预应力简支梁特点及构造

1、一、掌握预应力简支梁的受力特点；一、掌握预应力简支梁的受力特点；二、掌握预应力简支二、掌握预应力简支T T梁和箱梁的构造。梁和箱梁的构造。 简支梁桥简支梁桥是使用最广泛的一种桥型。它受力简单，梁中只有正弯矩，适用T型、箱型梁构造简单的截面形式；体系温变，混凝土收缩徐变，张拉预应力等均不会在梁中产生附加内力，设计计算方便，最易设计成各种标准跨径。 简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，对基础要求较低，能适用于地基较差的桥址上建桥。在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于预制、架设，简化施工管理，施工费用低。 T形梁桥：是我国用的最多的截面形式，制造简单，肋内配筋可以做成刚劲的钢筋骨架

2、，间距46m的横隔梁使梁整体性很好，接头也方便，但截面形状不稳定，运输安装较为复杂；构件正好在桥面跨中接头，对受力不利。预应力混凝土T梁常用跨径为2040m。箱形梁桥：最大优点就是抗扭能力大，还有横向抗弯刚度大，对预施应力、运输、安装阶段单梁的稳定性比T梁好的多。不过它的预制施工比较复杂，尤其内模拆装及底板混凝土浇注困难。单梁的安装重量通常也比T梁大。T梁内普通钢筋形成钢筋骨架，完成部分构造功能。二、预应力混凝土简支梁特点二、预应力混凝土简支梁特点预应力混凝土技术：构件在承受外荷载前，预先在受拉区对混凝土施加预压应力，预应力混凝土技术：构件在承受外荷载前，预先在受拉区对混凝土施加预压应力，其方

3、法是张拉受拉区的预应力钢筋，通过预应力钢筋或锚具，将预应力钢筋的弹其方法是张拉受拉区的预应力钢筋，通过预应力钢筋或锚具，将预应力钢筋的弹性收缩力传至混凝土而产生预压应力。当构件在使用时承受外荷载而产生拉应力性收缩力传至混凝土而产生预压应力。当构件在使用时承受外荷载而产生拉应力时，首先要抵消预压应力，从而推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的发展，时，首先要抵消预压应力，从而推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的发展，提高了构件的抗裂度和耐久性。提高了构件的抗裂度和耐久性。钢筋混凝土梁在荷载较小时，受拉区混凝土就会出现裂缝，而钢筋混凝土梁在使钢筋混凝土梁在荷载较小时，受拉区混凝土就会出现裂缝，而钢筋

4、混凝土梁在使用时受到裂缝宽度的限制（不超过用时受到裂缝宽度的限制（不超过0.20.20.3mm0.3mm），梁中钢筋应力较低，故钢筋混凝），梁中钢筋应力较低，故钢筋混凝土梁不可能使用高强度钢材和高等级混凝土。土梁不可能使用高强度钢材和高等级混凝土。高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点，要求桥梁结高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点，要求桥梁结构有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度以减小各种变形；桥梁结构的耐久性要高，构有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度以减小各种变形；桥梁结构的耐久性要高，其主要承受重要结构按其主要承受重要结构按100100年使用要求设

5、计，并且使结构易于检查维修以保证桥梁年使用要求设计，并且使结构易于检查维修以保证桥梁的安全使用等，因此桥梁上部结构应优先采用预应力混凝土结构。的安全使用等，因此桥梁上部结构应优先采用预应力混凝土结构。目前预应力混凝土简支梁应用跨度一般为目前预应力混凝土简支梁应用跨度一般为2040m2040m，并且形成了一系列的标准设计。，并且形成了一系列的标准设计。 可以使用高强度钢材和高等级混凝土，节约钢材2040；在列车活载作用下，可使梁不出现拉应力，或推迟裂缝的出现，或把裂缝控制在一定限度之内，从而提高梁的抗裂性，增强梁的刚度和耐久性；由于使用高强度钢材和高等级混凝土，可将梁的截面尺寸减到最小，以减轻梁

6、体自重，从而增大梁的跨越能力；预应力梁中弯起的预应力钢筋，其预剪力可抵消部分荷载剪力，提高了梁的抗剪能力，预应力梁可做成薄腹板梁；预应力梁在荷载作用下截面不开裂或裂缝开度较小，预应力钢筋的应力变化幅度小，可提高其耐疲劳性能。 u预应力混凝土简支梁优点预应力混凝土简支梁优点 中、小跨度的钢筋混凝土简支梁的横截面有箱形截面和T形截面。跨度大于56 m时不宜采用简支梁。 箱形截面可分为单箱双室和单箱单室的双线整体式以及双线单箱单室分离式。简支箱梁的跨度不宜超过40 m，跨度大的梁重量较重，架设困难。整体式箱梁能使墩台尺寸减小且舒适度指标也较好，分离式箱梁有利于架设、运输和更换。 T形截面的简支梁宜用

7、于跨度小于32 m的桥梁。T梁的片数可由4至8片组成。以采用6片为佳。片数少可减小墩台尺寸，梁片多时单片梁吊重减轻。T形梁之间用湿接头相连成整体，而且在翼缘和腹板施加横向预应力，这将增加工地安装后的工作量。u预应力混凝土简支梁截面形式预应力混凝土简支梁截面形式 单箱整体式结构，腹板数量少，有利于节省圬工量，并且稍厚的腹板对布置钢筋和提高耐久性都有利。在制梁速度上也比分离式明显加快。尤其重要的是，双线单箱整式结构，由于结构自重增大，旅客乘坐舒适度会进一步改善。 双线分离式结构，由于结构尺寸较小，重量较轻，便于运输、架梁，对施工设备能力要求较小。对于小跨度混凝土梁，目前国内架桥机即可适应。此外，从

8、养护、维修角度看，一旦需要更换支座和梁部结构，甚至可在不中断行车的条件下进行。但其车辆运行平稳性指标，虽也达到我国有关标准规定的优良等级，但比整体式结构要差些。且在单线过车时，受扭和剪力作用，特别是桥面后浇部分，处于不利的复杂应力状态。 双片组合式箱梁使墩台圬工量增加，继而基础工程量也增加；且箱梁架设后，现场需现浇桥面湿接头和横隔板，增加了施工工序和成本。当施工工期较紧时，现浇施工作业面与桥上无砟轨道铺设有干扰。u整体式与分离式截面整体式与分离式截面 分片式简支T梁构造简单，宜用于跨度32m及以下跨度的桥梁，容易设计为各种标准跨径的装配式结构，施工工序少，架设程序固定，在多孔简支梁桥中，各跨构

9、造和尺寸便于标准化作业，降低了施工费用，也便于养护和维修。国外的高速铁路桥梁中，日本、西班牙均采用了分片简支T梁型式，尤以日本采用最多，并已进行标准化生产。 在考虑梁高、吊重、圬工数量、工程造价以及运输、架设等多种因素后，分片式简支T梁合理片数，一般情况下采用4片为宜；在高墩情况下且架梁起吊能力允许时，以采用5片为宜；在限制建筑高速的情况下，以采用8片为宜。 箱形截面整体性强，抗扭刚度大，尤其是大跨度混凝土桥的主要形式，用于高速行车的桥梁上动力性能更显得优越。整孔简支箱梁具有受力简单明确、抗扭刚度大、建筑高度相对较低、建成后的桥梁养护工作量小以及噪音小等优点，简支梁常用跨度宜选用40m及以下跨

10、度范围。u箱型截面和箱型截面和T型截面型截面 在研究高速铁路桥梁设计标准过程中，确定梁的高跨比采用约1/10，竖向刚度保持在1/6000左右。三、箱梁结构构造三、箱梁结构构造 u双箱单室梁的截面构造及横隔板设置 双箱单室梁由两片箱梁通过现浇桥面板及横隔板形成组合截面共同受力。在不设悬臂板断缝的条件下，施加预应力后，可确保单片箱梁受力均衡，方便了施工，提高了截面的利用效率。在施工架设后，利用桥面现浇板及端、中横隔板将两片箱梁形成组合截面，共同受力。在横隔板设置上，有不设中横隔板、设一道中横隔板及设三道中横隔板三种情况。在满足整体受力及变形要求的情况下，采用一道中横隔板及端横隔板，既简化了施工工艺

11、，又保证了截面受力需要。四、先张法和后张法后张法：在放置预应力筋的部位预先留有孔道，待混凝土达到规定强度后张法：在放置预应力筋的部位预先留有孔道，待混凝土达到规定强度后在孔道内穿入预应力筋，并用张拉机具（千斤顶）夹持预应力筋将后在孔道内穿入预应力筋，并用张拉机具（千斤顶）夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具将预应力筋锚固在梁的其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具将预应力筋锚固在梁的端部，最后进行孔道灌浆（也有不灌浆者）。其特点是直接在构件上端部，最后进行孔道灌浆（也有不灌浆者）。其特点是直接在构件上张拉预应力筋，构件在张拉过程中完成混凝土的弹性压缩，锚具永远张拉预应力筋，

12、构件在张拉过程中完成混凝土的弹性压缩，锚具永远留在构件上，不能重复使用。留在构件上，不能重复使用。先张法：在浇注混凝土之前，张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢先张法：在浇注混凝土之前，张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于强度标模上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于强度标准值的准值的75%75%），并使预应力筋与混凝土之间有足够粘结力时，放松预），并使预应力筋与混凝土之间有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结（自锚应力，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结（自锚作用），对混凝

13、土产生预压应力。作用），对混凝土产生预压应力。 预应力钢筋的选用曾考虑过三种：高强度钢丝、粗钢筋和钢绞线。高强钢丝与混凝土的粘结性能差，靠自锚时，当应力超过1000Mpa时有可能滑移，须经处理才能采用；由于粗钢筋的质量以前不稳定，未大量供应；钢绞线强度高，质量稳定，自锚可靠，虽有松弛率大的缺点，但可采取克服措施，因此预应力钢筋采用75钢绞线。其公称抗拉强度1500 MPa，极限抗拉强度是它的0.96倍。 预应力钢筋配置有两种方法：直线配筋和折线配筋。从结构预应力钢筋配置有两种方法：直线配筋和折线配筋。从结构合理性来说，以折线配筋为宜，但折线配筋使张拉设备复杂、合理性来说，以折线配筋为宜，但折线

14、配筋使张拉设备复杂、施工麻烦。直线配筋是利用钢筋与混凝土间的粘结力自锚于施工麻烦。直线配筋是利用钢筋与混凝土间的粘结力自锚于混凝土中，为适应荷载弯矩沿梁跨的变化情况，避免梁上缘混凝土中，为适应荷载弯矩沿梁跨的变化情况，避免梁上缘混凝土因预应力作用而开裂，在混凝土因预应力作用而开裂，在14跨度左右至梁端有不同跨度左右至梁端有不同数量的钢绞线分批进行绝缘，即利用硬质塑料管将钢筋与混数量的钢绞线分批进行绝缘，即利用硬质塑料管将钢筋与混凝土隔离开来，以消除绝缘段钢筋的预应力。凝土隔离开来，以消除绝缘段钢筋的预应力。 先张法预应力梁分为低高度梁和普通高度梁。u先张梁特点后张法预应力混凝土简支箱梁具有刚度

15、大、抗冲击力强、稳定性好、噪声小、便于维护保养等优点，但同时也具有结构复杂、工艺新颖、技术含量高、自身体积大、重量重、宽跨比大等特点。因此，箱梁的预制难度较大，具有新材料使用广、新技术要求高、施工复杂的特点。u后张法预应力混凝土简支箱梁箱梁的三向预应力构造总图u后张法预应力混凝土箱梁钢筋构造 u后张法预应力简支T梁构造多数T梁在梁内部设置通长的预应力钢束。 由于梁的两端剪力较大，所以要将预应力钢束在两端抬起。 在在T T梁两端，为适应内部预应力束的抬高，也为了布置锚头逐渐增厚，将下马梁两端，为适应内部预应力束的抬高，也为了布置锚头逐渐增厚，将下马蹄抬高。蹄抬高。 uT T梁配筋特点梁配筋特点（

16、1 1）受力钢筋：主钢筋（主要为预应力筋）、箍筋、横梁）受力钢筋：主钢筋（主要为预应力筋）、箍筋、横梁钢筋、翼板横向钢筋；钢筋、翼板横向钢筋；（2 2）分布钢筋：架立钢筋、水平分布钢筋、支座下局部加）分布钢筋：架立钢筋、水平分布钢筋、支座下局部加强钢筋、锚下局部加强钢筋。强钢筋、锚下局部加强钢筋。五、先张法预应力混凝土简支箱梁 高速铁路先张箱梁与普通铁路先张梁相比，跨度及预张拉吨位更大，施工难度更高，施工工艺更复杂。先张梁与后张梁相比，减少了后张梁所需的管道设置，避免了管道对结构断面的削弱；减少由于管道压浆不充分或管道积水对结构的影响；同时节省了大量的预应力筋的张拉、管道压浆等工序，可大大减少

17、施工环节，缩短制梁周期、减少存梁场地、提高结构耐久性能。 国内先张梁的研制始于20世纪50年代，受当时施工技术水平的限制，预应力配筋形式多采用直线配筋，常用先张梁最大跨度局限在20 m以下，且均为T形梁。2001年进行了跨度24 m先张法预应力混凝土T梁的设计与制造工艺研究，在国内首次采用折线配筋形式，并在青藏铁路得到成功的应用。为了进一步推广先张梁技术，在铁道部有关部门的大力支持下，先后开展了“高速铁路预应力混凝土先张梁的试验研究”及“目标时速200250公里客运专线(兼顾货运)铁路24 m、32 m简支箱梁试制、试验”科研项目，在合宁铁路进行了三孔32m先张法预应力混凝土简支箱梁的试制和试

18、验。下面以合宁铁路32m/900 t先张双线箱梁为例介绍构造特点。 u先张箱梁主要截面形式 3 2 m900 t箱梁梁体混凝土采用C50高性能耐久混凝土。为保持先张梁和后张梁的通用和互替，先张梁与同等跨度后张梁的外形构造尺寸相同，即跨度32 m梁全长32.6 m，计算跨度31.5 m，桥面宽13.0 m，跨中梁高2.8 m，支点部分梁高3.0m，横桥向支座中心矩为4.7 m，单孔箱梁重达830 t(包括保护层重量)。 u预应力钢绞线 高速铁路32 m900 t先张法预应力混凝土箱梁直线布置预应力筋采用17-17.8-1860-GBT 52242003钢绞线，折线布置预应力筋采用17-15.2-1860-GBT 5224-2003钢绞线，直线筋数量为直线梁162根、曲线梁16