装配式简支梁桥的设计及连接构造（共59页图文并茂）

1、装配式简支梁桥的设计及连接构造综述：简支梁桥是梁式桥中应用最早，使用最广泛的一种桥型。它受力简单，梁中只有正弯矩，常用T型截面梁这种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的装配式结构。由于简支梁是静定结构，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，便于予制、架设，简化施工管理，施工费用低，因此在城市高架、跨河大桥的引桥上被广泛采用。为减少伸缩缝装置，改善行车平整舒适，国内目前常采用桥面连续的预应力混凝土简支梁桥。其优点：1.简支梁桥是单孔静定

2、结构，受力明确、构造简单、施工方便，是中小跨径桥梁中应用最广的桥型；2.简支梁桥的结构尺寸易设计成系统化和标准化，这有利于组织大规模预制生产，并用现代化起重设备进行安装；3.采用装配式施工方法，可大量节约模板支架材料，降低劳动强度，缩短工期；近年来，国内为对于中小跨径的桥梁，大量采用装配式钢筋砼简支梁桥或预应力砼简支梁桥。开封黄河公路大桥开封黄河公路大桥，共108孔，77孔为50米预应力T梁，31孔为20米钢筋混凝土T梁，450米一连桥面连续；3-1 装配式简支梁桥的构造类型一、装配式简支梁桥的截面形式主梁的横截面形式有三种基本类型：T型、箱型、TT型截面；模板化生产，易于系列化、标准化；高宽

3、比例适当优化，以增大抗弯惯距，增大刚度；2060米有标准图；跨度增大，梁重增加快；措施纵向分块、横向分块（少用）。二、构件的划分方式减轻块重的措施块件划分应遵循的原则：根据建桥现场实际可能的预制、运输和起重等条件，确定拼装单元的最大尺寸和重量；快件的划分应满足受力要求，拼装接头应尽量设置在内力较小处；拼装接头的数量要少，接头形式要牢固可靠，施工要方便；构件要便于预制、运输和安装；构件的形状和尺寸应力求标准化，增强互换性，施工要方便。目前常用的块件划分方式有：纵向竖缝划分、纵向水平缝划分、纵横向竖缝划分1.纵向竖缝划分-在简支梁中应用最为普遍在这种结构中，作为主要承重构件的各根主梁都是整体预制的

4、，接头和接缝仅布置在次要构件横隔梁和行车道板内，而且结构部分全为预制拼装，不需要现浇砼。这样可使主梁受力可靠，施工也方便。其缺点是构件的尺寸和重量都很大，增加运输和安装上的困难。我国最近编制的装配式钢筋砼和预应力砼T形简支梁桥的标准设计，都采用这种块件划分方式。2.纵向水平缝划分其目的是减小拼装构件的起重重量和尺寸，以便于集中预制和运输吊装。纵向水平缝将梁肋和板分隔开来，借助纵横向的竖缝将板划分成平面成矩形的预制构件。施工时先架设梁肋，再安装预制板，最后在接缝内或连同在板上现浇一部分砼使结构成整体成为组合式梁桥。受力分析：梁肋和翼板间的砼施工接缝削弱了梁板的整体受力能力 组合梁受力是分阶段的3

5、.纵、横向竖缝划分纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小梁段。安装就位后，必须串联以预应力筋施加预应力才能保证其足够的连接强度。因此，横向分段预制的装配式梁也称串连梁。 3-2 装配式钢筋混凝土简支梁桥主要问题：1.一般构造； 2.主要截面尺寸； 3.配筋特点 4.联结、局部构造 装配式钢筋砼简支梁桥以T形梁桥最为普遍，我国已拟定了标准跨径为10m、13m、16m和20m四种公路桥梁标准设计。图示：典型的装配式T形梁桥上部构造概貌一、构造布置1.主梁布置一般主梁间距在1.52.2m之间，对于行车道净宽7m+人行道的结构，选用四梁式或五梁式。2.截面尺寸主梁梁肋尺寸高度：梁高与跨径之比（高跨

6、比）的经济范围大约为1/111/16，对于跨径10m，13m，16m，20m的标准设计所采用的梁高相应为0.9m、1.0m、1.1m、1.3m。宽度：梁肋宽度为15 18cm，视梁内主筋直径和钢筋骨架片数而定。横隔梁尺寸横隔梁比主梁稍矮，约3/4主梁高，肋宽1216厘米。主梁翼板尺寸翼板宽度应比主梁间距小2cm。翼板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求：根据受力特点，做成端部较薄，向根部逐渐加厚。为保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/10。一般翼板的端部厚度取8cm。钢筋砼铺装层构造T 梁受力特点弯距包络图 3.主梁钢筋构造一般构造 装配式T型简支梁桥的钢筋可

7、分为： 纵向主钢筋、 架立钢筋、 斜钢筋（弯起钢筋）、 箍筋、 分布钢筋（构造） 等几种。主筋简支梁承受正弯矩作用，故抵抗拉力的主钢筋设置在梁肋下缘；随着弯矩向支点处减小，主钢筋可在跨间适当位置处切断或弯起；为保证主筋在梁端有足够的锚固长度和加强支承部分的强度，至少有2根，并不少于20%的主筋应伸过支承截面；两侧的受拉钢筋应伸出支点截面，并弯成直角顺梁端延伸至顶部；两侧不弯起的主筋伸出支承面的长度：带半圆弯钩的光圆钢筋15d，带直角弯钩的螺纹钢筋20d，环氧树脂涂层钢筋为12.5d。斜钢筋斜钢筋与梁轴线布置成45；弯起钢筋应按圆弧弯折，圆弧半径不小于10d。分布钢筋直径为610mm，靠近下缘应

8、布置得密些，上部可稀些；其截面面积： 钢筋间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不大于20cm，在受压区不应大于30cm，在支点附近间距10-15cm。 箍筋直径不小于8mm且不小于1/4主筋直径，其间距不大于梁高的1/2，和40cm，在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于10mm，且近梁端第一个箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距离处。架立钢筋布置在梁肋的上缘，主要起固定箍筋和斜筋，并使梁内全部钢筋形成立体或平面骨架。通过支承截面不弯起的主拉钢筋，长度圆钢筋15d，螺纹钢筋10d砼保护层厚度主钢筋离底部净距不小于3厘米，不大于5厘米，与侧面净距不小于2.5厘米；砼表面

9、至箍筋或防裂分布钢筋间的净距应不小于1.5厘米。其他各主筋间净距3cm；主筋在三层及三层以下时，净距3cm且d；主筋在三层以上时，净距3cm且1.25d。钢筋联接焊接钢筋骨架，按规范焊缝强度不低于钢筋本身强度，对焊缝条件的长度应满足下列条件：配筋特点-翼板钢筋T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂负弯矩，在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求，板内主筋直径不小于10mm，每米板宽内不应少于5根。分布筋的直径不小于6mm，间距不大于25cm，在单位板宽内分布筋的截面积不少于主筋截面积的15%，在有横隔梁的部位分布筋的截面积应增至主筋

10、截面积的30%，以承受集中轮载作用下的局部负弯矩，所增加的分布钢筋每侧应从横隔梁轴线伸出l/4。T梁在浇注桥面铺装层之前，尚应按施工荷载验算顶部主筋的受力，如施工荷载很大，则板内的配筋由施工荷载控制。配筋特点-梁端加强钢筋在梁端底层主筋的上下侧各设一层6 8的钢筋网，以增强梁端砼的抗裂强度。最小锚固长度对于各种受力钢筋，通过计算和作图允许将其在梁内切断，则被切断的钢筋应当比理论切断点再放长一个规定的锚固长度，以保证该筋从理论切断点起充分受力。T梁配筋图4.装配式主梁的连接构造通常在设有端横隔梁和中横隔梁的装配式T形梁桥中，均借助横隔梁的接头使所有主梁连接成整体。 图示为常用的中主梁横隔梁的构造

11、形式。为了简化接头的现场施工，也可采用螺栓接头，此方法基本上与焊接接头相同，不同之处是盖接钢板不用电焊，而是用螺栓与预埋钢板连接，因此钢板上要预留螺栓孔。中主梁横隔梁构造3-3 装配式预应力混凝土简支梁桥比较广泛的桥梁结构形式；跨径大于20米，目前可到65米；其发展依赖于基本材料指标，如使用高强轻质混凝土，高强预应力，预应力工艺、大吨位的张拉设备，大型安装设备；横截面类型基本与钢筋砼简支梁桥相似，T型、I型、TT型截面，有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面，也可采用箱型；最长采用的是以纵向竖缝划分的T梁，鉴于用预应力筋施加预应力的特点，可做成横向也分段的串连梁。一、构造布置主梁间距全部采用1.

12、6m，并根据桥面净空和人行道的不同，在横截面内相应采用5、6、7片主梁；对于大跨径预应力简支梁桥，1.6偏小，应增大梁距（1.82.3m）。T梁的梁肋下部通常加宽做成马蹄形，以便钢丝束的布置和满足承受很大预应力的需要；为配合钢丝束的弯起及在梁端能布置钢丝束锚头和安放张拉千斤顶，在靠近支点处腹板也要加厚至与马蹄同宽，加宽范围最好达一倍梁高（离锚固端），这样就形成了沿纵向腹板厚度发生变化，马蹄部分也逐渐加高的变截面T梁。横隔梁基本与钢筋砼梁相同，但当主梁跨度大，梁较高时，为减小重量将横隔梁的中部挖空。T梁构造立面、断面截面特征形心轴；核心距1）截面核心概念2）轴向压力在上、下核心之间移动，截面不产

13、生拉应力预应力T梁截面受力特点预加力阶段，上缘达到0应力；运营阶段，截面下缘应力为0；Ny*e=Mg1; 偏距 e 抵消主梁自重，应在设计中使截面形心高一些以增大偏距；(Ny-Ny)*(Ku+Ko)=Mg2+Mp；【 Ny 预应力损失】核心距K= Ku+Ko,反映运营阶段承载能力，K越大越节省预应力筋；截面效率指标 =K/h , 一般在0.450.5以上较经济普通钢筋砼T梁 与 预应力砼T梁的抗力效应比较普通钢筋砼T梁钢筋合力（拉应力）中心与砼合力（压应力）中心为“内力偶距” ；钢筋合力（拉应力合力）【或砼的压应力合力、二者为一对平衡力 】为“内力”； “内力偶距”、 “内力”的乘积构成抵抗弯

14、矩； “内力偶距” 基本不变， “内力”变化（不同截面纵筋数量不同）； 以变化的“抵抗弯矩” 来抵抗荷载效应。预应力砼T梁预应力筋合力（压应力）中心的“偏心距” 【内力偶距】。预应力筋合力（压应力合力）为“偏心力”； “偏心距” 、 “偏心力”的乘积构成“预加弯矩”； “偏心距”变化预应力筋弯起， “偏心力”基本不变（弯起角不同，有少量变化）。 以变化的“预加弯矩” 来抵抗荷载效应。 “预加弯矩” 在不同的阶段（或截面） ，其效应不同；在施工阶段（梁端）一部分是负效应； “预加弯矩”要获得更大的正效应、避免过大的负效应，必须使 “偏心距” 的允许变化范围尽可能的大。 使上、下缘都不出现拉应力，

15、“偏心距”只能在上、下核心之内变化。即：上、下核心距越大，预应力筋越好布置，效果越好。二、截面尺寸梁高一般取高跨比1/151/25，随跨径增大取小值，随梁数减少取较大值；对于一般中等跨径的预应力砼T梁，高跨比可取 1/161/18。梁宽一般1.62.5m，跨径大取大。肋宽一般由构造和施工要求决定，实践中通常采用0.180.20m。主梁腹板下端要扩大成马蹄形，做法：宽度约为肋宽的24倍，管道保护层不小于6厘米；马蹄全宽部分高度加1/2斜坡区高度约为（0.150.2）h；斜坡宜陡于45；马蹄面积不宜少于全截面的10%20%，马蹄部分不宜过高。三、装配式预应力砼梁的配筋特点 预应力砼梁内的配筋：纵向

16、预应力筋、 架立钢筋、 箍筋、 水平分布钢筋、 承受局部应力的钢筋 构造钢筋配筋特点纵向预应力钢筋，尽可能采用后张法曲线布置，对抵抗弯距、剪力有利；考虑预应力损失弯起角不能太大；在跨中截面，尽可能使预应力重心靠下，满足构造要求下，各束预应力筋互相靠近，减小马蹄尺寸；一般锚固在梁端腹板，特殊情况顶板可布置；1.纵向预应力筋的布置装配式后张预应力砼简支T梁，在跨中截面，预应力筋均靠近梁的下缘布置，在一定区段后逐渐弯起。预应力筋弯起的曲线形状可以采用圆弧形、抛物线或悬链线三种。预应力筋弯起的曲率半径，当采用钢丝束、钢绞线配筋时不小于4m。预应力筋在横截面上的布置除满足桥规规定的构造要求，应尽量相互紧

17、密靠拢，以减少下马蹄尺寸，减轻自重，并在保证梁底保护层的前提下，尽量使预应力束筋的重心靠下，以便获得较大的预应力弯矩，从而节省钢筋。此外，还应将适量的预应力筋布置在腹板中线处，以便弯起。2.纵向预应力筋的锚固两种情形：在先张法梁中，钢丝或钢筋主要靠砼的握裹力锚固在梁体内在后张法梁中，通过各类锚具锚固在梁端或梁顶3.其他钢筋的布置和钢筋砼梁一样，要按规定的构造要求布置箍筋、架立筋和纵向水平分布钢筋。由于预应力砼梁肋承受的主拉应力较小，一般可不设斜筋。对于预应力筋比较集中的下翼缘（下马蹄）内必须设置闭合式或螺旋形的加强箍筋，间距15cm。在预应力简支梁中，可将无预应力筋和预应力筋协同配置，这样往往能达到经济合理的效果。普通钢筋按构造要求配置注意马蹄钢筋、管道布置；马蹄内应设闭合式或螺旋形的加强箍筋，间距不大于15厘米；布置管道，橡胶抽