1、桥梁工程 (Bridge Engineering),授课人：王智超 土木工程与力学学院,第二篇 混凝土梁桥和刚架桥,第一章 混凝土简支梁桥的构造及设计,1-1 混凝土梁桥概述 1-2 简支板桥的构造及设计 1-3 简支肋梁桥构造及设计,第一节 混凝土梁桥概述,梁桥指结构在垂直荷载作用下，支座只产生 垂直反力而无推力的梁式体系桥的总称。,静力特性：简支梁式桥；连续梁桥；悬臂梁桥；T形刚架桥。 截面形式：板式梁桥；肋梁式梁桥；箱形梁桥。 预应力度：普通钢筋混凝土；部分预应力混凝土；全预应力混凝土梁桥。,架,架, 混凝土梁桥的优缺点,缺点：,自重大。 钢筋混凝土梁带裂缝工作。混凝土材料是抗拉性能极差
2、的一种材料，处于受拉区的混凝土容易出现裂缝。,一、混凝土梁桥的特点,造价低，可就地取材 耐久性好，混凝土耐久性好，耐高温 可塑性强，以按照设计意图做成各种形状的结构，例如适应线形的变化做成曲线桥。 刚度大 噪音小,优点：,预应力的作用。通过张拉预应力筋，使受拉区预先储备一定的压应力，在外力作用时，混凝土可不出现拉应力或不出现超过某一限值的拉应力。 全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝。 节省材料，提高桥梁的跨越能力。与钢筋混凝土梁桥相比，一般可节省钢材3040，跨径愈大节省愈多。 更适合于装配式桥梁。如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展，可根据需要在结构纵、横向和竖
3、向任意分段，施加预应力，即可集成理想的整体。,预应力混凝土梁桥的优点,1. 整体浇筑式就地浇筑的整体式钢筋混凝土梁桥，由于施工工期长，占用支架和模板多，而且施工受季节的影响大，使施工费用增加，因此一般只在运输困难的地区以一些特殊情况（如修建斜桥，弯桥及异形变宽桥）时才被采用。 2. 预制装配式可任意纵向、横向分缝。其最常用的经济合理跨径在20m以下，悬臂梁和连续梁适宜的跨径在6070m以下。,二、混凝土梁桥的施工方法,（1）纵向竖缝划分,（2）纵向水平缝划分组合式梁桥,（3）纵、横向竖缝划分串联梁,第二节 简支板桥的构造及设计,板桥的特点是建筑高度小、构造简单、施工方便，采用预制装配施工时，预
4、制构件重量小、架设方便。主要缺点是：跨径不宜过大。,板式截面根据其截面形式和施工方式可划分为：整体式矩形实心板、装配式板、装配整体组合式板、异形板。前三种板主要用于小跨度板式梁桥，包括简支板桥、连续板桥和斜板桥。异形板截面形式主要用于城市高架桥及跨度在2030m、桥面较宽的预应力混凝土连续板桥。,板桥横截面图,一、整体式板桥,常用跨径一般在8m以下，板厚与跨径之比一般为1/121/16，但10cm。 桥面宽度往往大于跨径，实际上双向受力状态。当桥面板宽较大时，除配置纵向的受力钢筋外，尚应计算配置板的横向受力钢筋。,行车道(人行道)内主钢筋直径应10mm(8mm)，间距应20cm，一般也7cm,
5、分布钢筋直径8mm(6mm)，间距20cm，并且在单位板长的截面配筋率0.1。 行车道板内主钢筋可在沿板高中心纵轴线的1/41/6计算跨径处按3045弯起。通过支点的不弯起的主筋，每米板宽内3根，并1/4的主钢筋截面积。,二、装配式简支板桥的构造,1）实心板梁桥,实心板截面形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大，是小跨径梁桥普遍采用的形式。一般采用钢筋混凝土，跨径小于8m，标准图的跨径为1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，8.0 。桥面净宽为净7和净9两种。适合于小跨径桥梁。,装配式板桥梁高与跨径比值,空心板截面形状较实心板复杂，整体刚度大，建筑高度小，但是顶板内需要配制钢
6、筋，同实心板一样是小跨径梁桥普遍采用的形式。空心板的顶板和底板厚度应8cm，空洞端部应予填封，以保证施工质量和承载的需要。,2）空心板梁桥,a)型和b)型为单孔，挖空率大，质量小，但顶板需配置横向受力钢筋来承担荷载的作用，其中a)型顶部略呈拱形，可以节省一些钢筋，但模板较复杂；c)型和d)型为双圆孔形，其中c)型为双圆孔，施工时可用无缝钢管(或充气囊)作芯模，但挖空率小，质量较大，d)型芯模则由两个半圆和两块侧模板组成，当板的厚度改变时，只需改变侧板高度即可。,跨径8m装配式空心板桥的构造图,装配式简支空心板吊装架设到位,先张法预应力混凝土空心板桥钢筋布置图（单位：cm，钢筋直径：mm）,空心
7、板梁桥的梁底仰视照片 （大水町中桥）,周口李贯河桥的空心板架设（16m）,3）装配式空心板桥的横向连接,装配式板桥板块之间必须采用横向连接构造以保证板块共同承受车辆荷载。常用的横向连接方式有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接。,（1）企口混凝土铰联接,企口混凝土铰接型式有圆形、菱形和漏斗形三种,实践证明：企口式混凝土铰能保证传递横向剪力，使各块板共同受力。,企口混凝土铰接型式,2）钢板焊接联接,由于企口混凝土铰需要现场浇筑混凝土，并需要混凝土强度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。,钢板连接构造(单位：cm),三、斜交板桥的构造,1）斜板桥的受力特点,荷载有向两支承边之间最
8、短距离方向传递的趋势。在较宽的斜板中部，其最大主弯矩方向(即在垂直于该方向的截面上没有扭矩)几乎接近与支承边正交。,斜板的最大主弯矩方向,用比拟连续梁的工作来描述各角点受力情况。在钝角B, C处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线; 在B, C点的反力也较大，锐角A,D点的反力较小，当斜交角与斜的宽跨比都较大时，锐角便有向上翘起的趋势。,比拟连续梁,2）斜板桥的构造,斜板桥的钢筋可按下列规定布置:,斜板桥钢筋布置, 整体式斜板桥,当斜交角15时，主筋平行于桥纵轴线方向布置;当15时，主筋宜垂直于板的支座轴线方向布置。 板的自由边上下应各设一条不少于3根平行于自由边的钢筋带，并用箍筋箍牢
9、。 钝角部位布置加强钢筋，其直径12mm，间距为1015cm，布置于钝角两侧11.5m边长的扇形面积内。,分布钢筋宜垂直于主筋方向设置，其直径8mm，间距20cm，配筋率0.1%。 在支座附近宜设平行于支座轴线的分布钢筋，或将分布钢筋向支座方向呈扇形分布，过渡到平行于支承轴线。, 装配式斜板桥,主筋可与桥纵轴线平行，其钝角部位的加强筋布置与整体式斜板桥相同。,第三节 简支肋梁桥的构造及设计,上部构造由主梁、横隔梁、桥面板、桥面构造等部分组成。可采用整体现浇和预制装配两种不向的方式进行施工。其中，装配式简支梁桥具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛，截面形式分为形、I形、T形和箱形。
10、 主梁是桥梁的主要承重结构； 横隔梁保证各根主梁相互结成整体，以提高桥梁的整体刚度； 主梁的翼缘构成桥面板，组成行车(人)平面承受车辆(人群)荷载的作用。,装配式梁简支梁横截面,一、整体式简支T形梁桥,1.优点：整体性好、刚度大、 易于做成复杂形状等。 2.截面型式：T梁，加次纵梁式T梁。,3.构造特点：梁高h：h/l = 1/81/16肋宽b：b/h = 1/61/7，且=16cm (以利于浇筑混凝土)桥面板厚度：跨中板厚h1不应小于10cm，根部厚度h0约为2535cm其它：承托长高比一般不大于3；梁肋底部可做成马蹄形,整体式梁桥横截面,二、装配式简支T梁桥,装配式钢筋混凝土T形梁桥概貌,
11、装配式简支T梁桥仰视照片,常用跨径8.020m,1、钢筋混凝土T形简支梁桥的构造布置, 主梁布置及构造,装配式简支梁桥主梁尺寸,注： 跨径较大时应取较小的比值，反之，则应取较大的比值； 主梁梁肋厚度在满足抗剪要求下可适当减薄； 梁肋端部2.05.0m范围内可逐渐加宽，以满足抗剪和安放支 座要求。, 横梁布置及构造,位置：必须设置端横隔梁；跨内的横隔梁宜每隔5.0m10.0m设置一道。 高度：通常将端横隔梁做成与梁同高。内横隔梁的高度一般为主梁梁肋高度的0.70.9倍。预应力梁的横隔梁常与马蹄的斜坡下端齐平。 厚度：一般为1518cm，并做成上宽下窄和内宽外窄的楔形。,一般为变厚度，端部较薄向根
12、部逐渐加厚。翼缘根部（与梁肋衔接处）厚度梁高的1/10，且14cm，边缘厚度10cm。, 桥面板构造（翼板）,常用的桥面板（翼板）横向连接有焊接接头和湿接接头两种。,桥面板钢筋布置图,装配式梁简支T梁横隔板构造,主钢筋 斜筋（弯起钢筋） 箍筋 翼板横向钢筋 架立钢筋 分布钢筋 水平纵向钢筋 支座下局部加强钢筋, 钢筋构造,主钢筋,应该保证至少两根并不少于1/5的纵向受力钢筋通过支承截面。 采用的两种布筋方式为：全部锚固在梁端，和部分锚固在梁端、部分锚固在梁体。 主筋的直径10mm，间距20cm。 垂直于主钢筋还应设置分布钢筋，直径8mm，间距20cm，截面配筋率0.1%。,主钢筋间横向净距和层
13、与层之间的竖向净距，当钢筋为三层及以下时，30mm并且钢筋直径;当钢筋为三层以上时，40mm并且钢筋直径的1.25倍。对于束筋，此处直径采用等代直径。,主要承受主拉应力，通常在近梁端部区域由纵向受力钢筋弯起而成； 也有专门的斜筋，用焊接或钢丝绑扎的方法和纵向受力钢筋连成整体。 弯起钢筋不得采用浮筋。 弯起钢筋的末端应留有锚固长度:受拉区20倍钢筋直径，受压区10倍钢筋直径，环氧树脂涂层钢筋增加25 % ; R235钢筋尚应设置半圆弯钩。,斜筋（弯起钢筋）,作用是承受部分主拉应力，固定纵向受力钢筋，保证梁截面内受拉区和受压区的联系。 间距1/2梁高和40cm。绑扎搭接接头范围内的箍筋间距，受拉时
14、5倍主钢筋直径且10cm; 受压时10倍主钢筋直径且20cm。在支座中心向跨径小于一倍梁高范围内，箍筋间距10cm。 直径8mm且1/4主钢筋直径，其配筋率,R235钢筋0.18%, HRB335钢筋0.12%。当梁有负弯矩区时，应采用闭合式箍筋；当同排内任一纵向受压钢筋离箍筋折角处的纵向钢筋的间距150mm或15倍箍筋直径两者中较大者，否则，应设复合箍筋。 相邻箍筋的弯钩接头，沿纵向其位置应交替布置。,箍筋,T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂的负弯矩。 在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。 板内主筋的直径10mm，每米板宽内5根。分布筋的直径6mm，间距25cm，面积
15、不少于主筋截面积的15，在有横隔梁的部位为30。,根据构造要求布置，用来架设箍筋，将各种钢筋扎成骨架。架立钢筋通常采用1014mm的钢筋。,翼板横向钢筋,架立钢筋,由于温度变化所引起梁的伸缩以及行车震动等影响，易使梁端或墩、台帽产生劈裂现象。 在梁端底层主钢筋的上、下侧各设一层68cm的钢筋网，以增加梁端混凝土的抗裂强度。,梁高大于1m时，沿梁高侧面呈水平方向布置，以防因混凝土收缩及温度变而引起的竖向裂缝。 一般上密下疏的固定在箍筋的外侧，直径一般采用810mm，间距一般采用1015cm。,支座下局部加强钢筋,水平纵向钢筋, 横向连接构造,a.刚性接头(钢板焊接接头),刚性接头既可承受弯矩，也
16、可承受剪力,b.铰接接头(扣环湿接头),铰接接头，只能承受剪力,钢板焊接接头,扣环式湿接头,吊装后T梁桥仰视照片,2、预应力钢筋混凝土简支T梁桥布置及构造,常用跨径2050m 主梁布置 梁距通常在1.82.5m之间 大跨度尽量增大梁距, 构造布置, 主要尺寸,主梁高1/141/25L,宽18 20cm 下马蹄占截面总面积的1020, 马蹄总宽度约为肋宽的24倍，并注意马蹄部分（特别是斜坡区），管道保护层60mm。, 钢筋构造,主梁受力钢筋为预应力筋,特点：主筋在跨中均靠近梁的下缘布置，以对混凝土施加的压力来抵消荷载引起的拉应力。,后张预应力混凝土构件预应力钢盘弯起的曲率半径,预应力束筋的布置形式，与桥梁结构体系、受力情况、构造形式、施工方法都有密切关系。后张法预应力混凝土简支梁中常用的预应力筋布置图a，束筋锚固在梁端；当梁跨径较大或梁高受限制时，可采用图b的形式布置，将部分力筋弯出梁顶，这样不仅有利于抗剪，而且在梁拼装完成后，在桥面上进行二次张拉，可防止梁上缘开裂。,对于预应力筋比较集中的下翼缘内必须设置闭合式或,螺旋形的加强箍筋，其间距不大于,在梁端附近（约一倍梁高）间距应为,箍筋,装配式预应力混凝土简支T梁的锚具构造（尺寸单位:mm）,锚具构造,
