钢筋混凝土简支梁构造及设计计算

钢筋混凝土简支梁钢筋混凝土简支梁第一节钢筋混凝土(RC)简支梁标准设计及构造第二节钢筋混凝土(RC)简支梁设计与计算

钢筋混凝土梁桥的特点：

构造简单、适应范围广、不受基础条件限制、便于使用于曲线段、易于建造、标准化。

适用跨度范围：一般20米以下两大类：整孔式梁和分片式梁

整孔式梁：

结构较合理，横向刚度大，稳定性好；但受运梁、架梁设备的起吊能力限制，整孔式梁仅适用于就地灌注。

分片式梁：

重量轻、尺寸小，广泛采用。第一节钢筋混凝土简支梁标准设计及构造一、铁路钢筋混凝土简支梁标准设计及构造

（一）标准设计简介跨度16m及以下普遍采用。标准设计（直、曲线轮廓尺寸相同，但配筋不同）叁标桥102375年编

456810121620m跨，普高、道碴叁标桥102475年编

456810121620m跨，低高、道碴专桥1023

456810121620m跨，普高、道碴专桥1024

4568101220m跨，低高、道碴普通高度与低高度梁

普通高度：一般情况下采用1/6-1/9低高度：建筑高度受限时（平原、河网、立交）采用1/11-1/15混凝土标号高，用钢量大，有时混凝土用量增大（马蹄加大，腹扳增厚）（二）分片简支梁构造

主梁截面形式：板式(矩形)、肋式(T形、π形)板式：跨度≤6m

由于梁高低，为制造方便，采用板式截面。板下部适当减窄。由于底部支撑较宽，重心低，不会发生侧向倾覆，两片梁间无横隔板联结。肋式：跨度在8m及以上的梁由于跨度加大，梁高也相应增加为节省材料和减轻梁重，便于架设和运输，则采用肋式T形截面。单片T梁易于侧向倾覆，运输时应在梁两侧设置临时支撑，在架梁就位时，两侧也应有临时支撑保护，防止翻梁。在桥位安装就位后，须把横隔板连成整体。跨度5m的板式梁肋式截面T形、π形梁

肋式梁：以16mT梁为例介绍构造特点1、梁的总体设计（见下页图）梁长16.5m、道碴槽宽1.92m、梁高1.9m、梁中心距1.8m跨中腹板300mm→

端部490mm，以适应主拉应力的变化下翼缘宽700mm

→利于钢筋布置道碴槽板按规定最小120mm，为使道碴槽板与主梁共同工作，道碴槽与腹板相交处设梗肋，其底坡1：3→道碴槽板厚与主梁梁高比hi/h>1/10挡碴墙设有5条断缝→使墙不参与主梁工作，防止墙顶混凝土压碎。内边墙也设置断缝。横隔板：连成整体，保持横向稳定性，共同工作，防止梁受扭转变形。端横隔板比中横隔板为厚：维修或更换支座时，顶梁之用。2、梁内钢筋布置（见下页图）主梁受力纵筋43ф2015个编号（N1-N15）N1-N10端部伸入受压区长长度大于20倍直径，满满足足锚固长度，不设设弯钩和直段。N11-N12不满足锚固长度，，需弯转至受压压区N13-N14不满足锚固长度，，需加直段。N15伸入支座N1-N7布置在下翼缘中心心部分，可在跨中中部分分相继弯起起N8-N14布置在中心偏外，，只能在腹板较厚厚处弯起主梁箍筋4肢2个编号（N21，N22）下翼缘有小箍筋筋主梁构造筋架立筋：如N53，箍筋钩于其上，，形成钢筋骨架纵向水平钢筋：防止腹板收缩裂纹纹，限制下翼缘竖向裂纹上升至腹腹板时开展过宽联系筋：防止水平筋与箍筋筋向外鼓道碴槽主筋：N18、N19、N20布置在板顶部道碴槽构造筋：N50、N51加强板与肋的联系系挡碴墙：N52封闭筋，防意外受受力；墙内钢筋断断开横隔板上方的道碴碴槽板：N48、N49承受可能发生的负负弯矩公路钢筋混凝土简简支梁标准设计及及构造标准设计截面形式式空心板与与T梁JT/GGQS011-84568m跨，斜交角0153045度空心板梁JT/GQ跨，斜交角10203040度空心板JT/GQB025-8410131620mT梁（一）空心板标准准设计简介以10m跨，斜交角10或20度空心板为例简介介构造（见下页图）混凝土标号C25板宽124cm板与板间1cm砂浆缝板顶两侧伸出N8钢筋加强板与板间的连连接。板与板之间槽口要要填充混凝土，桥桥面铺装10cm混凝土以形成整体体。在配筋计算时时，行车道板的计计算板高计入8cm的混凝土桥面铺装装。（二）T梁构造及配筋以16m跨T梁为例简介构造（（见下页图）梁长159.6cm梁高130cm梁中心距220cm上翼缘宽预制T梁160cm，安装后220cm，湿接缝60cm，以减少预制、运运输、安装片数，，加快施工速度，，减轻吊装重量和和加强整体性。跨中腹板厚度18cm，纵筋需排5层，每隔60cm主筋相互焊接，它它们与架立筋、斜斜筋一起组成一片片平面骨架。横隔板（盖板焊接）横横隔板两侧与与顶面预埋钢板，T梁也预埋钢板还还有扣环连接和盖板拴接行车道板湿接缝扣环式钢筋连接构构造行车道板连续构造造简支梁桥上梁缝过过多，不利于行车车。采取假连续构构造措施，即将梁梁与梁端部的行车车道板连续起来，，以减少桥上缝过过多不利行车的缺缺点。第二节钢筋混凝凝土简支梁设计与与计算一、结构尺寸拟定定每片梁的重量应当当满足运输工具和和架梁设备的起吊吊能力，梁的截面面尺寸满足装载界界限的要求经济性构造简单，接头数数量少。接头耐久久可靠，具有足够够的刚度以保证结结构的整体性截面尺寸和形状力力求标准化1、主梁高度主梁高度取决于使使用、经济条件。。铁路：普通高度的钢筋混混凝土梁，梁高与与跨度之比，约为为h/L=1/6～1/9；低高度的钢筋混混凝土梁则约为h/L=1/11～1/15。公路：板式截面梁高与跨跨度之比，约为h/L=1/11～1/20；肋式截面梁高与与跨度之比，约为为h/L=1/11～1/13。跨度越大，高跨比比越趋下限。2、梁肋厚度取决于：主拉应力力和主筋布置构造造要求①跨中至梁端，梁梁肋可变厚度以适适应剪力沿梁长变变化②主筋布置考虑如如何排列、钢筋间间净距、保护厚度度等，下翼缘可做做成马蹄状③一般为200～400mm，最小构造厚度一一般为140mm3、梁肋间距铁路（1.8m）：考虑内外道碴碴槽板悬臂弯矩大大致相近，有利于于板内钢筋布置。。运架时，梁重心心位于梁肋中心附附近，保持梁的稳稳定性。公路（一般取1.6～2.2m）：考虑起吊能力力，便于预制安装装，可能时尽量加加大间距，减少梁梁数。4、桥面板板厚由构造要求及及受力条件确定，，板的最小厚度为为120mm。二、桥面板计算（一）、铁路桥面面板计算1．计算图式与荷载载图式：固结在肋上的悬臂臂梁恒载：自重及线路、设备备、道碴等，道碴碴容重按20kN/m3活载：按特种活载，换算算成均布荷载计算算。方法如下：顺桥向：按1.2m；横桥向：自枕木底底面向下按45°扩散，以木枕为例例，分布宽度：2.5+2×0.32=3.14m列车活载强度:其中：h―轨底到道碴槽板顶顶面的高度L―板计算跨度人行道恒载：支架栏杆、步板；；人行道活载：距桥中心2.45m以内（考虑维修道道床时堆放道碴）），按10kN/m2计算；距桥中心2.45m以外，按4kN/m2计算；明桥面：按4kN/m2计算。2．内力计算控制截面：板肋交交接处及板厚变化化处计算截面形状：沿沿桥长方向取1m宽板带荷载组合：内侧板：恒载+列车活载外侧板：恒载+人行活载恒载+列车活载+2.45m以外人行活载利用一般的力学方方法计算出截面的的弯矩和剪力（二）、公路桥面面板（行车道板））的计算1．行车道板的类型型板支承在纵梁和横横梁上，按支承情情况和板尺寸，从从力学计算角度分分为以下几类：单向板：长边/短边≥2荷载绝大部分沿短短跨方向传递可视视为单由短跨承载载的单向板；双向板：长边/短边＜2悬臂板：如翼板端端边自由（即三边边支承板），可作作为沿短跨一端嵌嵌固，而另一端自自由的悬臂板铰接悬臂板：相邻邻翼缘板在端部做做成铰接接缝的情情况如2．车轮荷载在板上分分布轮压一般作为分布布荷载处理，以力力求精确车轮着地面积：a2×b2桥面板荷载压力面面：a1×b1荷载在铺装层内按按45°扩散。沿纵向：a1＝a2+2H沿横向：b1=b2+2H桥面板的轮压局部部分布荷载：3桥面板有有效工作作宽度板有效工工作宽度度（荷载载有效分分布宽度度）：除轮压局局部分布布荷载直直接作用用板带外外，其邻邻近板也也参与共共同分担担荷载。。板有效工工作宽度度影响因因素：板支承条条件、荷荷载性质质、荷载载位置公路《桥规》规定：（1）单向板板①荷载在在跨中单个荷载载多个荷载载l-板的跨径径（梁肋肋不宽时时取梁肋肋中心距距，梁肋肋宽时为为梁肋净净距加板板厚）d-最外两个个荷载中中心距离离②荷载在板板支承处处③荷载靠靠近板支支承处（2）悬臂板板注：对履履带荷载载，因其其着地面面较长，，不考虑虑压力面面以外板板参加工工作。4行车道板板的内力力计算行车道板板通常由由弯矩控控制设计计，常取取沿桥长长方向1m宽板条，，按梁式式板计算算。根据板的的有效宽宽度可得得梁式板板计算荷荷载，即即荷载除除以相应应的板有有效工作作宽度便便得每米米板宽荷荷载。（1）多跨连连续单向向板：先计算同同跨简支支板跨中中弯矩，，再修正正。1m宽简支板板的跨中中活载弯弯矩1m宽简支板板的跨中中恒载弯弯矩（2）铰接悬悬臂板内内力根部弯矩矩（3）悬臂板板内力（时时）或（时时）恒载弯矩矩1m宽板条的的最大设设计弯矩矩*注①以上按按轮重为为P/2的汽车荷荷载推算算②挂车可可将轮重重换为P/4来计算③履带车车可将P/2a置换为每每条履带带每延米米的荷载载强度三、荷载载横向分分布计算算（其实质是是“内力力”横向向分布）（一）概概述公路桥梁梁一般由由多片主主梁组成成,并通过一一定的横横向联结结连成一一个整体体。当一一片主梁梁受到荷荷载作用用后，除除了这片片主梁承承担一部部分荷载载外，还还通过主主梁间的的横向联联结把另另一部分分荷载传传到其他他各片主主梁上去去，因此此对每个个集中荷荷载而言言，梁是是空间受受力结构构，实用用计算中中把结构构空间力力学分析析简化为为平面梁梁元。需求出任任一位置置集中力力沿桥横横向分布布给某梁梁的荷载载力，然然后按平平面问题题求某梁梁某截面面内力。。荷载横向向分布影影响线：：P=1在梁上横横向移动动时，某某主梁所所相应分分配到的的不同的的荷载作作用力。。对荷载横横向分布布影响线线进行最最不利加加载Pi，可求得得某主梁梁可行最最大荷载载力荷载横向向分布系系数：将Pi除以车辆辆轴重。。（二）杠杠杆分配配法荷载横向向分布影影响线为为三角形适用情况况①只有两两根主梁梁②虽为多多主梁，，但计算算梁端支支承处荷荷载③无中间间横隔梁梁（三）偏偏心受压压法假定①横梁是是刚性的的②忽略主主梁抗扭扭刚度将偏心力力P分解为通通过扭转转中心的的P及M=Pe通过扭转转中心的的P作用下，，各片主主梁挠度度相等，，可求得得中心荷荷载P在各片主主梁间的的荷载分分布为：：在偏心力力矩M=Pe作用下，，桁梁绕绕扭转中中心O有一个微微小的转转动角φ，因此各各片主梁梁所分配配的荷载载为：则偏心力力P作用下，，每片主主梁分配配的荷载载为：令P=1依次变化化e，则可求求出第i根主梁荷荷载横向向分布影影响线纵纵标η。偏心受压压法适用用情况：：横隔板板刚度相相当大，，且桥宽宽与跨度度之比≤≤1/2时。图2－19(e)为第1根主梁荷荷载分布布影响线线。（四）考考虑主梁梁抗扭刚刚度的修修正偏心心受压法法1.T形截面梁梁偏心受压压法具有有概念清清楚、公公式简明明和计算算方便等等优点。。然而其其在推演演过程中中由于作作了横隔隔板近似似绝对刚刚性和忽忽略主梁梁抗扭刚刚度的两两相假定定，导致致了边梁梁的计算算结果偏偏大。若考虑主主梁抗扭扭刚度，，可进行行修正。。这一方方法即不不失偏压压法之优优点，又又避免了了结果偏偏大的缺缺陷，因因此修正正偏心受受压法是是一个具具有较高高应用价价值的近近似法。。k号梁横向向影响线线竖标：：修正系数数：对于简支支梁，主主梁的截截面相同同。则得得1号梁横向向影响线线的两个个坐标值值为：对于简支支梁，主主梁的截截面相同同，且主主梁的间间距相同同时。有有ξ—与主梁根根数有关关的系数数，如表表2－3所示。则修正系系数在计算时时，混凝凝土的剪剪切模量量G可取等于于0.425E，对于由由矩形组组合而成成的梁截截面，如如T形或工字字形梁，，其抗扭扭惯矩IT近似等于于多个矩矩形截面面的抗扭扭惯矩之之和2.箱形截面面梁鉴于箱梁梁截面横横向刚度度和抗扭扭刚度大大，则荷荷载作用用下梁发发生变形形时可以以认为横横截面保保持原来来形状不不变，即即箱梁各各个腹板板的挠度度也呈直直线规律律。因此此，通常常可以将将箱梁腹腹板近似似看作等等截面的的梁肋，，先按修修正偏压压法求出出活载偏偏心作用用下边腹腹板的荷荷载分配配系数，，再乘以以腹板总总数，这这样就得得到箱梁梁截面活活载内力力的增大大系数。。（五）比拟板法法（G-M法）适用情况况：对于于由主梁梁、连续续桥面板板及多根根横隔板板组成的的钢筋混混凝土桥桥中，当其宽跨跨比＞1/2。每根主梁梁的截面面抗弯惯惯矩和抗抗扭惯矩矩分别为为Ix、ITx，横隔梁梁的截面面抗弯惯惯矩和抗抗扭惯矩矩分别为为Iy、ITy。比拟正交交异性板板法就是是把Ix和ITx均匀分摊摊于b宽度上，，Iy和ITy均匀分摊摊于a上。得到到了在x、y方向截面面单宽抗抗弯刚度度EJx、EJy和抗扭刚刚度GJTx、GJTy的正交异异性板，，求解在在单位荷荷载下的的板挠度度曲线，，据荷载载与挠度度关系求求各根主主梁处荷荷载横向向分布影影响线。。（六）横横向铰结结板（梁梁）法和和刚结板板（梁））法1．铰结板板（梁））法块件之间间连接采采用砼砼铰式键键计算假设设：①铰式键键只传递递竖向向剪力；；②桥上荷荷载近似似作为一一个沿桥桥连续分分布的正正弦荷载载，，且作用用于梁轴轴上。则求出各各铰处，，即即可求求出横向向分布影影响线关键在于于求出铰铰结力g1、g2、g3。变形协调调方程扭转位移移与主梁梁挠度之之比悬臂板挠挠度与主主梁挠度度之比变形协调调方程改改写为在实际的的铰结桥桥梁中，，系数β一般可以以略去不不计。计计算出γ值后，再再根据梁梁数和所所计算的的梁号，，便可以以从现成成计算用用表中查查出各梁梁轴线处处荷载横横向分布布影响线线的纵坐坐标。2．刚结板板（梁））法对于翼缘缘板刚性