承边，一直到与中间部分的分布钢筋相衔接为止(图3-12a)；当L/b1.3时，分布钢筋方向平行于支承边(图3-12b) 图3-12 整体式斜交板桥钢筋布置 a)主筋平行于自由边b)主筋垂直于支承边 bL 当板的斜度大于15时，应在板的钝角底层增设方向平行于钝角平分线的附加钢筋；在板的钝角上层处设置垂直于钝角平分线的附加钢筋为了抵抗扭矩，在板的自由边上层加设一些钢筋网当斜度较大时，应在支承边附近上层布置平行于支承边的钢筋网，布置的范围约为斜跨径的1/5 斜板桥在使用过程中，板块有向锐角方向转动的趋势，如果板的支座没有锚固，应在板锐角处的墩台帽上设置防爬设备 2) 装配式斜交板桥的构造 装配式斜交板桥同整体式斜交板桥一样具有斜交板的力学特性 由于每块装配式板的宽度较小，跨宽比都很大，所以斜板内的受力情况比整体式板好 当斜度为为1020时时，主钢钢筋顺桥顺桥 向布置，箍筋平行于支承线线布置(图图1-3-13a)；当斜度为为3060时时，主钢钢筋顺桥顺桥 向布置，箍筋垂直于主钢钢筋布置。

另外，在块块件两端支点附近各增加与主钢钢筋斜交且平行于支承线线的箍筋(图图1-3-13b) 图图3-13 装配式斜交板钢钢筋布置（尺寸单单位：） 在斜板块件的钢筋布置中，当斜度大于20时，需在块件两端底层布置垂直于支承线的附加钢筋(图3-14a)，并在桥面铺装层内布置垂直于钝角平分线的附加钢筋，当斜度大于50时，还需在块件两端顶层布置垂直于钝角平分线的附加钢筋(图3-14b) 图3-14 装配式斜交板附加钢筋布置 1. 底层附加钢筋2. 顶层附加钢筋 112二、连续板桥的构造大连香炉礁桥第三节装配式简支梁桥的构造 一、装配式钢筋混凝土简支梁桥 图3-15所示就是典型的装配式T形梁桥上部构造概貌，它由几片T形截面的主梁并列在一起装配连接而成T形梁的顶部翼板构成行车道板，与主梁梁肋垂直相连的横隔梁的下部以及T梁翼板的边缘，均设焊接钢板连接构造将各主梁联成整体，这样就能使作用在行车道板上的局部荷载分布给各片主梁共同承受 图3-15 装配式T形简支梁桥概貌 连接构造中横隔板冀板(行车道板)中横隔板连接构造梁肋端横隔板连接构造(示意图)人行道板人行道挑梁路面层混凝土保护层防水层三角垫层1. 构造布置 主梁间距大小不但与钢筋和混凝土的材料用量、构件的安装重力有关，而且与翼板的刚度也有关,主梁间距一般取1.52.2m。

横隔梁在装配式梁桥中起着连接主梁的作用，它的刚度愈大，桥梁的整体性能越好，在荷载作用下各主梁就能更好地共同受力 2. 主梁钢筋布置 装配式T形梁的主梁钢筋包括主钢筋、弯起钢筋(也称为斜钢筋)、箍筋、架立钢筋和防收缩钢筋由于纵向主钢筋的数量多，常采用多层焊接钢筋骨架 主钢筋设在梁的下缘，随着弯矩值的变化向支点逐渐减少,主钢筋可在跨间适当位置切断或弯起主钢筋至少有2根伸过支点截面并 少于主钢筋截面积的20%，伸过支点截面的钢筋应弯成直角顺梁端延伸到顶部与架立钢筋焊接 斜钢筋用于抵抗剪力及主拉应力当主钢筋弯起数量不足时，可在主钢筋和架立钢筋上加焊斜钢筋斜钢筋与梁的轴线一般布置成45弯起钢筋应按圆弧弯折，圆弧半径(至钢筋轴线)不小于10d弯起钢筋的数量(包括根数和直径)由斜截面抗剪强度计算确定,弯起钢筋的弯起点位置还需满足桥涵设计规范的有关要求 箍筋也用与于抵抗剪力，其间距不应大于梁高的3/4和50cm，直径不小于6mm，且不小于1/4主钢筋直径在主梁和横梁交叉处不设箍筋，在支座附近箍筋宜加密或采用四肢箍筋，并在支座部位的梁底部加设钢筋网 架立钢筋布置在梁的上缘，主要起固定斜钢筋和箍筋的作用，并使梁内全部钢筋形成骨架。

防收缩钢筋是防止梁肋侧面因混凝土收缩等原因而导致的裂缝其钢筋面积Ag=(00150020)bh(b为梁肋宽度，h为梁高)钢筋直径为610mm，靠近下部布置得密些，靠近上部布置得疏些 主钢筋、箍筋或防收缩钢筋的保护层厚度及主钢筋间的净距要求见(图3-16) 图3-16 混凝土保护层厚度和钢筋间距 不小于1.5不小于3或4不小于d或1.25d不小于1.5不小于2.53到5之间图3-17 多层焊接钢筋的焊缝长度(图中为双面焊缝尺寸) 在焊接钢筋骨架中，焊缝长度必须满足下述要求(图3-17) 翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂的负弯矩，在顺桥向还应设置分布钢筋(图1-3-18)板内主钢筋的直径10mm，间距20cm分布钢筋直径6mm，间距25cm 图3-18 翼缘板内钢筋布置(尺寸单位：cm) 3. 主梁钢筋构造实例 图图3-19所示为标为标 准跨径20m，行车车道宽宽7m，两边设边设 0.75m人行道，按汽车车20级级，挂车100，人群荷载3N/m设计的装配式钢筋混凝土简支T形梁块件构造主梁混凝土为25 图3-19 装配式T形梁块件梁肋钢筋构造(尺寸单位：cm) 图3-19 装配式T形梁块件梁肋钢筋构造 (尺寸单位：cm) 图3-20所示为横隔梁的钢筋构造。

在每片横隔梁上缘配置2根受力钢筋，下缘配置4根受力钢筋 ，各用钢板连接成骨架同时，在上、下钢筋骨架中均加焊锚固钢板的短钢筋(N2、N4)横隔梁的箍筋是抵抗剪力的 图3-20 装配式T形梁的中横隔梁钢筋构造(一)(尺寸单位：cm) 图3-20 装配式T形梁的中横隔梁钢筋。