钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥.ppt
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1、第一章,钢筋混凝土梁式桥的构造,钢筋混凝土和预应 力混凝土梁式桥,第一节 梁式桥的主要类型及其适用情况,梁式桥的类型:,简支梁桥(适用中小跨径),连续梁桥,悬臂梁桥,按静力体系分,箱形梁桥(大跨径桥梁),按承重结构的截面形式划分,板桥(跨径小、建筑高度小),肋板式梁桥(中等跨径桥梁),简支梁施工方便静定体系对地基要求不高弯矩最大适合于小跨径桥梁,悬臂梁桥单悬臂、双悬臂卸载弯矩使跨中弯矩大大减小静定体系对地基要求不高跨中有接缝,行车条件不好跨中的牛腿、伸缩缝,易损坏适合于中等以上跨径桥梁施工不方便,连续梁桥恒载、活载均有卸载弯矩行车条件好超静定体系对地基要求高适合于中等以上跨径桥梁,一、简支板桥
2、的构造,(一)整体式板桥的构造,整体式简支板桥具有整体性好、横向刚度大、易于浇筑成所需要的形状等优点,在10以下跨径的桥梁上得到广泛的应用。,第二节 板桥的构造,整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的矩形截面或矮肋式板桥(图3-1)。,图3-1 板桥横断面,矩形截面,对称,中线,矮肋式截面,整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大,所以整体式简支板是一块双向受力的弹性薄板。因此,除了在板内配置纵向受力钢筋外,还要在板内设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋。,板内主筋:其直径不小于10mm,间距不大与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3根,截面积不少于
3、跨中主筋截面积的1/4。弯起的角度为30或45,弯起的位置为沿板跨中线的1/61/4计算跨径处。,对于分布钢筋,其直径不小于 6mm,间距不大与25cm,同时在单位长度板内的截面积应不少于单位宽度板内主筋截面积的15%。板的主钢筋与板边缘间的净距离应不小于2cm,分布钢筋设置在主筋的内侧。,图3-2所示为标准跨径6m,行车道宽7m,两边设025m安全带,按汽车10级,履带50设计的整体式简支板桥的构造图。桥跨结构的混凝土强度等级为25。,图3-2 整体式板桥构造(尺寸单位:cm),(二)装配式板桥的构造,1.矩形实心板桥,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,其跨径通常不
4、超过8m。,图3-3所示为标准跨径6m,行车道宽7m,两边设025m护轮带,按汽车20级,挂车100设计的装配式简支实心板桥行车道板构造。,图3-3 装配式矩形实心板桥构造(尺寸单位:cm),块件安装后在企口缝内填筑30小石子混凝土,并浇筑厚6cm的30防水混凝土铺装层使之连成整体。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加强预制板与铺装层的结合以及相邻预制板的连接。,2.矩形空心板桥,将钢筋混凝土、预应力混凝土装配式板桥截面中部分挖空,做成空心板,不仅能减小自重,而且可充分利用材料。,空心板较同跨径的实心板
5、重量小,运输安装方便,而建筑高度又较同跨径的T梁小,因而目前使用较广。,图3-4所示为空心板的几种常用开孔形式。其中图a)、图b)开成单个较宽的孔,挖空率最大,重量最小,但板顶需配置横向受力钢筋以承担车轮荷载。图c)挖空成两个圆孔,施工时用无缝钢管作心模较方便,但挖空率较小,自重较大。图d)挖空成两个圆端头孔,心模由两个半圆和两块矩形侧模组成(目前,多使用胶囊心模)。,图3-4 空心板截面形式,图3-5所示为标准跨径20m的装配式预应力空心板桥的构造。设计荷载为汽车20级,挂车100,人群荷载3N/m2。桥面净宽为净7+2075m人行道,总宽9m。由9块宽99cm的空心板组成,板与板之间的间隙
6、1cm。板全长19.96m,计算跨径19.50m,板厚75。,图3-5 装配式预应力混凝土空心板构造(尺寸单位:cm),空心板横截面采用圆端头开孔形成。预制空心板采用40混凝土,铰缝采用40小石子混凝土。主钢筋采用 高强度低松弛钢绞线18根,其标准强度为1 860MPa,每根钢绞线张拉力为195.3N,钢绞线长度为板内实际需要长度,下料长度视张拉设备而定。,3.装配式板的横向连接,常用的连接方法有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接。,1)企口混凝土铰连接,企口式混凝土铰的连接形式有圆形、菱形、漏斗形等三种(图3-6)。它是在块件安装就位后,在企口缝内用3040小石子混凝土填筑密实而成的。,图3-6
7、 企口混凝土铰连接构造,2)钢板焊接连接,由于企口混凝土铰需要现场浇筑混凝土,并需待混凝土达到设计强度后才能通车,为了加快工程进度,亦可采用钢板连接(图3-7)。它的构造是:用一块钢盖板N1焊在相邻两构件的预埋钢板N2上。连接构造的纵向中距通常为80150cm,根据受力特点,在跨中部分布置较密,向两端支点处逐渐减疏。,图3-7 钢板焊接连接构造,12,N1,N2,B,B,20,N3,主钢筋,8,N1,N2,N3,A,A,10,1,A-A,(三)斜交板桥的受力特点与构造,我们将桥梁轴线与水流方向的交角不是按90布置的桥梁称为斜交桥。桥梁轴线(以路线前进方向)与水流方向的第一象限角称为交角;锐角称
8、为斜交角;桥梁轴线与支承线垂直的夹角称为斜度。斜度位于桥梁轴线(以路线前进方向)左边时,称为左斜交;位于右边时,称为右斜交(图3-8)。,图1-3-8 斜交板桥的构造,1-主弯矩方向,2-横向弯矩方向,3-支承反力分布,斜交板桥虽然有改善线形的优点,但它的受力状态比正交板桥要复杂的多。,路线前进方向,l(斜跨径),L(标准跨径),b,1,2,3,斜交角,斜度,图3-8 斜交板桥的构造,1.斜交板桥的受力性能,(1)最大主弯距方向如图3-9所示,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于与支承边垂线之间的中间方向。,受力特点有三个,图3-9 斜板的最大主弯矩方向,(2)在钝角处
9、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 小,因此,锐角有向上翘起的倾向,同时存在着相当大的扭距。,2.斜交板桥的构造,1)整体式斜交板桥的构造,根据斜交板主弯矩方向的特点,当斜度小于15时,斜交板可按正交板布置钢筋;当斜度大于15时,按斜交板布置钢筋。斜交板的主钢筋布置,当L/b1.3时,主钢筋平行于自由边布置(图3-12);当L/b1.3时,从钝角开始主钢筋垂直于支承边布置,靠近自由边的局部范围内沿斜跨径方向布置(图3-12b),一直到与中间部分的主钢筋相衔接为止。,分布钢筋的布置,当L/b1.3时,从两钝角起到板跨中央的一段,分布钢筋方向与
10、主钢筋垂直,在支承边附近范围内的分布钢筋平行于支承边,一直到与中间部分的分布钢筋相衔接为止(图3-12a);当L/b1.3时,分布钢筋方向平行于支承边(图3-12b)。,图3-12 整体式斜交板桥钢筋布置,a)主筋平行于自由边,b)主筋垂直于支承边,b,L,当板的斜度大于15时,应在板的钝角底层增设方向平行于钝角平分线的附加钢筋;在板的钝角上层处设置垂直于钝角平分线的附加钢筋。为了抵抗扭矩,在板的自由边上层加设一些钢筋网。当斜度较大时,应在支承边附近上层布置平行于支承边的钢筋网,布置的范围约为斜跨径的1/5。,斜板桥在使用过程中,板块有向锐角方向转动的趋势,如果板的支座没有锚固,应在板锐角处的
11、墩台帽上设置防爬设备。,2)装配式斜交板桥的构造,装配式斜交板桥同整体式斜交板桥一样具有斜交板的力学特性。由于每块装配式板的宽度较小,跨宽比都很大,所以斜板内的受力情况比整体式板好。,当斜度为1020时,主钢筋顺桥向布置,箍筋平行于支承线布置(图1-3-13a);当斜度为3060时,主钢筋顺桥向布置,箍筋垂直于主钢筋布置。另外,在块件两端支点附近各增加与主钢筋斜交且平行于支承线的箍筋(图1-3-13b)。,图3-13 装配式斜交板钢筋布置(尺寸单位:),在斜板块件的钢筋布置中,当斜度大于20时,需在块件两端底层布置垂直于支承线的附加钢筋(图3-14a),并在桥面铺装层内布置垂直于钝角平分线的附
12、加钢筋,当斜度大于50时,还需在块件两端顶层布置垂直于钝角平分线的附加钢筋(图3-14b)。,图3-14 装配式斜交板附加钢筋布置,1.底层附加钢筋,2.顶层附加钢筋,1,1,2,二、连续板桥的构造,大连香炉礁桥,第三节装配式简支梁桥的构造,一、装配式钢筋混凝土简支梁桥,图3-15所示就是典型的装配式T形梁桥上部构造概貌,它由几片T形截面的主梁并列在一起装配连接而成。T形梁的顶部翼板构成行车道板,与主梁梁肋垂直相连的横隔梁的下部以及T梁翼板的边缘,均设焊接钢板连接构造将各主梁联成整体,这样就能使作用在行车道板上的局部荷载分布给各片主梁共同承受。,图3-15 装配式T形简支梁桥概貌,连接构造,中
13、横隔板,冀板(行车道板),中横隔板,连接构造,梁肋,端横隔板,连接构造(示意图),人行道板,人行道挑梁,路面层,混凝土保护层,防水层,三角垫层,1.构造布置,主梁间距大小不但与钢筋和混凝土的材料用量、构件的安装重力有关,而且与翼板的刚度也有关,主梁间距一般取1.52.2m。,横隔梁在装配式梁桥中起着连接主梁的作用,它的刚度愈大,桥梁的整体性能越好,在荷载作用下各主梁就能更好地共同受力。,2.主梁钢筋布置,装配式T形梁的主梁钢筋包括主钢筋、弯起钢筋(也称为斜钢筋)、箍筋、架立钢筋和防收缩钢筋。由于纵向主钢筋的数量多,常采用多层焊接钢筋骨架。,主钢筋设在梁的下缘,随着弯矩值的变化向支点逐渐减少,主
14、钢筋可在跨间适当位置切断或弯起。主钢筋至少有2根伸过支点截面并 少于主钢筋截面积的20%,伸过支点截面的钢筋应弯成直角顺梁端延伸到顶部与架立钢筋焊接。,斜钢筋用于抵抗剪力及主拉应力。当主钢筋弯起数量不足时,可在主钢筋和架立钢筋上加焊斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成45。弯起钢筋应按圆弧弯折,圆弧半径(至钢筋轴线)不小于10d。弯起钢筋的数量(包括根数和直径)由斜截面抗剪强度计算确定,弯起钢筋的弯起点位置还需满足桥涵设计规范的有关要求。,箍筋也用与于抵抗剪力,其间距不应大于梁高的3/4和50cm,直径不小于6mm,且不小于1/4主钢筋直径。在主梁和横梁交叉处不设箍筋,在支座附近箍筋宜加密或采用
15、四肢箍筋,并在支座部位的梁底部加设钢筋网。,架立钢筋布置在梁的上缘,主要起固定斜钢筋和箍筋的作用,并使梁内全部钢筋形成骨架。,防收缩钢筋是防止梁肋侧面因混凝土收缩等原因而导致的裂缝。其钢筋面积Ag=(00150020)bh(b为梁肋宽度,h为梁高)。钢筋直径为610mm,靠近下部布置得密些,靠近上部布置得疏些。,主钢筋、箍筋或防收缩钢筋的保护层厚度及主钢筋间的净距要求见(图3-16)。,图3-16 混凝土保护层厚度和钢筋间距,不小于1.5,不小于3或4不小于d或1.25d,不小于1.5,不小于2.5,3到5之间,图3-17 多层焊接钢筋的焊缝长度(图中为双面焊缝尺寸),在焊接钢筋骨架中,焊缝长
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