装配式简支梁桥的设计和构造

第三章装配式简支梁桥的设计和构造综述：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；高宽比例适当优化，以增大抗弯惯距，增大刚度；20~60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：⑴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；⑵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；⑶拼装接头的数量要少，接头形式要牢固可靠，施工要方便；⑷构件要便于预制、运输和安装；⑸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，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.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1.5～2.2m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⑴主梁梁肋尺寸高度：梁高与跨径之比（高跨比）的经济范围大约为1/11~1/16，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。⑵横隔梁尺寸横隔梁比主梁稍矮，约3/4主梁高，肋宽12~16厘米。⑶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⑴一般构造装配式T型简支梁桥的钢筋可分为：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6～10mm，靠近下缘应布置得密些，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：配筋特劫点--翼板钢铃筋T梁翼缘薪板内的无受力钢磨筋沿横劣向布置筐在板的忍上缘，测以承受救悬臂负里弯矩，煎在顺主临梁跨径场方向还商应设置宴少量的滋分布钢隐筋。按《公路蒜钢筋巷混凝步土及攻预应舟力混字凝土或桥涵轨设计饱规范》要求晨，板巩内主梳筋直误径不凉小于10熊mm，每米福板宽内湾不应少殖于5根。分劣布筋的纽奉直径不爸小于6mm，间距焦不大于25c糟m，在丙单位诵板宽贯内分旱布筋畜的截攀面积图不少忆于主恩筋截典面积卷的15浊%，在有典横隔梁误的部位非分布筋充的截面肝积应增辨至主筋叹截面积右的30漏%，以举承受容集中铲轮载沫作用羡下的症局部季负弯散矩，酱所增尿加的否分布养钢筋叉每侧希应从娘横隔谨梁轴秧线伸口出l/4。T梁在浇阻注桥面射铺装层艺之前，赛尚应按讨施工荷要载验算墨顶部主秒筋的受箱力，如六施工荷罩载很大展，则板滤内的配科筋由施滤工荷载王控制。配筋颤特点--梁端滔加强协钢筋在梁响端底辩层主舍筋的窗上下悟侧各束设一杆层Φ6～Φ8的钢糊筋网兄，以驳增强思梁端地砼的愁抗裂野强度趴。最小置锚固块长度对于子各种柿受力羽钢筋钟，通让过计茫算和屡作图轧允许苍将其叉在梁养内切省断，啊则被奔切断命的钢状筋应悄当比撞理论绕切断愉点再盟放长落一个很规定艰的锚傲固长鸭度，紧以保耐证该机筋从东理论燥切断啦点起钓充分叨受力冒。T梁配筋虽图4.装配式咏主梁的让连接构书造通常在蚂设有端荷横隔梁旅和中横啦隔梁的怖装配式T形梁战桥中任，均咬借助侦横隔配梁的骡接头债使所萄有主快梁连撕接成窃整体涌。图示为售常用的喜中主梁谋横隔梁膨的构造春形式。为了简包化接头率的现场尺施工，复也可采领用螺栓拳接头，鸦此方法烦基本上谦与焊接跳接头相衰同，不暑同之处投是盖接数钢板不许用电焊呢，而是纯用螺栓调与预埋啄钢板连日接，因夺此钢板贡上要预绿留螺栓赢孔。中主向梁横隔梁悔构造3-隆3装配式鄙预应力易混凝土眉简支梁哭桥比较广厕泛的桥卵梁结构箱形式；跨径大伏于20米，耐目前呼可到65米；其发优展依社赖于除基本夸材料挡指标嘉，如竹使用勿高强帝轻质誓混凝旋土，绳高强县预应糠力，秃预应搁力工嘴艺、乐大吨夸位的吧张拉蔽设备胖，大丝式型安坐装设好备；横截俱面类尺型基饿本与乞钢筋哨砼简明支梁绝桥相买似，T型、I型、TT型截面，有滋时为害了提炭高单弱梁的阅抗扭孩刚度饲并减摄小截斑面，梳也可归采用剃箱型雕；最长比采用洁的是晓以纵渣向竖队缝划脂分的T梁，鉴伸于用预晋应力筋贴施加预槐应力的曾特点，婆可做成鞋横向也附分段的焦串连梁撤。一、陶构造料布置主梁间血距全部托采用1.6垮m，并刺根据变桥面劣净空搜和人阶行道贷的不渡同，痰在横冲截面才内相夫应采矮用5、6、7片主梁讽；对于疗大跨径忆预应力漠简支梁圣桥，1.洁6偏小，鉴应增大报梁距（1.泰8～2.夜3m）。T梁的梁寻肋下部赤通常加剪宽做成聚马蹄形忠，以便从钢丝束袋的布置报和满足波承受很雀大预应恼力的需籍要；为题配合钢然丝束的逃弯起及俊在梁端阁能布置辉钢丝束巷锚头和为安放张宗拉千斤裹顶，在巴靠近支眨点处腹绞板也要强加厚至难与马蹄墙同宽，筝加宽范尿围最好蒜达一倍义梁高（茫离锚固暗端），做这样就狗形成了沙沿纵向撕腹板厚脏度发生给变化，督马蹄部畜分也逐窃渐加高吓的变截眠面T梁。横隔首梁基斜本与玩钢筋赵砼梁遣相同山，但霜当主酒梁跨插度大衰，梁中较高们时，弯为减坐小重储量将盾横隔驻梁的总中部泼挖空然。T梁构造—立面、杯断面截面事特征形心轴蜜；核心距1）截面掌核心概座念2）轴向昌压力在呈上、下呀核心之战间移动唯，截面备不产生木拉应力预应中力T梁截秧面受繁力特造点预加折力阶狸段，虫上缘盘达到0应力；转运营阶冲段，截宋面下缘煎应力为0；Ny*e齿’=司Mg1;偏距e’抵消逮主梁铲自重彩，应摧在设窃计中质使截鸭面形秧心高碍一些著以增价大偏恒距；(Ny-△锄Ny)*绞(Ku+郊Ko)=婶Mg2+Mp；【哪△Ny—预应力尖损失】核心距K=Ku帐+K自o,反映运惧营阶段钥承载能恶力，K越大便越节锄省预监应力罢筋；截面脆效率蜡指标ρ=步K/没h米,一般在0.4姜5~~患0.5以上较畅经济普通死钢筋堡砼T梁与膊预应译力砼T梁的局抗力惕效应姥比较普通孙钢筋趣砼T梁◎钢筋眯合力纹（拉节应力链）中斧心与繁砼合盛力（钓压应斩力）稻中心英为“内上力偶柄距”；◎钢筋合暗力（拉块应力膀合力晶）【或砼较的压搞应力乖合力播、二捉者为牛一对驼平衡赵力】为“内力播”；◎“内力接偶距胳”、捷“骑内力聪”的哀乘积树构成抵抗弯份矩；◎识“内力为偶距臣”废基本府不变姑，“内垂力”支变化伟（不蛙同截滔面纵烘筋数犬量不勉同）自；◎以变沉化的“抵失抗弯看矩”来抵抗科荷载效蜡应。预应就力砼T梁◎预应线力筋制合力狼（压烦应力凝）中赵心的“偏温心距镰”【内力红偶距】。◎预应力亡筋合力（压米应力扬合力隐）为“偏圣心力库”；◎“偏心距访”、出“偏交心力”寺的乘积贵构成“预加亏弯矩”；◎僚“偏心距役”变化—预应力米筋弯起命，“偏心乌力”基梦本不变肆（弯起途角不同岸，有少茅量变化跌）。◎以变化认的“预加肿弯矩”来抵胖抗荷罚载效呼应。◎◎“预加弯篮矩”在不同概的阶段钟（或截雀面）芹，其效霸应不同反；◎◎在施工伏阶段（丝式梁端）背一部分葡是负效痒应；◎◎“预加惹弯矩狐”要获得怖更大的回正效应泄、避免铺过大的袋负效应幼，必须称使“偏心收距”欺的允许兼变化范淘围尽可锣能的大帖。◎◎使上、似下缘都壁不出现饼拉应力怪，“偏界心距”离只能在匀上、下猫核心之革内变化逃。即：上、盒下核提心距仪越大食，预腿应力茫筋越启好布咽置，珍效果熟越好匀。二、截犬面尺寸梁高一林般取高勒跨比1/1即5~1乱/25，随跨阶径增大芹取小值去，随梁睁数减少员取较大掘值；对巧于一般砍中等跨净径的预韵应力砼T梁，高捞跨比可尽取1/1要6~1毯/18。梁宽就一般1.舞6~搅~2汤.5表m，跨径理大取大副。肋宽一腹般由构奶造和施钳工要求更决定，僵实践中洽通常采肠用0.星18捎~0男.2鹊0m。主梁讨腹板抬下端百要扩盲大成个马蹄奏形，润做法济：宽横度约结为肋凯宽的2~未4倍，管画道保护闯层不小谷于6厘米婆；马较蹄全尸宽部性分高袜度加1/终2斜坡区茂高度约杀为（0.1未5~0留.2）h；斜坡无宜陡于45°；马腔蹄面崖积不塔宜少蚁于全魂截面森的10蔑%~宇20糠%，马蹄欲部分不判宜过高惧。三、衔装配字式预伤应力逆砼梁晒的配溜筋特洗点预应颗力砼衣梁内坛的配崖筋：传纵向队预应购力筋宾、架立栗钢筋棕、箍筋、水平雁分布平钢筋技、承受胜局部途应力孝的钢逃筋构造钢虹筋配筋特桶点纵向预版应力钢爽筋，尽抚可能采谅用后张灶法曲线锤布置，隔对抵抗闻弯距、辜剪力有绍利；考韵虑预应若力损失封弯起角绸不能太逆大；在跨镇中截给面，嘴尽可俊能使歪预应窑力重势心靠午下，伞满足炮构造微要求毛下，旷各束睡预应贸力筋马互相买靠近创，减拖小马脑蹄尺长寸；一般丢锚固唤在梁弊端腹位板，黎特殊征情况校顶板找可布鸡置；1.纵向预识应力筋殃的布置装配式夜后张预器应力砼晋简支T梁，在原跨中截数面，预康应力筋播均靠近额梁的下乞缘布置疾，在一鹅定区段崇后逐渐鼻弯起。预应力咬筋弯起林的曲线烘形状可膜以采用载圆弧形窃、抛物渗线或悬做链线三地种。预应航力筋争弯起恩的曲序率半马径，板当采检用钢垂丝束际、钢不绞线肌配筋蓬时不扮小于4m。预应力恰筋在横舱截面上湾的布置预除满足《桥规》规定返的构怒造要或求，父应尽百量相车互紧所密靠冰拢，奔以减让少下刺马蹄旦尺寸鞭，减莫轻自婆重，谦并在量保证聪梁底头保护铃层的胳前提塌下，灰尽量糟使预铺应力搜束筋做的重膊心靠颤下，燃以便宫获得疫较大辛的预复应力骑弯矩羞，从鸽而节锈省钢影筋。损此外摧，还何应将乎适量畏的预弊应力晨筋布捉置在盾腹板密中线巡寿处，丙以便慕弯起物。2.纵向预肥应力筋勿的锚固两种情骨形：在先张爱法梁中呀，钢丝叫或钢筋知主要靠瞧砼的握纠裹力锚胳固在梁乏体内在后张璃法梁中登，通过斑各类锚发具锚固部在梁端课或梁顶3.其他漠钢筋趟的布转置和钢筋享砼梁一陵样，要秩按规定倾的构造哈要求布塘置箍筋镜、架立挥筋和纵挥向水平础分布钢砌筋。由于多预应粱力砼皮梁肋捐承受绘的主脖拉应详力较巡寿