0301+梁式橋的設(shè)計與構(gòu)造.ppt

1、1,Modular Unit-0401 梁式橋的設(shè)計與構(gòu)造,2,主 要 內(nèi) 容,一、梁式橋的一般特點和主要類型 二、板橋的設(shè)計與構(gòu)造 三、裝配式簡支梁橋的設(shè)計與構(gòu)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(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土梁式橋混凝土標(biāo)號不宜低于15號;當(dāng)采HRB335,HRB400級鋼筋時不宜低于20號；通常使用HRB335,HRB400,級鋼筋; 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋混凝土標(biāo)號不宜低于30號;當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線時混凝土標(biāo)號不宜低于40號；普通鋼筋R235、HRB335級鋼；預(yù)應(yīng)力鋼筋宜選用精軋螺紋鋼筋； 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)分為全預(yù)應(yīng)力（全壓、不拉）和部

2、分預(yù)應(yīng)力（不超過規(guī)定拉應(yīng)力或裂縫寬度）；設(shè)計原則；,4,1-1 梁式橋基本概念及特點（續(xù)）,鋼筋混凝土梁橋通常跨徑不大，經(jīng)濟(jì)合理跨徑25米(T梁)以下；優(yōu)點材料、理論、技術(shù)等簡單、成熟，缺點自重大； 預(yù)應(yīng)力混凝土：可利用高強(qiáng)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(jìn)、復(fù)雜的施工技術(shù)； 新材料、新工藝、先進(jìn)張拉設(shè)備、預(yù)應(yīng)力錨具的開發(fā)利用促進(jìn)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)

3、肋形結(jié)構(gòu)（主要為T梁） 箱形梁橋-橫截面內(nèi)封閉的箱子 按承重結(jié)構(gòu)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(chǎn)生附加內(nèi)力； 負(fù)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(jié)構(gòu)；懸臂根部的負(fù)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(xué)簡化模型,10,二 、 板橋的設(shè)計與構(gòu)造,2-1 板橋的類型及特點 建筑高度??；簡單、制作、施工方便可工廠生產(chǎn)；裝配式構(gòu)件重量?。坏鐝绞艿较拗?，一般鋼筋混凝土不超過15米，預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土板橋跨徑可達(dá)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(jié)構(gòu)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(yù)制節(jié)約模板及人工對內(nèi)力有改善；制作時縱向、橫向劃分；接頭位

5、置根據(jù)內(nèi)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(jié)構(gòu)的結(jié)合；連續(xù)板橋?qū)Ω郊觾?nèi)力如支座沉陷敏感，易使橋面開裂，對地基基礎(chǔ)要求較高；,12,2-2 簡支板橋的構(gòu)造,構(gòu)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(gòu)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(chǎn)生縱向裂紋，橋中可設(shè)縫釋放； 雙向受力，要求： 1）需設(shè)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(cè)板寬1/6范圍內(nèi)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(gòu)造（續(xù)）,2-2-2裝配式板橋的構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)圖，板高1636CM;預(yù)應(yīng)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)圖，板厚4080厘米，可做到15米；預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨徑816米有標(biāo)準(zhǔn)圖，板厚4070厘米，可做到22米，板厚8090厘米；構(gòu)造要求板厚（7厘米），抗剪復(fù)核； 預(yù)應(yīng)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(dān)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(lián)結(jié),19,裝配式板的構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋外觀效果圖,25,裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋配筋效透視,26,裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋配筋縱向效果圖-1,27,裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋配筋縱向效果圖-2,28,空心板

8、構(gòu)造圖及配筋圖,29,空心板構(gòu)造圖-詳圖1,30,空心板構(gòu)造圖-詳圖2,31,附：先張法預(yù)應(yīng)力空心板設(shè)計、施工工藝,鋼鉸線參與受力計算長度應(yīng)考慮錨固長度； 在長線式臺座上生產(chǎn)的空心板梁應(yīng)根據(jù)廠家的實際生產(chǎn)工藝確定預(yù)應(yīng)力鋼絞線的下料長度，采用的鋼鉸線隔離措施必須對對預(yù)應(yīng)力的釋放有效；預(yù)應(yīng)力鋼絞線的二端的套管應(yīng)能保證鋼絞線在其中自由伸縮。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力為k =0.75Rby每根張拉控制力為195KN。 當(dāng)采用多根鋼束同時張拉時，必須在張拉前調(diào)正初應(yīng)力。初應(yīng)力約為控制應(yīng)力的10%。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉程序為O初應(yīng)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(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計程序的80%時，方可放松預(yù)應(yīng)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(gòu)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(zhuǎn)的趨勢；,33,2-3-1 斜板橋的受力特點（續(xù)）,2)鈍角處產(chǎn)生垂直于鈍角平分線的較大的負(fù)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(shè)拉力支座固定，將導(dǎo)致板內(nèi)有較大的扭距； 3)均布荷載下，斜板橋最大跨內(nèi)彎距比正橋小，跨內(nèi)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(dāng)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(shè)計；,34,2-3-2斜板橋的構(gòu)造特點,2-3-2-1、整體式板橋的構(gòu)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(qiáng)，上層與鈍角二等分線垂直，下層平行加強(qiáng)（反力、負(fù)彎距），非支承板邊上層加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)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(gòu)造,裝配式斜板橋標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計與構(gòu)造,提要

11、： 主要截面型式、構(gòu)造特點； 鋼筋混凝土簡支梁橋構(gòu)造； 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋構(gòu)造； 組合梁橋構(gòu)造；,37,3-0、綜述,簡支梁橋是梁式橋中應(yīng)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(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)計計算方便，最易設(shè)計成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)。 由于簡支梁是靜定結(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，相鄰橋孔各自單獨受力，便于予制、架設(shè)，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(nèi)目前常采用橋面連續(xù)的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(gòu)造類型及特點,模板化生產(chǎn)，易于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化； T型、箱型、TT型截面，高寬比例適當(dāng)，優(yōu)化，以增大抗彎慣距，增大剛度； 2060米有標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)件劃分減輕塊重的措施,橋梁施工方法的不同導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)力的分配、應(yīng)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(yù)制,縱向豎

13、接縫(濕接頭) 橫隔梁45道; 預(yù)應(yīng)力T型截面腹板底部作成馬蹄形，利于布置預(yù)應(yīng)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(yù)制方法、施工安裝順序、加載過程不同時，應(yīng)注意恒載內(nèi)力的疊加； 預(yù)應(yīng)力布置一般在腹板內(nèi)；,43,3-2 裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋,44,【屬于3-2】應(yīng)了解的主要問題,1、一般構(gòu)造；2、主要截面尺寸；3、配筋特點； 4、聯(lián)結(jié)、局部構(gòu)造,45,【屬于3-2】般構(gòu)造、截面尺寸,20米以下跨徑； 高跨比的經(jīng)濟(jì)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(gòu)造,47,【屬于3-2】 T 梁受力特點彎距包絡(luò)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(gòu)造）、局部加強(qiáng)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(dān)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(hù)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(cè)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(lián)接,焊接鋼筋骨架，按規(guī)范焊縫強(qiáng)度不低于鋼筋本身強(qiáng)度,51,【屬于3-2】配筋特點-翼板鋼筋、梁端加強(qiáng)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(gòu)造,55,3-3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋,比較廣泛的橋梁結(jié)構(gòu)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(biāo)，如使用高強(qiáng)

16、輕質(zhì)混凝土，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力工藝、大噸位的張拉設(shè)備，大型安裝設(shè)備,56,【屬于3-3】 T梁構(gòu)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??；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(hù)層不小于6厘米，配合預(yù)應(yīng)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(gòu)造決定，0.140.20m,梁端部預(yù)留預(yù)應(yīng)力錨固張拉位置；,58,【屬于3-3】一般構(gòu)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(yù)應(yīng)力索布置（工程實例）,61

17、,【屬于3-3】 T梁梁肋鋼筋構(gòu)造（工程實例）,62,【屬于3-3】橫隔板細(xì)部構(gòu)造、接頭構(gòu)造（工程實例）,63,【屬于3-3】行車道板鋼筋構(gòu)造圖（工程實例）,64,【屬于3-3】預(yù)應(yīng)力混凝土工作原理,未開裂預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力： Ny-預(yù)應(yīng)力； ey-預(yù)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(chǎn)生拉應(yīng)力,66,【屬于3-3】普通鋼筋砼T梁 與 預(yù)應(yīng)力砼T梁 的抗力效應(yīng)比較,普通鋼筋砼T梁 鋼筋合力（拉應(yīng)力）中心與砼合力（壓應(yīng)力）中心為“內(nèi)力偶

18、距” ； 鋼筋合力（拉應(yīng)力合力）【或砼的壓應(yīng)力合力、二者為一對平衡力 】為“內(nèi)力”； “內(nèi)力偶距”、 “內(nèi)力”的乘積構(gòu)成抵抗彎矩； “內(nèi)力偶距” 基本不變， “內(nèi)力”變化（不同截面縱筋數(shù)量不同）； 以變化的“抵抗彎矩” 來抵抗荷載效應(yīng)。,67,【屬于3-3】普通鋼筋砼T梁 與 預(yù)應(yīng)力砼T梁 的抗力效應(yīng)比（續(xù)）,預(yù)應(yīng)力砼T梁 預(yù)應(yīng)力筋合力（壓應(yīng)力）中心的“偏心距” 【內(nèi)力偶距】。 預(yù)應(yīng)力筋合力（壓應(yīng)力合力）為“偏心力”； “偏心距” 、 “偏心力”的乘積構(gòu)成“預(yù)加彎矩”； “偏心距”變化預(yù)應(yīng)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(yù)加彎矩” 來抵抗荷載效應(yīng)。 “預(yù)加

19、彎矩” 在不同的階段（或截面） ，其效應(yīng)不同； 在施工階段（梁端）一部分是負(fù)效應(yīng)； “預(yù)加彎矩”要獲得更大的正效應(yīng)、避免過大的負(fù)效應(yīng)，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(xiàn)拉應(yīng)力，“偏心距”只能在上、下核心之內(nèi)變化。即：上、下核心距越大，預(yù)應(yīng)力筋越好布置，效果越好。,68,【屬于3-3】預(yù)應(yīng)力T梁截面受力特點,預(yù)加力階段，上緣達(dá)到0應(yīng)力；運營階段，截面下緣應(yīng)力為0； Ny*e=Mg1; 偏距 e 抵消主梁自重，應(yīng)在設(shè)計中使截面形心高一些以增大偏距； (Ny-Ny)*(Ku+Ko)=Mg2+Mp；【 Ny 預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋； 截面效率指標(biāo) =K/h , 一般在0.450.5以上較經(jīng)濟(jì),69,【屬于3-3】配筋特點,縱向預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力損失彎起角不能太大； 在跨中截面，盡可能使預(yù)應(yīng)力重心靠下，滿足構(gòu)造要求下，各束預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力向梁端彎起原因,索界的概念; 預(yù)應(yīng)力向梁端起彎的原因： 減少梁端負(fù)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(yù)應(yīng)力向梁端彎起原因（續(xù)）,減余剪力圖 彎起預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生豎向分力，抵消梁內(nèi)剪力，減低腹板內(nèi)主拉應(yīng)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(qiáng),先張法 傳遞長度,73,【屬于3-3】錨固與局部加強(qiáng)（續(xù)）,后張法錨固（詳后） 防止局部