简支梁板桥结构与施工.ppt

第六章 简支梁板桥结构与施工,6.1 混凝土简支梁（板）结构与构造6.3 简支梁（板）桥的桥墩和桥台6.4 简支梁（板）桥施工,梁式桥优点：就地取材；材料可塑性强；可以适应各种道路线形要求；可采用装配式结构；整体性好，刚度大，变形小等。预应力混凝土梁桥：梁高低，跨越能力大。简支跨径50-70米,中小跨径的公路或城市桥梁，大部分是钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥。,1.按承重结构横截面形式：板梁桥、肋梁桥、箱型梁桥,板梁桥：构造简单，施工方便。,肋梁桥：减轻自重，提高跨越能力,一、混凝土简支梁（板）桥结构与构造,箱型梁桥：抗弯、扭能力强，适用更大跨径,箱形截面,2.按受力特点 简支梁桥、连续、悬臂梁桥,简支梁桥：静定结构，受力、构造 简单。,连续：超静定结构，跨越能力大。悬臂：静定结构，跨越能力大简支 梁桥小于连续梁桥。较少使 用。,3.按施工方法：整体式、预制装配式,整体式：整体性好,预制装配式：施工方便，节省支架模板，不受季节 影响。,混凝土梁式桥分类及特点,第一节 板桥的构造,板桥的特点 建筑高度小，其外形简单，制作方便，既便于现场整体浇筑，又便于工厂化成批生产，重量不大，架设方便。适用性：桥下净空受限制，跨径不宜过大，一般10m左右。,整体式板桥矩形板、矮肋式板装配式板桥实心板、空心板装配-整体组合式先装配板、再整体式板,板桥的分类（按施工方法）：,公路板桥横截面图,整体式：矩形截面整体式：矮肋式装配式：实心板装配式：空心板装配整体组合式,板桥的分类（按结构静力体系）：简支板、悬臂板、连续板,一、整体式简支板桥的截面形式与构造,特点：整体性能好，横向刚度较大，施工较简便。适用：常用跨径48m、不规则桥梁。横截面：高跨比一般为1/121/16；实心板、矮肋板、空心板、异形板（城市高 架）,实心板、矮肋板、空心板、异形板（城市高架）,前三种板主要用于小跨度板式梁桥，包括简支板桥、连续板桥和斜板桥。异形板截面形式主要用于城市高架桥及跨度在2030m，桥面较宽的预应力混凝土连续板桥。,整体式矩形实心板面形状简单，结构刚度大，整体性好，可适用于各种道路线型复杂的桥梁。通常采用现浇混凝土施工。在车辆荷载作用下，整体式矩形实心板实际上属于双向受力板，只有在某些条件下，它才可简化为单向受力的板。,实心板：,有时为了减轻自重，挖去部分受拉区的混凝土，做成矮肋式截面。,整体式简支板桥钢筋构造,配筋：（双向板）1）纵筋：按计算配筋。a、布置：中间2/3范围按计算，两侧各1/6范围增15%；d10mm，70mm 间200mm;b、弯起：习惯在（1/41/6）L0弯起，角度3045。通过支点的不弯起的主钢筋，每米板宽内不少于三根，且 不少于主钢筋截面面积的1/4。2）横向（分布钢筋）：布于纵向主筋内侧，d8mm，间20cm，截面面积不宜小于板的截面面积的0.1%保护层c：主钢筋c30mm，钢筋网c15mm,标准跨径6m，桥面净宽8.5m，两侧各有0.25m的安全带,该桥计算跨径为5.69m，板厚0.32m,约为跨径的118。纵向主筋为直径20mm的HRB335钢,在中间2/3板宽内按间距125mm布置,两侧各16板宽内按间距110mm布置，并在跨径两端1416的范围内按30弯起。横向分布钢筋为直径10mm的I级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的 15配制，并沿纵向按间距200mm布置。,二、装配式简支板桥构造,装配式板截面避免了现场浇筑混凝土引起的弊端，一般由数块一定宽度的实心或空心预制板组成，各板利用板间企口缝填充混凝土相连接。在荷载作用下，每块板相当于单向受力的梁式窄板，除主跨径方向承受弯曲外，还承受由板间接缝(铰缝)传递的剪力而引起的扭转。,（一）实心矩形板 1、适应跨径：1.58m 2、标准图：跨径：1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0m 板高：桥面净宽：净-7、净-9 钢筋：HRB335,装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一,1、特点：重量小，运输安装方便，建筑高度较T梁小。2、适应跨径：钢筋砼空心板桥:613m 预应力砼空心板桥:820m3、标准图：钢筋砼简支板桥标准图主要有：跨径：6.0、8.0、10.0、13.0m 板厚：0.40.8m 预应力砼简支板桥标准图主要有：跨径：8.0、10.0、13.0、16.0m 板厚：0.40.9m,（二）空心板,4、空心板开孔形式,单孔，挖空率大，顶板需配横向筋 挖空率小，自重大注意：1）为保证施工质量和承载需要，顶板和底板厚度80mm，截面最薄处70mm 2）为保证抗剪强度，按计算设弯起筋和箍筋。,装配式钢筋混凝土简支实心预制板桥标准设计实例,其标准跨径为6 m，桥面净空为净7(无人行道)。桥跨结构中部采用6块宽度为990mm的预制板，两侧边缘采用宽度为740mm的预制板。,预制板混凝土强度等级C25，纵向主筋直径18mm的HRB235，箍筋直径6mm的R235钢筋，架立筋直径8mm的R235钢筋。企口内浇注C30的小石子混凝土，浇注6cm厚的水泥混凝土铺装层使之连成整体。,装配式预应力混凝土简支空心预制板桥,其标准跨径为13m，桥面净空为净720.5m。桥跨结构采用8块宽为990mm、混凝土为C40号的预制板。每块板底层配置7根直径为20mm的级冷拉钢筋作为预应力筋，板顶层配置3根直径为12mm的架力钢筋，在支点附加还配置6根直径为8mm的构造筋。,单孔空心板效果图,单孔空心板组成的桥面效果图,双孔空心板效果图,双孔空心板组成的桥面效果图,双孔空心板预制现场,1、设置横向联结的目的：保证板块共同承担车辆荷载2、常用的联结方法：企口混凝土铰联结、钢板焊接联结（1）企口混凝土铰联结：有圆形、棱形、漏斗形等型式,三、装配式板桥的横向连接,优点：能有效保证横向剪力的传递,缺点：需现浇砼，养生一段时间后才能通车。,企口式混凝土铰构造,为使桥面铺装层与主板共同受力，将预制板中的N1钢筋伸出以与相邻板的同样钢筋互相绑扎，再浇筑在铺装层内；将相邻板的底层箍筋N2伸入铰缝绑扎，铰缝内用C30以上的细骨料混凝土填实。,企口混凝土铰,（2）钢板焊接联结,连接构造的纵向中距：80150cm，跨中密集,钢板联结一般采用在预制板顶面沿纵向两侧边缘每隔0.81.5m预埋一块钢板，连接时将钢盖板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板焊接在一起。,第二节 简支肋板式梁桥的构造,肋梁桥：承载结构的横截面呈明显肋形结构的桥梁 称为肋板式梁桥。简支肋梁桥受力明确，构造简单，施工方便在中、小跨径桥梁中应用广泛。上部结构组成：主梁、横隔梁、桥面板、桥面系等。,主梁：主要承重结构；横隔梁：保证各根主梁结成整体，提高桥梁的整体 刚度；桥面板：主梁的上翼缘构成，直接承受荷载；,施工方式：整体现浇、预制装配,肋梁桥,中等跨径，一般在13-40 m 左右整体式肋梁桥净-7，双主梁桥装配式肋梁桥装配式T型梁桥 装配式型梁桥,公路型梁桥横截面,肋梁桥,公路T形梁横截面,肋梁式截面的基本形式：由多片T形截面主梁组成。根据其施工方式可划分为整体肋梁式截面和装配肋梁式截面。其主梁除采用T形截面外，也可采用II形或I形截面，但将其组合成桥梁横截面时，仍类似于T形截面主梁组合的桥梁横截面。,一、整体式简支肋梁桥,优点：整体性好，刚度大，易于浇注，应用广泛。,截面形式：常用T形,构造：主梁肋宽约为梁高1617，但不宜小于16cm，肋宽有变化时，过渡段长度不小于12倍肋宽差。主梁高度取直径跨径的18116。,预应力混凝土T梁桥为布置预应力筋和提高配筋率,可以将梁肋下部加宽成马蹄形。,二、装配式简支肋梁桥,横截面形式：T形、I形、II形、箱形截面,T形截面特点是外形简单，制造方便，主梁之间通过横隔梁联结，结构整体性较好。从结构主梁受力角度分析，由于T形横截面上翼缘面积较大，其截面重心位置偏上。T形横截面上翼缘恰好提供了更大的混凝土受压区，而下翼缘只要能满足受拉钢筋或预应力钢筋的布置，就足够了。T形横截面的重心至下翼缘的距离较大，对于有效地利用受拉钢筋和预应力钢筋非常有利。由于T形横截面最适合于承受单向弯矩，因而肋梁式截面大多用于跨径为1320m的钢筋混凝土或2060m预应力混凝土简支梁桥以及少数跨度不大，正负弯矩绝对值相差不大的悬臂梁桥或连续梁桥。,装配式简支梁桥在设计和施工中首先要解决的问题是如何将整个桥跨结构合理地划分成各种预制装配单元。,预制装配单元的合理划分应符合如下原则：预制装配单元的划分应有利于简化结构的计算；预制装配单元的划分不能影响结构作为整体的承载能力，拼装部位应位于内力较小处；拼装接缝的数量尽可能地要少，接头的形式要合理、牢固可靠，且要施工方便；预制装配单元的形状和尺寸力求标准化，可互换性强，尽可能减少种类；预制装配单元的大小和重量应便于预制、运输和安装。,预制装配单元,(1)纵向竖缝划分 此划分方式是用纵向竖缝沿横向将桥跨的多主梁结构划分为多个单主梁预制装配单元，每个预制装配单元为一个整跨T形或II形梁，拼装接缝位于行车道板和横隔梁内(T形梁)或位于梁肋上(II形梁)。,此划分方式对结构主梁的受力和承载能力影响较小，因接缝处内力较小，可保证联接牢固可靠，使桥跨结构有较好的整体性。,此划分方式有利于结构简化计算，与结构设计采用的简化计算模式比较吻合。划分后的预制装配单元可实现预制构件的形状尺寸、结构配筋和拼接方式的标准化，以方便施工，降低施工成本。缺点是预制装配单元的构件尺寸和重量比较大，并随跨径的增加急剧上升。,(2)纵向水平缝划分此划分方式是用纵向水平缝将桥跨的肋梁结构划分成梁肋和翼缘板，翼缘板再划分为一定宽度的矩形板。划分后预制构件为整跨I形梁和与主梁间距同宽的矩形预制板。此划分的装配式梁桥也称组合式梁桥。其预制构件的尺寸和重量比前一种划分方式小得多，更有利于拼装施工。这种组合式的主梁为分阶段受力。,(3)纵、横向竖缝划分 此划分方式是在第一种划分方式的基础上将整跨的T形梁或其它截面形状的整跨梁用横向竖缝沿纵向再次分割，形成较小的预制梁段。此划分方式的预制梁段在串接成整跨梁时只能采用施加预应力的方法。此划分方式使预制构件的尺寸更小，重量更轻。,1.装配式简支肋梁桥上部构造示意,装配式简支梁桥的构造布置是在给定桥面设计宽度的条件下选择出主梁的截面形式、确定主梁的间距(或片数)和确定桥跨结构所需横隔梁的数量。主梁截面大多采用T形截面，也常采用I形截面。主梁间距(或片数)的确定，需综合考虑许多因素。,2.主梁,主梁的高度与主梁的截面类型和间距以及设计荷载的等级有直接关系。主梁翼板除承受自重和桥面恒载外,主要承受由车轮引起的局部荷载。根据其受力特点,一般做成变厚度板。通常翼板根部的厚度不小于梁高的1/12。翼板边缘厚度与相邻主梁翼板间的连结方式有关。,此外为了减小翼板和梁肋连结处的局部应力集中和易于脱模,常在此部位设置折线形承托或圆角。,主梁的肋宽必须满足截面抗剪和抗主拉应力的强度要求，同时应考虑梁肋的屈曲稳定性、梁肋内主筋或预应力筋的布置和浇筑混凝土施工所需的最小肋宽。,=1.82.5m（标准设计采用2.2m）,主梁梁肋尺寸 高度：h经济=（1/111/18）（跨径大者取小值）宽度：满足抗剪强度，屈曲稳定，施工砼要求，尽量薄。常用150180cm，一般140mm，且1/15h。沿跨径变化：等截面、变截面（马蹄）,主梁翼板尺寸 宽度：视 而定，一般比主梁中距小2cm，便于 调整。厚度：应满足强度和构造尺寸的要求，通常做成 变厚度。翼板与梁肋衔接处:l/10h 翼板的端部:一般100mm；,横向整体现浇连接的预制T形截面梁，140mm,主梁翼板尺寸 宽度：视 而定，一般比主梁中距小2cm，便于 调整。厚度：应满足强度和构造尺寸的要求，通常做成 变厚度。翼板与梁肋衔接处:l/1 翼板的端部:一般100mm；,跨径20m的装配式钢筋混凝土T形梁的构造尺寸,主梁的配筋构造,主梁的配筋包括纵向主钢筋、架立钢筋、斜钢筋、箍筋和分布钢筋等 受力主筋和预应力筋的数量通过计算确定，并按主梁受力特点布置。主筋、预应力筋和各种构造钢筋通常按桥规的构造要求布置，部分构造钢筋需要通过计算确定其配筋量。但必须满足构造所要求的最小配筋量。,主筋：承受正弯矩，抵抗拉力，设置在梁肋的下缘 斜钢筋：增强梁体的抗剪强度。设置在支座附近,箍筋：增强主梁的抗剪强度。直径：d8mm，且1/4d主筋，间距：1/2倍梁高，或间距400mm 近支座一倍梁高范围内，间距100mm。配筋率：R235钢筋不小于0.18%，HRB335钢筋不小于0.12%。,直径：d8mm间距：近下缘（受拉区），间距200mm；近上缘（受压区），间距300mm；近支座（剪力较大），间距100150mm。架立钢筋：布在上缘，固定箍筋和斜筋并使梁内全部钢筋形成骨架。,纵向分布钢筋：布置在梁肋两侧。防止因混凝土收缩等 原因产生裂缝。,T梁钢筋网构造，波纹管设置,翼缘板配筋,受力钢筋：横向，上缘（d10mm，5根/m或间距200mm）分布钢筋：沿主梁跨径向（d8mm，间距200mm，S分布钢筋0.1%S板）,装配式预应力砼简支梁桥的构造布置,我国桥规：钢筋混凝土简支板桥的标准跨径不宜大于13m 连续板桥的标准跨径不宜大于16m 预应力混凝土简支板桥的标准跨径不宜大于25m 连续板桥的标准跨径不宜大于30m 钢筋混凝土T形、I形截面简支梁的标准跨径不宜大于16m 箱形截面简支梁的标准跨径不宜大于25m 箱形截面连续梁的标准跨径不宜大于30m 预应力混凝土T形、I形截面简支梁的标准跨径不宜大于50m,横截面设计 1.横截面形式(同前)2.主梁布置 标准设计：间=2.2m 一般：1.82.5m。,装配式预应力砼简支梁桥的构造布置,主梁高度：等截面简支梁1/151/25。其他细部尺寸，对中小跨径，与钢筋砼结构设计原则相同。肋宽：通常为1418cm。翼缘厚度：翼板与梁肋衔接处:l/10h 翼板的端部:一般100mm；横向整体现浇连接的预制T形截面梁，140mm。,截面尺寸,钢筋混凝土T形截面梁的下翼缘通常与梁肋同宽。预应力混凝土T形截面梁的下翼缘通常做成马蹄形，以便满足预应力筋布置的要求和施加预应力时该部位的强度要求。,预应力混凝土T形截面梁的马蹄形下翼缘,马蹄尺寸过小，在施工和使用中会出现纵向水平裂缝；马蹄尺寸过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距，增加预应力筋的用量。应满足预加力阶段的强度要求，越宽而矮越经济。具体由预应力筋的数量和排列、施工方便、力筋弯起及满足预应力阶段强度的要求而定。,根据统计马蹄形的宽度为梁肋宽度的24倍，具体由马蹄形中沿横向布置几排预应力筋的构造要求所需宽度来确定。马蹄形的高度(下翼缘高度加斜坡高度)与沿高度布置几排预应力筋有关，通常约为梁高的0.150.2倍。马蹄形的斜坡坡度陡于45为宜。,配筋特点,钢筋种类：纵向预应力筋、架立钢筋、箍筋、水平分布 筋、局部应力筋及其他构造钢筋,纵向预应力筋的布置 全部直线形布置：仅适用于先张法，小跨径梁中截断直线形布置：适用于后张法，跨径较大,全部弯至梁端锚固：适用于预应力筋数量不多，常用部分弯出梁顶锚固：适用于预应力筋较多或梁高受限,预应力筋束弯起及曲线形状,实际设计中，鉴于跨中区段弯矩变化平缓，荷载剪力不大，通常在梁端三分点四分点将预应力筋弯起。曲线形状：圆弧形、抛物线形、悬链线形,预应力筋在跨中横截面内的布置原则,（1）保证梁底保护层；（2）重心尽量靠下；（3）尽量相互靠拢；（4）腹板中线处适量布置。注意：桥规中的具体规定。,跨径为30m的装配式预应力混凝土T形梁的构造尺寸,梁端，可看到容纳预应力束的管道,张拉单根钢绞线,预应力钢筋张拉结束后的封锚施工，防止钢束腐蚀，悬出的管子用来灌注水泥浆。,3.横隔梁及横向连接构造,横隔梁作用：使各根主梁相互连接形成整体，在荷载 作用下各根主梁能更好地共同工作。一般来说，当梁横向刚性连接时，横隔梁的间距不应大于10m，当为铰接时，其间距可取5m左右。对于钢筋混凝土简支梁桥，一般在梁端、跨中和四分点处各设 一道横隔梁就可满足要求。端横隔梁必须设置。,横隔梁尺寸,（1）高度：中横隔梁：满足抗弯要求，通常为3/4h（主梁高度），带马蹄者延至马蹄加宽处；端横隔梁：为便于安装、检查支座，应留有一定空 隙，可与同高；为运输、安装稳定，应与主梁同高。（2）宽度：通常取1518cm，上宽下窄，内宽外 窄（为脱模方便）。,横隔梁的设计要考虑横隔梁的尺寸和其受力钢筋、构造钢筋的布置,中板跨中,中板支点,边板跨中,边板支点,横隔梁配筋,横隔梁的设计要考虑横隔梁的尺寸和其受力钢筋、构造钢筋的布置,横隔梁横向连接构造,在装配式T形梁中，横隔梁与主梁是同时布筋，同时预制完成。主梁安装就位后，在横隔梁的预埋连接钢板上加焊钢盖板使横隔梁连成整体,接头要求：足够的强度、不因反复冲击作用发生松动。类型：横隔梁钢板连接特点：强度可靠，焊后立即承载，施工较困难。横隔梁螺栓连接特点：基本同钢板连接，使用螺栓与预埋钢板连接。施工简单，拼装迅速，但在动荷载下易松动。,在装配式T形梁中，横隔梁与主梁是同时布筋，同时预制完成。主梁安装就位后，在横隔梁的预埋连接钢板上加焊钢盖板使横隔梁连成整体,横隔梁扣环连接（湿接头）做法：伸出钢筋扣 环A，安装 腰圆接头扣 环B，插短分 布钢筋，浇砼（0.3 0.6m）,4.桥面板横向连接构造,主梁翼缘板扣环连接,桥面板横向连接作用：预制T梁吊装完毕后，有横隔梁时，必须借助横隔梁和翼缘板的接头将所有主梁连成整体。对于少横隔梁的主梁，应在翼缘板上加设接头和加强桥面铺装，使主梁横向连接成整体。,主梁翼板可采用同横隔梁连接的扣环连接，在主梁预制时，在接缝处伸出钢筋扣环，安装时在相邻构件的扣环两侧再安装腰圆形的扣环，在其中插入长分布筋后现浇混凝土封闭接缝，接缝宽度一般取 0.6m。,焊接接头：翼板用钢板连接，接缝处混凝土铺装内放置上 下两层钢筋网。,三、组合梁桥,利用纵向水平缝将梁肋与桥面板分割开来，再借助纵横向竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件，施工时先架设梁肋，再安装预制板，最后一起现浇混凝土使结构连成整体。,装配式桥跨结构,常用形式,（1）形组合梁桥：适用于钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥（2）箱形组合梁桥：适用于预应力混凝土梁桥特点及设计时的注意事项：1、结合面处于截面弯曲剪应力较大的部位注意加强结合面的强度。2、分阶段受力。,