裝配式簡支橋梁的設(shè)計與構(gòu)造

第四章裝配式簡支梁橋的設(shè)計與構(gòu)造鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝上簡支梁橋?qū)儆趩慰嘴o定結(jié)構(gòu)，它受力明確，構(gòu)造簡單，施工方便，是中小跨徑橋梁中應(yīng)用最廣的橋型。結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，利于工業(yè)化施工，大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進(jìn)行安裝。節(jié)約模板支架木材，縮短工期，顯著加快建橋速度。因此，近年來在國內(nèi)外對于中小路徑的橋梁、絕大部分均采用裝配式的鋼筋混凝土簡支梁橋或預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。第一節(jié)裝配式簡支梁橋的構(gòu)造類型裝配式簡支梁構(gòu)造類型就是涉及主梁的橫截面型式、沿縱截面上的橫隔粱布置、塊件的劃分方式以及塊件的連結(jié)集整等幾方面的問題。一、裝配式簡支梁橋的截面型式截面形式T形、槽形、箱形槽形梁橋橫截面塊件之間用穿過腹板的螺栓連結(jié)，以使施工簡化特點(diǎn)；截而形狀穩(wěn)定，橫向抗彎剛度大，塊件堆放、裝卸和安裝方便。制造較復(fù)雜；粱肋被分成二片薄的腹板，通常用鋼筋網(wǎng)來配筋，難以做成剛度大的鋼筋骨架。設(shè)計經(jīng)驗證明，跨度較大時其混凝土和鋼筋用量都比T形梁橋的大，而且構(gòu)件也重。故一般只用于6—12m的小跨徑橋梁。裝配式T梁制造簡單，肋內(nèi)配筋可做成剛勁的鋼筋骨架，主梁用橫隔梁（板）來連結(jié)，整體性好，接頭方便。構(gòu)造上保證抗剪等條件下盡可能減小梁肋(或稱腹板)的厚度

不足之處：截面形狀不穩(wěn)定，運(yùn)輸和安裝較復(fù)雜；

構(gòu)件正好在橋面的跨中接頭，對板的受力不利箱形截面梁抗扭能力大，尤其在橫向偏心荷裁作用下，箱梁橋各梁的受力均勻，橫向分布更為均勻因而配筋可以適當(dāng)減少。同時，其橫向抗彎剛度大，對施工預(yù)應(yīng)力、運(yùn)輸、安裝階段單梁的穩(wěn)定性要比T梁的好得多。缺點(diǎn)：預(yù)制施工比較繁瑣，模板構(gòu)造復(fù)雜，安裝重量大；幾點(diǎn)注意：

裝配式粱橋通常借助橫隔梁（板）的接頭和橋面板的接縫連成整體，以使橋上車輛荷載能分配給各主梁共同負(fù)擔(dān)。鑒于橫隔梁（板）的抗彎剛度遠(yuǎn)比橋面板為大，故故前者對荷裁分配起主要作用。雖然，橫隔梁（板）的存在對主梁的預(yù)制增加一定的困難，但是就使用性和經(jīng)濟(jì)型而言橫隔梁（板）的存在是非常必要的。為了減輕自重，可將其中部挖空（如前圖）內(nèi)邊緣做成鈍角并配置鋼筋，挖空也不宜過大，以免內(nèi)角處開裂和過多削弱其剛度。對于箱形梁橋，由于其本身抗扭能力大，就可以少設(shè)或不設(shè)跨中橫隔梁（板），但端橫隔梁（板）通常是必要的。二、塊件的劃分方式劃分方式影響因素

橫截面型式結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的預(yù)制、運(yùn)輸和安裝拼裝接頭的施工劃分原則：起吊能力接縫在應(yīng)力最小處接頭少、施工方便便于安裝標(biāo)準(zhǔn)化常用的塊件劃分方式有以下幾種：(一)縱向豎縫劃分右圖系用縱向豎縫劃分塊件的橫截面圖式該方式劃分的結(jié)構(gòu)中，作為主要承重構(gòu)件各主梁，包括相應(yīng)行車道板的槽形梁和T形梁，都是整體預(yù)制的，接頭和按縫僅布置在次要構(gòu)件（橫隔梁和行車道板內(nèi)），或直接用螺栓連結(jié)。結(jié)構(gòu)為皆預(yù)預(yù)制拼裝，，不需要現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土土。故這種種劃分方法法使主梁受受力可靠，，施工也方方便。缺點(diǎn)：構(gòu)件件的尺寸和和重量往往往都很大。。為了減輕和和減窄用縱縱向豎縫劃劃分的構(gòu)件件可采取縮縮小橋面板板和橫隔梁梁預(yù)制尺寸寸的辦法。。在此情況況下，需在在預(yù)制構(gòu)件件內(nèi)伸出接接頭鋼筋，，待安裝就就位后就可可澆筑部分分橋面板和和橫隔梁的的混凝土，，等現(xiàn)澆筑筑混凝土達(dá)達(dá)到足夠強(qiáng)強(qiáng)度后結(jié)構(gòu)構(gòu)才能進(jìn)行行后續(xù)工序序的施工。。裝配式梁簡簡支T梁橫隔板構(gòu)構(gòu)造(二)縱向水平縫縫劃分用縱向水平平縫將橋梁梁的全部梁梁肋與板分分割開來的的劃分方式式該方法組成成的裝配式式梁通常稱稱為組合式式施工方法-架設(shè)梁肋，，-再安裝預(yù)制制板(有時采用微微彎板以節(jié)節(jié)省鋼筋)，-現(xiàn)澆混凝土土使結(jié)構(gòu)連連成整體常用形式：T形組合梁橋橋鋼筋混凝土土和預(yù)應(yīng)力力混凝土橋橋工字形形梁肋箱形組合梁梁橋預(yù)應(yīng)力混凝凝土橋注意問題1.組合梁橋的的梁肋與翼翼板之間存存在的混凝凝土施工接縫削弱了梁板板之間抵抗抗彎曲剪應(yīng)應(yīng)力的能力力，整體性性差解決方法：：加大肋頂寬寬度和借助助自肋內(nèi)的的伸出鋼筋筋有效連接接2.應(yīng)力疊加分階段安裝裝，分階段段受力截面面積積，慣距，，中性軸變變化缺點(diǎn)：肋部的抗彎彎慣距小而而承受施工工階段全部部結(jié)構(gòu)恒載載，結(jié)合處處壓應(yīng)力過過大，不利利于大跨度度。組合式梁橋橋拼裝單元元吊裝重量量的減輕，，是以增加加材料耗費(fèi)費(fèi)和施工復(fù)復(fù)雜性為代代價的?。?！另一方面預(yù)應(yīng)力混凝凝土組合構(gòu)構(gòu)件(工字形或槽槽形等)截面比全截面的的整體梁小，只只需較小的預(yù)加加力，使梁的下下緣達(dá)到同樣的的壓應(yīng)力儲備，，，這一點(diǎn)可使使組合式梁橋所所固有的兩階段段受力的缺點(diǎn)得得到某些補(bǔ)償。。(三)縱、橫向豎縫劃劃分縱向豎縫劃分的的主梁再通過橫橫向豎縫劃分成成較小的梁段特點(diǎn)：縱橫向采用預(yù)應(yīng)應(yīng)力連接塊件尺寸小，重重量輕預(yù)制精度要求高高，多用環(huán)氧樹樹脂作粘結(jié)劑可間隔澆筑第二節(jié)裝配配式鋼筋混凝土土簡支梁橋一、構(gòu)造布置常用跨徑——8.020m主梁布置按跨徑大小、橋橋面寬度大小及及起吊能力來決決定主梁間距梁距通常在1.5~2.2米之間2、橫隔梁（板））布置橫隔梁（板）的的作用：使各根根主梁聯(lián)結(jié)成整整體共同受力。。設(shè)置的位置及數(shù)數(shù)量：一般在主主梁兩端各設(shè)一一道端橫隔梁，，在跨中設(shè)若干干道（至少）保保證跨中一道內(nèi)內(nèi)橫隔梁（板））二、截面尺寸1.主梁梁高一般取（1/11～1/18）L梁肋寬一般為15～18cm（要滿足抗剪強(qiáng)度度的需要）2.橫隔梁梁高一般取主梁梁高度的3/4,端橫梁與主梁梁肋寬一般為12～16cm，作成上寬下窄內(nèi)內(nèi)寬外窄的楔形形（為拆模方便便）可挖空3.翼緣板寬度比主梁中距距小2CM（為調(diào)整施工誤差差）翼板與梁肋銜接接處的厚度應(yīng)不不小于主梁高度度的1/12。一般為變厚度三、主梁鋼筋構(gòu)構(gòu)造(參考結(jié)構(gòu)設(shè)計原原理)主鋼筋斜筋箍筋翼板橫向鋼筋橫梁鋼筋架立鋼筋分布鋼筋支座下局部加強(qiáng)強(qiáng)鋼筋四、裝配式主梁梁的聯(lián)結(jié)構(gòu)造要求：足夠的強(qiáng)度，以以保證結(jié)構(gòu)的整整體性，可抵抗抗運(yùn)營過程中荷荷裁反復(fù)作用和和沖擊作用方式：鋼板連接現(xiàn)澆接縫企口鉸扣環(huán)式接頭第三節(jié)、裝配配式預(yù)應(yīng)力混凝凝土簡支梁橋一、構(gòu)造布置基本上與鋼筋混混凝土簡支梁相相同常用跨徑——2050m主梁布置梁距通常在1.5~2.2米之間，主梁間間距的增大有利利于節(jié)省材料大跨度盡量增大大梁距二、截面尺寸1、截面效率指標(biāo)標(biāo)（ρ＝K/h大者截面經(jīng)濟(jì)）式中：ρ—截面效率指標(biāo)；；k—截面核心距；K＝kU＋kθku—截面下核心距；；kθ—截面上核心距；；原理按簡支梁在預(yù)加加力階段和運(yùn)營營階段上、下緣緣拉應(yīng)力為零的的前提來分析其其截面的受力特特點(diǎn)在預(yù)加力階段，，當(dāng)施加偏心預(yù)預(yù)加力Ny時，隨著梁的上上彎，粱內(nèi)逐漸漸加入了自重彎彎矩。從應(yīng)力圖圖形來分析，這這意味著合力Ny逐漸上移。最后，在預(yù)加力力和自重彎距Mgl的共同作用下，，合力Ny移動了距離e’而達(dá)到了截面的的下核點(diǎn)，截面面上緣達(dá)到零應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。偏距e’抵消主梁自重的的作用，而且e’增大，可以減小小Ny因此在截面設(shè)計計中應(yīng)使截面的形心要高高，這樣才能獲得得大偏距e’故一般應(yīng)增大梁梁距采用較寬翼翼緣板。運(yùn)營階段，計及及預(yù)加力損失ΔNy后截面內(nèi)合力為為后后期恒載載(橋面鋪裝、人行行道、欄桿)彎矩Mg2和活彎矩Mp作用下，合力將將從從下核點(diǎn)移至上上核點(diǎn)，即移動動距離此此時截截面下緣的應(yīng)力力剛好為零截面核心距的大大小體現(xiàn)了運(yùn)營營階段承受荷載載的能力．而且且核心距越大預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋就越節(jié)省省。因而，，引入入截面效效率指指標(biāo)ρ＝K/hΡ大則則材料料節(jié)省省，截截面設(shè)設(shè)計成成功T梁主要尺尺寸主梁——高1/151/25L，寬1518cm橫梁——中橫梁梁3/4h，端橫梁梁與主主梁同同高寬1216cm，可挖空空翼板——1/12h，一般為為變厚厚度下馬蹄蹄——占截面面總面面積的的1020％（1）馬蹄蹄總寬寬度約約為肋肋寬的的24倍，并并注意意馬蹄蹄部分分（特特別是是斜坡坡區(qū)）），管管道保保護(hù)層層不宜宜小60mm。（2）下翼緣緣高度度加1/2斜坡區(qū)區(qū)，高高度約約為梁梁高的的（0.150.20）倍，，斜坡坡宜陡陡于45。梁端，，梁寬寬與下下馬蹄蹄同寬寬過高過過大則則減小小了偏距e’三、裝裝配式式預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土梁的的配筋筋特點(diǎn)點(diǎn)主梁受受力鋼鋼筋為為預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋箍筋錨下局局部加加強(qiáng)鋼鋼筋翼板橫橫向鋼鋼筋架立鋼鋼筋分布鋼鋼筋一般不不設(shè)斜斜筋——剪余剪剪力圖圖索界圖圖以張拉拉和運(yùn)運(yùn)營階階段梁梁的上上、下下緣容容許出出現(xiàn)不不大于于規(guī)定定拉應(yīng)應(yīng)力值值的部部分預(yù)預(yù)應(yīng)力力截面面為例例。由規(guī)定定的拉拉應(yīng)力力值就就可確確定截截面的的特征征點(diǎn)一一限心心點(diǎn)Co和Cu，顯然限限心距距CoCu將大于核核心距距K。按照照對于于“截截面效效率指指標(biāo)””同樣樣分析析方法法可知知，從從下限限心點(diǎn)點(diǎn)Cu向下量量取Mg1/Ny(梁上疊疊加上上一期期恒載載），，所得得的曲曲線為為索界下下限，從上上限點(diǎn)點(diǎn)Co。向下量量取∑∑M/；所得的的曲線線為索界上上限這樣，，只要要所布布置的的預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋重心心位于于此界界限以以內(nèi)．．就能能保證證聚任任何截截面在在各個個受力力階上上下緣緣應(yīng)力力部不不超過過規(guī)定定值。。同理，，也可可以繪繪出兩兩個受受力階階段受受壓區(qū)區(qū)不超超過容容許值值的相相應(yīng)索索界線。注意：：混凝凝土保保護(hù)層層2．減余余剪力力圖預(yù)加剪剪力－－荷載載剪力力(二)縱向預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋的的錨固固力筋類類型高強(qiáng)鋼鋼絲、、鋼鉸鉸線、、粗鋼鋼筋1．先張張法錨錨固靠混凝凝土的的握裹裹力錨錨固力筋