第三节简支板桥的构造.doc
第三节 简支板桥的构造板桥是小跨径钢筋混凝土桥中最常用的桥型之一。由于建成以后外形像一快薄板，故习惯称之为板桥。在所有的桥梁形式中,板桥以其建筑高度最小，外形最简单而久用不衰。对于高等级公路和城市立交工程,板桥有又以极易满足斜、弯、坡及S形喇叭形等特殊要求的特点而受到重视。板桥的特点如下：外形简单，制作方便。不但外部几何形状简单，而且内部一般无需配置抗剪钢筋，或仅按构造弯起少量斜筋，因而，施工简单，模板及钢筋都较省，也利于工厂化成批生产。建筑高度小，适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用，与其他桥型相比较，既降低桥面高度，又可缩短引道长度，外形轻盈美观。整体式板桥，由于是双向受力结构，因此比一般板桥有更高的承载能力和更大的刚度，而且可以制作成需要的平面形状。但是整体式板桥，需要搭设施工支架，工期教长。一般为实心截面，其材料使用率亦较底。装配式板桥的预制构件，便于工厂生产，构件重量较轻,便于安装。板桥跨经超过一定限度时，截面的增高使自重加大。因此，钢筋混凝土简支板桥的标准跨径一般不宜大于13m；连续板桥的标准跨经不宜大于16m。预应力混泥土简支板桥的标准跨经不宜大于25m；连续板桥的标准跨经也不宜超过30m。近年来，电子计算机的应用解决了复杂外形板桥的内力分析问题；常备式钢支架，组合钢模板代替了昂贵的木材支架与模板；加之公路等级的提高，立交工程的出现，为板桥的发展创造了条件。因此，板桥不仅仍被广泛应用，而且有了进一步的发展。在立交工程或高架板桥上，多孔连续板桥不仅纵向做成变截面形式，而且横向也可做成变截形式；支承形式由线状搁置铰发展到点壮局部刚接支承。随着工程生产的不断发展，板桥还会有更大的发展和更进一步的完善。一、板桥的类型及其特点板桥的类型，按结构静力体系可分为简支板桥/悬臂板桥和连续板桥；按横截面形式主要可分为实体矩型/空心矩形；按有无预应力可分为钢筋混凝土板、预应力混凝土板、部分预应力混凝土板；按施工方式可分为整体式板桥、装配式板桥和组合式板桥。以下按结构静力体系分类简述其特点。1、简支板桥简支板桥可以用整体式结构，也可以采用装配式结构。前者跨经一般为方便用户4-8m，后者当采用预应力混凝土时，其跨径可达成25m。在缺乏起重设备，而有模板支架材料的情况下宜采用就地浇筑的整体式钢筋混凝土板桥。这钟结构的整体性能好，横向刚度较大，施工也较简单，不足的是支架材料消耗量较多，施工期长。在一般施工条件下，宜采用装配式结构。2、悬臂板桥悬臂板桥一般做成双悬臂式结构，中间跨径一般为8-10m，两端伸出的悬臂度约为中间跨径的0.3倍，板在跨中的厚度约为跨径的确1/141/18，在支点处的板厚要比跨中加大3040。悬臂端可以直接伸到路堤上，不用设置桥台，为了使行车平稳顺畅，两悬臂端部应设置搭板与路堤相衔接。但在车速较高，荷载较重且交通量很大时，搭板容易损害，从而导致车辆上桥时对悬臂的冲击，故目前较少采用。3、连续板桥连续板桥的特点是板不间段地跨越几个桥孔而形成一个超静定结构体系。 一般有三孔或四孔及其以上为一联。但当桥梁全长较大时，可以几孔一联，做成多联式的连续板桥。连续板桥较简支桥来说，具有伸缩缝少、车辆行驶平稳的优点。由于它在支点处产生负弯矩，对跨中弯矩起到卸载作用，故可以比简支桥板的跨径做得大一些，或者其厚度比同跨径的简支板做得薄一些，这点和悬臂板桥是相同的。连续板桥的两端直接搁置在桥台上，避免了像悬臂板桥所出现的车辆上桥时对悬臂端部的冲击。连续板桥一般是做成不等跨的，边跨与中跨之比约为0.70.8，这样可以使各跨的跨中矩接近相等。连续板桥可以有整体式结构和装配式结构两种。1） 整体连续板桥当采用就地浇筑混泥土时，连续板桥可以做成变厚度的，如图2-1-17a。支点截面的厚度较大，约为跨中截面板厚的1.21.5倍。这不但是为了使之能承受较大的负弯矩，而且也可进一步减小跨中的板厚度。跨中板厚度一般为h=(1/221/30)L，其中L为中跨跨长。图2-1-17 装配连续板桥2）装配连续板桥采用装配式结构的最大优点是可以节约模板支架，构件可以在岸边预先制作，然后安装就位。由于连续板的构件较长，为便于制作和安装，除了横向被划分成若干块以外，在纵向也被分成若干节段。在制作时预留接头钢筋，待安装就位后，连接接头筋，再浇筑混凝土接缝使之成整体。接头所在位置可以有两种方案。图（2-1-17b）是对板的自重为简支与对活载为连续的装配方案，它既保持了简支板施工简便的优点，又吸取了连续结构可减小荷载弯矩的长处，只是需要将跨中受力钢筋在靠近板端处弯起、并伸至接头处与相邻块件的同类钢筋相焊接。（图2-1-17c）是对板的自重为悬臂系与对活载为连续体系的另一种装配方案，在架设板段时，有似于两边孔为单悬臂、中孔带挂梁的悬臂体系。接头可以布置在连续梁的恒载弯矩接近为零或较小的位置处，不足的是需要在接头处搭设临时支架来浇筑接头混凝土。二、整体式板桥的构造整体浇筑的简支板桥一般均采用等厚度板，它具有整体性能好，横向刚度大，而且易于浇筑各种形状的优点。整体式板桥的宽度大，一般均为双向受力板。荷载位于桥中线时，板内产生负弯矩，荷载位于板两边时，板内可能产生负弯矩。所以，针对这些受力特点，除了配置纵向受力钢筋，板内还设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋，在板的顶部配置适当的横向钢筋。钢筋混凝土行车道板内主筋直径不下于10mm，间距不大于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，每米板宽内不少于三根，截面积不少于主筋的1/4。弯起的角度为30°或45°,弯起的位置为沿板高中线计算的1/41/6跨径处。对于分布钢筋，应采用直径不小于8mm，间距不大于20cm，同时在单位长度板宽内的截面积应不少于板的截面面积的0.1% 板的主钢筋与板边缘间的净矩应小于3cm，分布钢筋与板边缘间的净距应小于15mm。图2-1-18 板桥的构造(尺寸单位：cm) 如图2-1-18标准跨径6m的钢筋混凝土整体式简支板桥构造图。行车道宽7m两边设0.25m的安全带。计算跨径为5.69m，净跨径为5.40m，板厚为36cm。纵向主钢筋用直径18mm的HRB335钢筋，分布钢筋用直径10m的R235钢筋。由于板内的主拉应力一般不大，按计算可不设斜筋，但是从构造上考虑，有时将多余的一部分主钢筋弯起。桥跨结构的混凝土强度等级为C20。三、装配式简支板桥的构造装配式简支板桥的横截面形式主要有实心板和空心板两种，一般使用跨径不超过8m。(一)装配式正交实心板桥这种矩形实心板桥是目前最常用的，它具有形状简单，施工方便，建筑高度小，施工质量易于保证等优点。如图2-1-19为装配式简支实心板桥横剖面构造。图2-1-19 装配式简支实心板桥横剖面构造（尺寸单位：cm）1-预制板；2-接缝；3-预留孔；4-垫层 如图2-1-20,标准跨径6m，行车道宽7m，两边设0.75m的人行道，公路级，人群荷载3kN/设计的装配式行车道板块件构造。块件安装后在企口缝内填筑C30小石子混凝土，并浇筑厚6cm的C30级防水混凝土铺装层使之连成整体。为了加强预制板与铺装层的结合以及相邻预制板的连接，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，预制板的混凝土强度等级为C25。图2-1-20 空心板行车道板块件构造(尺寸单位：cm)（二）装配式正交空心板桥当跨径增大时，宜采用钢筋混凝土空心板桥截面，板厚度4070cm，板厚为40-80cm预应力混凝土图2-1-21空心板的截面形式空心板桥常用跨径在8-16m的实体板质量轻，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，如图2-1-21所示为几种常用的开孔形式。图2-1-21a）和2-1-21b)开成单孔，挖空面积最大；图2-1-21c)d)挖成两个圆孔，当用无缝钢管作心模时施工较方便，但其模板组成，当板的厚度改变时，只需更换两块模板。顶板和底板厚度8cm时，保证施工质量和局部承载的需要。如图2-1-22所示为标准跨径13m的装配式预应力混凝土空心板桥的构造。桥面净空为净72×0.25m的安全带，总宽为8m，由8块宽99cm的空心板组成，板与板之间的间隙为1cm。板全长12.96m计算跨径12.6m，板厚60cm。空心板横截面形式采用图2-1-21d)，腰圆孔宽38m，高46cm。采用C40混凝土预制空心板和填塞铰缝。每块底层配置IV级冷拉钢筋作预应力筋，共7根，每根预应力筋拉力为194kN，每米钢筋的拉伸值为0.35cm。板顶面除配置3根的架立钢筋外，在支点附近还配置6根的非预应力钢筋来承担由于应力产生的拉应力。用以承担剪力的箍筋N5与N6做成开口形式，待立好心模后，再与其上横向钢筋N4相邦扎组成封闭的箍筋。图2-1-22 装配式预应力混凝土空心板桥的构造（尺寸单位：cm） （三）装配式板的横向联结为了增加块件间的整体性和在外荷载作用下相邻的几个块件能共同工作，在块件之间必须设置横向连接，这种连接的构造有企口圆形混凝土铰和企口菱形混凝土铰两种。它是在块件安装就位后，在企口缝内用C30C40小石子混凝土填筑密实而成的。为了加强块件间和板与桥面铺装间的连接，还可以将块件中钢筋伸出与相邻块伸出的钢筋互相搭接绑扎，并浇筑在混凝土铺装层内，需待混凝土达到设计强度后才能通车。为了加快工程进度也可以采用钢板联结，用一块钢盖板焊在相邻两构件的预埋钢板上。联结构件的纵向中距通常为80150cm，在跨中部分布置较密，向两端支点逐渐减疏。四、斜交板桥的受力特点与构造桥梁轴线与水流方向的交角不是按明。布置的桥梁，称为斜交桥。斜交板桥的轴线与支承线的垂线程某一夹角，习惯上称此角为斜交角。公路与河流或其它线路呈斜交形式跨越时，将桥跨结构布置成斜交桥形式较为经济，且可避免强行改变桥下流水或路线方向而带来的水患或行车不顺畅。斜板桥的受力特点：1、最大主弯矩方向，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与支承边垂直之间的中间方向。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少，因此，锐角有方向上翘起的倾向，同时存在着相当大的扭矩。斜板钢筋的配置，当斜度小于15°时，可按正交板布置钢筋；当斜度大于15°时，按斜交板布置钢筋。以下介绍斜板的配筋特点。（一）整体式斜板整体式斜板的斜跨长与垂直于行车方向的桥宽b之比一般均小于1.3，根据上面所述斜板主弯矩方向的特点，主钢筋的配置有以下两种方案：图2-1-23 整体式斜板的钢筋构造a)底层钢筋（方案一）；b)上层钢筋；c)底层钢筋（方案二）第一方案 按主弯矩方向的变化配置主筋，其分布钢筋则与支承边平行，如图2-1-23)所示。根据钝角处有较大的反力和负弯矩的特性，在钝角处约1/5跨径的范围内应配置加强钢筋，在下层其方向与钝角的二等分线平行；在上层与二等分线垂直，如图2-1-23)所示。加强钢筋的每米数量约为主钢筋每米数量的0.61倍（视斜交角的大小而定）。此外还在自由边缘的上层加设一些钢筋网，以低抗板内的扭矩。第二方案 在两钝角角点之间的范围内，主钢筋方向与支承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向布置，直至与中间部分主钢筋完全衔接为止。其横向分布钢筋与支承边平行，如图2-1-23)所示，其余钢筋的配置仍与第一种放案相同。（二）装配式斜板桥装配式斜板桥的跨宽比（l / b）一般匀大于1.3，主钢筋沿斜跨径方向配置，分布钢筋在钝角角点图2-1-24 装配式斜板钢筋构造之间的范围内与主钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向则与支承边平行，如图2-1-24示。1975年我国编制的装配式钢筋混凝土斜板上部构造标准图中，斜跨跨径为3、4、5、6、m等4种，斜交角分25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°等8种，预制板在垂直于行车方向的板宽为99cm，板厚从20cm至48cm，因跨径和斜交角不同而异。这些板的钢筋布置方案大体分两种：第一方案 当斜交角=25°35°时，主钢筋沿斜跨方向布置，分布钢筋按平行于支承边方向布置，如图2-1-25a)所示。第二方案 当斜交=40°60°时，主钢筋及横向分布钢筋的布置原则上与图2-1-24相同，如图2-1-25b)所示。此外，在各种块件的两端还要布置一些加强钢筋。当=40°50°时，要布置底层加强钢筋，其方向则与支承边相垂直，如图2-1-25c)；当=50°60°时，除了底层要布置垂直于支承边的加强钢筋以外，在顶层还要布置于钝角的二等分线相垂直的加强钢筋，如图2-1-25d)。为了使铰接斜板支承处不翘扭以及防止发生位移，在板端部中心处预留锚铨孔，待安装完毕后，用铨钉固定。所设置的支座要有充分的锚固作用，否则，应该加强锐角处侨台的耳墙，以免被挤坏。故需要在台帽上设置锚固斜板的锚固钢筋或在锐角处耳墙加抗挤钢筋。图2-1-25装配式斜板钢筋构造示例(尺寸单位：cm)
