預(yù)應(yīng)力簡支梁特點(diǎn)及構(gòu)造

1、一、掌握預(yù)應(yīng)力簡支梁的受力特點(diǎn)；一、掌握預(yù)應(yīng)力簡支梁的受力特點(diǎn)；二、掌握預(yù)應(yīng)力簡支二、掌握預(yù)應(yīng)力簡支T T梁和箱梁的構(gòu)造。梁和箱梁的構(gòu)造。 簡支梁橋簡支梁橋是使用最廣泛的一種橋型。它受力簡單，梁中只有正彎矩，適用T型、箱型梁構(gòu)造簡單的截面形式；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，設(shè)計(jì)計(jì)算方便，最易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑。 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，對基礎(chǔ)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(dú)受力，便于預(yù)制、架設(shè)，簡化施工管理，施工費(fèi)用低。 T形梁橋：是我國用的最多的截面形式，制造簡單，肋內(nèi)配筋可以做成剛勁的鋼筋骨架

2、，間距46m的橫隔梁使梁整體性很好，接頭也方便，但截面形狀不穩(wěn)定，運(yùn)輸安裝較為復(fù)雜；構(gòu)件正好在橋面跨中接頭，對受力不利。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁常用跨徑為2040m。箱形梁橋：最大優(yōu)點(diǎn)就是抗扭能力大，還有橫向抗彎剛度大，對預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、安裝階段單梁的穩(wěn)定性比T梁好的多。不過它的預(yù)制施工比較復(fù)雜，尤其內(nèi)模拆裝及底板混凝土澆注困難。單梁的安裝重量通常也比T梁大。T梁內(nèi)普通鋼筋形成鋼筋骨架，完成部分構(gòu)造功能。二、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁特點(diǎn)二、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)：構(gòu)件在承受外荷載前，預(yù)先在受拉區(qū)對混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)：構(gòu)件在承受外荷載前，預(yù)先在受拉區(qū)對混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力，其方

3、法是張拉受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過預(yù)應(yīng)力鋼筋或錨具，將預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈其方法是張拉受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過預(yù)應(yīng)力鋼筋或錨具，將預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性收縮力傳至混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。當(dāng)構(gòu)件在使用時(shí)承受外荷載而產(chǎn)生拉應(yīng)力性收縮力傳至混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。當(dāng)構(gòu)件在使用時(shí)承受外荷載而產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先要抵消預(yù)壓應(yīng)力，從而推遲了混凝土裂縫的出現(xiàn)并限制了裂縫的發(fā)展，時(shí)，首先要抵消預(yù)壓應(yīng)力，從而推遲了混凝土裂縫的出現(xiàn)并限制了裂縫的發(fā)展，提高了構(gòu)件的抗裂度和耐久性。提高了構(gòu)件的抗裂度和耐久性。鋼筋混凝土梁在荷載較小時(shí)，受拉區(qū)混凝土就會出現(xiàn)裂縫，而鋼筋混凝土梁在使鋼筋混凝土梁在荷載較小時(shí)，受拉區(qū)混凝土就會出現(xiàn)裂縫，而鋼筋

4、混凝土梁在使用時(shí)受到裂縫寬度的限制（不超過用時(shí)受到裂縫寬度的限制（不超過0.20.20.3mm0.3mm），梁中鋼筋應(yīng)力較低，故鋼筋混凝），梁中鋼筋應(yīng)力較低，故鋼筋混凝土梁不可能使用高強(qiáng)度鋼材和高等級混凝土。土梁不可能使用高強(qiáng)度鋼材和高等級混凝土。高速鐵路的高速度、高舒適性、高安全性、高密度連續(xù)運(yùn)營等特點(diǎn)，要求橋梁結(jié)高速鐵路的高速度、高舒適性、高安全性、高密度連續(xù)運(yùn)營等特點(diǎn)，要求橋梁結(jié)構(gòu)有足夠的豎向、橫向、縱向和抗扭剛度以減小各種變形；橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性要高，構(gòu)有足夠的豎向、橫向、縱向和抗扭剛度以減小各種變形；橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性要高，其主要承受重要結(jié)構(gòu)按其主要承受重要結(jié)構(gòu)按100100年使用要求設(shè)

5、計(jì)，并且使結(jié)構(gòu)易于檢查維修以保證橋梁年使用要求設(shè)計(jì)，并且使結(jié)構(gòu)易于檢查維修以保證橋梁的安全使用等，因此橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。的安全使用等，因此橋梁上部結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。目前預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁應(yīng)用跨度一般為目前預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁應(yīng)用跨度一般為2040m2040m，并且形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。，并且形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 可以使用高強(qiáng)度鋼材和高等級混凝土，節(jié)約鋼材2040；在列車活載作用下，可使梁不出現(xiàn)拉應(yīng)力，或推遲裂縫的出現(xiàn)，或把裂縫控制在一定限度之內(nèi)，從而提高梁的抗裂性，增強(qiáng)梁的剛度和耐久性；由于使用高強(qiáng)度鋼材和高等級混凝土，可將梁的截面尺寸減到最小，以減輕梁

6、體自重，從而增大梁的跨越能力；預(yù)應(yīng)力梁中彎起的預(yù)應(yīng)力鋼筋，其預(yù)剪力可抵消部分荷載剪力，提高了梁的抗剪能力，預(yù)應(yīng)力梁可做成薄腹板梁；預(yù)應(yīng)力梁在荷載作用下截面不開裂或裂縫開度較小，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力變化幅度小，可提高其耐疲勞性能。 u預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁優(yōu)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁優(yōu)點(diǎn) 中、小跨度的鋼筋混凝土簡支梁的橫截面有箱形截面和T形截面?？缍却笥?6 m時(shí)不宜采用簡支梁。 箱形截面可分為單箱雙室和單箱單室的雙線整體式以及雙線單箱單室分離式。簡支箱梁的跨度不宜超過40 m，跨度大的梁重量較重，架設(shè)困難。整體式箱梁能使墩臺尺寸減小且舒適度指標(biāo)也較好，分離式箱梁有利于架設(shè)、運(yùn)輸和更換。 T形截面的簡支梁宜用

7、于跨度小于32 m的橋梁。T梁的片數(shù)可由4至8片組成。以采用6片為佳。片數(shù)少可減小墩臺尺寸，梁片多時(shí)單片梁吊重減輕。T形梁之間用濕接頭相連成整體，而且在翼緣和腹板施加橫向預(yù)應(yīng)力，這將增加工地安裝后的工作量。u預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁截面形式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁截面形式 單箱整體式結(jié)構(gòu)，腹板數(shù)量少，有利于節(jié)省圬工量，并且稍厚的腹板對布置鋼筋和提高耐久性都有利。在制梁速度上也比分離式明顯加快。尤其重要的是，雙線單箱整式結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)自重增大，旅客乘坐舒適度會進(jìn)一步改善。 雙線分離式結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕，便于運(yùn)輸、架梁，對施工設(shè)備能力要求較小。對于小跨度混凝土梁，目前國內(nèi)架橋機(jī)即可適應(yīng)。此外，從

8、養(yǎng)護(hù)、維修角度看，一旦需要更換支座和梁部結(jié)構(gòu)，甚至可在不中斷行車的條件下進(jìn)行。但其車輛運(yùn)行平穩(wěn)性指標(biāo)，雖也達(dá)到我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)良等級，但比整體式結(jié)構(gòu)要差些。且在單線過車時(shí)，受扭和剪力作用，特別是橋面后澆部分，處于不利的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。 雙片組合式箱梁使墩臺圬工量增加，繼而基礎(chǔ)工程量也增加；且箱梁架設(shè)后，現(xiàn)場需現(xiàn)澆橋面濕接頭和橫隔板，增加了施工工序和成本。當(dāng)施工工期較緊時(shí)，現(xiàn)澆施工作業(yè)面與橋上無砟軌道鋪設(shè)有干擾。u整體式與分離式截面整體式與分離式截面 分片式簡支T梁構(gòu)造簡單，宜用于跨度32m及以下跨度的橋梁，容易設(shè)計(jì)為各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)，施工工序少，架設(shè)程序固定，在多孔簡支梁橋中，各跨構(gòu)

9、造和尺寸便于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，降低了施工費(fèi)用，也便于養(yǎng)護(hù)和維修。國外的高速鐵路橋梁中，日本、西班牙均采用了分片簡支T梁型式，尤以日本采用最多，并已進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 在考慮梁高、吊重、圬工數(shù)量、工程造價(jià)以及運(yùn)輸、架設(shè)等多種因素后，分片式簡支T梁合理片數(shù)，一般情況下采用4片為宜；在高墩情況下且架梁起吊能力允許時(shí)，以采用5片為宜；在限制建筑高速的情況下，以采用8片為宜。 箱形截面整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，尤其是大跨度混凝土橋的主要形式，用于高速行車的橋梁上動力性能更顯得優(yōu)越。整孔簡支箱梁具有受力簡單明確、抗扭剛度大、建筑高度相對較低、建成后的橋梁養(yǎng)護(hù)工作量小以及噪音小等優(yōu)點(diǎn)，簡支梁常用跨度宜選用40m及以下跨

10、度范圍。u箱型截面和箱型截面和T型截面型截面 在研究高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過程中，確定梁的高跨比采用約1/10，豎向剛度保持在1/6000左右。三、箱梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造三、箱梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造 u雙箱單室梁的截面構(gòu)造及橫隔板設(shè)置 雙箱單室梁由兩片箱梁通過現(xiàn)澆橋面板及橫隔板形成組合截面共同受力。在不設(shè)懸臂板斷縫的條件下，施加預(yù)應(yīng)力后，可確保單片箱梁受力均衡，方便了施工，提高了截面的利用效率。在施工架設(shè)后，利用橋面現(xiàn)澆板及端、中橫隔板將兩片箱梁形成組合截面，共同受力。在橫隔板設(shè)置上，有不設(shè)中橫隔板、設(shè)一道中橫隔板及設(shè)三道中橫隔板三種情況。在滿足整體受力及變形要求的情況下，采用一道中橫隔板及端橫隔板，既簡化了施工工藝

11、，又保證了截面受力需要。四、先張法和后張法后張法：在放置預(yù)應(yīng)力筋的部位預(yù)先留有孔道，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后張法：在放置預(yù)應(yīng)力筋的部位預(yù)先留有孔道，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后在孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力筋，并用張拉機(jī)具（千斤頂）夾持預(yù)應(yīng)力筋將后在孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力筋，并用張拉機(jī)具（千斤頂）夾持預(yù)應(yīng)力筋將其張拉至設(shè)計(jì)規(guī)定的控制應(yīng)力，然后借助錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨固在梁的其張拉至設(shè)計(jì)規(guī)定的控制應(yīng)力，然后借助錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨固在梁的端部，最后進(jìn)行孔道灌漿（也有不灌漿者）。其特點(diǎn)是直接在構(gòu)件上端部，最后進(jìn)行孔道灌漿（也有不灌漿者）。其特點(diǎn)是直接在構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋，構(gòu)件在張拉過程中完成混凝土的彈性壓縮，錨具永遠(yuǎn)張拉預(yù)應(yīng)力筋，

12、構(gòu)件在張拉過程中完成混凝土的彈性壓縮，錨具永遠(yuǎn)留在構(gòu)件上，不能重復(fù)使用。留在構(gòu)件上，不能重復(fù)使用。先張法：在澆注混凝土之前，張拉預(yù)應(yīng)力筋，將其臨時(shí)錨固在臺座或鋼先張法：在澆注混凝土之前，張拉預(yù)應(yīng)力筋，將其臨時(shí)錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般不低于強(qiáng)度標(biāo)模上，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般不低于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的準(zhǔn)值的75%75%），并使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間有足夠粘結(jié)力時(shí)，放松預(yù)），并使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間有足夠粘結(jié)力時(shí)，放松預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋間的粘結(jié)（自錨應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋間的粘結(jié)（自錨作用），對混凝

13、土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。作用），對混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。 預(yù)應(yīng)力鋼筋的選用曾考慮過三種：高強(qiáng)度鋼絲、粗鋼筋和鋼絞線。高強(qiáng)鋼絲與混凝土的粘結(jié)性能差，靠自錨時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過1000Mpa時(shí)有可能滑移，須經(jīng)處理才能采用；由于粗鋼筋的質(zhì)量以前不穩(wěn)定，未大量供應(yīng)；鋼絞線強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定，自錨可靠，雖有松弛率大的缺點(diǎn)，但可采取克服措施，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋采用75鋼絞線。其公稱抗拉強(qiáng)度1500 MPa，極限抗拉強(qiáng)度是它的0.96倍。 預(yù)應(yīng)力鋼筋配置有兩種方法：直線配筋和折線配筋。從結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋配置有兩種方法：直線配筋和折線配筋。從結(jié)構(gòu)合理性來說，以折線配筋為宜，但折線配筋使張拉設(shè)備復(fù)雜、合理性來說，以折線配筋為宜，但折線

14、配筋使張拉設(shè)備復(fù)雜、施工麻煩。直線配筋是利用鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力自錨于施工麻煩。直線配筋是利用鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力自錨于混凝土中，為適應(yīng)荷載彎矩沿梁跨的變化情況，避免梁上緣混凝土中，為適應(yīng)荷載彎矩沿梁跨的變化情況，避免梁上緣混凝土因預(yù)應(yīng)力作用而開裂，在混凝土因預(yù)應(yīng)力作用而開裂，在14跨度左右至梁端有不同跨度左右至梁端有不同數(shù)量的鋼絞線分批進(jìn)行絕緣，即利用硬質(zhì)塑料管將鋼筋與混數(shù)量的鋼絞線分批進(jìn)行絕緣，即利用硬質(zhì)塑料管將鋼筋與混凝土隔離開來，以消除絕緣段鋼筋的預(yù)應(yīng)力。凝土隔離開來，以消除絕緣段鋼筋的預(yù)應(yīng)力。 先張法預(yù)應(yīng)力梁分為低高度梁和普通高度梁。u先張梁特點(diǎn)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁具有剛度

15、大、抗沖擊力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、噪聲小、便于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝新穎、技術(shù)含量高、自身體積大、重量重、寬跨比大等特點(diǎn)。因此，箱梁的預(yù)制難度較大，具有新材料使用廣、新技術(shù)要求高、施工復(fù)雜的特點(diǎn)。u后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁箱梁的三向預(yù)應(yīng)力構(gòu)造總圖u后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁鋼筋構(gòu)造 u后張法預(yù)應(yīng)力簡支T梁構(gòu)造多數(shù)T梁在梁內(nèi)部設(shè)置通長的預(yù)應(yīng)力鋼束。 由于梁的兩端剪力較大，所以要將預(yù)應(yīng)力鋼束在兩端抬起。 在在T T梁兩端，為適應(yīng)內(nèi)部預(yù)應(yīng)力束的抬高，也為了布置錨頭逐漸增厚，將下馬梁兩端，為適應(yīng)內(nèi)部預(yù)應(yīng)力束的抬高，也為了布置錨頭逐漸增厚，將下馬蹄抬高。蹄抬高。 uT T梁配筋特點(diǎn)梁配筋特點(diǎn)（

16、1 1）受力鋼筋：主鋼筋（主要為預(yù)應(yīng)力筋）、箍筋、橫梁）受力鋼筋：主鋼筋（主要為預(yù)應(yīng)力筋）、箍筋、橫梁鋼筋、翼板橫向鋼筋；鋼筋、翼板橫向鋼筋；（2 2）分布鋼筋：架立鋼筋、水平分布鋼筋、支座下局部加）分布鋼筋：架立鋼筋、水平分布鋼筋、支座下局部加強(qiáng)鋼筋、錨下局部加強(qiáng)鋼筋。強(qiáng)鋼筋、錨下局部加強(qiáng)鋼筋。五、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 高速鐵路先張箱梁與普通鐵路先張梁相比，跨度及預(yù)張拉噸位更大，施工難度更高，施工工藝更復(fù)雜。先張梁與后張梁相比，減少了后張梁所需的管道設(shè)置，避免了管道對結(jié)構(gòu)斷面的削弱；減少由于管道壓漿不充分或管道積水對結(jié)構(gòu)的影響；同時(shí)節(jié)省了大量的預(yù)應(yīng)力筋的張拉、管道壓漿等工序，可大大減少

17、施工環(huán)節(jié)，縮短制梁周期、減少存梁場地、提高結(jié)構(gòu)耐久性能。 國內(nèi)先張梁的研制始于20世紀(jì)50年代，受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)水平的限制，預(yù)應(yīng)力配筋形式多采用直線配筋，常用先張梁最大跨度局限在20 m以下，且均為T形梁。2001年進(jìn)行了跨度24 m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的設(shè)計(jì)與制造工藝研究，在國內(nèi)首次采用折線配筋形式，并在青藏鐵路得到成功的應(yīng)用。為了進(jìn)一步推廣先張梁技術(shù)，在鐵道部有關(guān)部門的大力支持下，先后開展了“高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土先張梁的試驗(yàn)研究”及“目標(biāo)時(shí)速200250公里客運(yùn)專線(兼顧貨運(yùn))鐵路24 m、32 m簡支箱梁試制、試驗(yàn)”科研項(xiàng)目，在合寧鐵路進(jìn)行了三孔32m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的試制和試

18、驗(yàn)。下面以合寧鐵路32m/900 t先張雙線箱梁為例介紹構(gòu)造特點(diǎn)。 u先張箱梁主要截面形式 3 2 m900 t箱梁梁體混凝土采用C50高性能耐久混凝土。為保持先張梁和后張梁的通用和互替，先張梁與同等跨度后張梁的外形構(gòu)造尺寸相同，即跨度32 m梁全長32.6 m，計(jì)算跨度31.5 m，橋面寬13.0 m，跨中梁高2.8 m，支點(diǎn)部分梁高3.0m，橫橋向支座中心矩為4.7 m，單孔箱梁重達(dá)830 t(包括保護(hù)層重量)。 u預(yù)應(yīng)力鋼絞線 高速鐵路32 m900 t先張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁直線布置預(yù)應(yīng)力筋采用17-17.8-1860-GBT 52242003鋼絞線，折線布置預(yù)應(yīng)力筋采用17-15.2-1860-GBT 5224-2003鋼絞線，直線筋數(shù)量為直線梁162根、曲線梁16