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1、第五章混凝土简支梁桥第1页，共99页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 概述概述 一、混凝土梁桥按承重结构的静力体系可划分为：一、混凝土梁桥按承重结构的静力体系可划分为：简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。简支梁桥简支梁桥1 1、简支梁桥是静定结构，各跨单独受力，结构受力、简支梁桥是静定结构，各跨单独受力，结构受力比较单纯，不受支座变位等影响，适用于各种地质比较单纯，不受支座变位等影响，适用于各种地质情况，构造也较简单，容易做成标准化、装配式构情况，构造也较简单，容易做成标准化、装配式构件，制造、安装均较方便，是一种采用最广泛的梁件，制造、安装均较方便，是一种采用最
2、广泛的梁式桥。因此，它是目前我国公路桥梁中最常用的结式桥。因此，它是目前我国公路桥梁中最常用的结构形式。构形式。2 2、钢筋混凝土简支梁桥经济合理的常用跨径在、钢筋混凝土简支梁桥经济合理的常用跨径在20m20m以下，以下，大于大于20m20m时一般采用预应力混凝土结构。时一般采用预应力混凝土结构。第2页，共99页，编辑于2022年，星期三我国预应力混凝土简支梁桥的标准设计跨径在我国预应力混凝土简支梁桥的标准设计跨径在40m40m以内，以内，已建成的最大跨径达到已建成的最大跨径达到62m62m。世界上预应力混凝土简支梁。世界上预应力混凝土简支梁桥最大路径达桥最大路径达76m76m。一般来讲，跨径
3、超过。一般来讲，跨径超过50m50m后就不太经济后就不太经济了。了。连续梁桥连续梁桥 1 1、连续梁桥是上部结构由连续跨过三个以上支座的梁作为主、连续梁桥是上部结构由连续跨过三个以上支座的梁作为主要承重结构的桥梁，在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载要承重结构的桥梁，在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中最大正弯矩显著减小，因此用在较大跨径时将较作用，跨中最大正弯矩显著减小，因此用在较大跨径时将较简支梁经济。连续梁在每个墩台上沿桥纵向只需设一排支座，简支梁经济。连续梁在每个墩台上沿桥纵向只需设一排支座，桥墩宽度小，节省材料，而且梁桥墩宽度小，节省材料，而且梁 连续通过支座，接缝少，行车乎顺
4、。但连续梁为超静定结构，连续通过支座，接缝少，行车乎顺。但连续梁为超静定结构，支座变位将引起结构内力的变化，适用于地质良好的桥位处支座变位将引起结构内力的变化，适用于地质良好的桥位处第3页，共99页，编辑于2022年，星期三悬臂梁桥悬臂梁桥 悬臂梁桥是主梁长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬臂梁桥是主梁长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁，两端均悬出者称为双悬臀梁。对于悬出者称为单悬臂梁，两端均悬出者称为双悬臀梁。对于较长的桥，还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多较长的桥，还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多孔桥。在力学性能上，悬臂根部产生的负弯短减小了跨中孔桥。在力学性能上，
5、悬臂根部产生的负弯短减小了跨中正弯矩，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以节省材料用量。正弯矩，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以节省材料用量。悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。起附加内力。第4页，共99页，编辑于2022年，星期三第5页，共99页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 混凝土简支梁桥的构造混凝土简支梁桥的构造一、混凝土简支梁按建筑材料分为：一、混凝土简支梁按建筑材料分为：钢筋混凝土梁、预应钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、部分预应力混凝土梁等几类。力混凝土梁、部分预应力混凝土梁等几类。钢筋混凝土简支梁桥一般适用于
6、跨径为钢筋混凝土简支梁桥一般适用于跨径为16m16m以下的公路桥梁。以下的公路桥梁。预应力混凝土简支梁桥的跨越能力大一些，一般适用于预应力混凝土简支梁桥的跨越能力大一些，一般适用于50m50m以以下的公路桥梁。下的公路桥梁。混凝土简支梁按施工工艺分为：整体式和装配式混凝土简支梁按施工工艺分为：整体式和装配式(分片式分片式)两两大类。大类。整体式简支梁，其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁条整体式简支梁，其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁条件及架梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地件及架梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地浇筑；而装配式简支梁则是目前广泛采用的桥梁类型。浇筑；而装配
7、式简支梁则是目前广泛采用的桥梁类型。第6页，共99页，编辑于2022年，星期三混凝土简支梁按承重结构混凝土简支梁按承重结构(梁梁)的横截面形式可分为：板桥、的横截面形式可分为：板桥、肋梁桥和箱形梁桥。肋梁桥和箱形梁桥。二、混凝土简支板桥二、混凝土简支板桥 在所有的桥梁形式中，板桥因其建筑高度小、外形最在所有的桥梁形式中，板桥因其建筑高度小、外形最简单而久用不衰。板桥不单外部形状简单，而且内部一般简单而久用不衰。板桥不单外部形状简单，而且内部一般无需专门配置抗剪钢筋，只需按构造要求将部分主筋起，无需专门配置抗剪钢筋，只需按构造要求将部分主筋起，因而施工简单，模板和钢筋工程都较省。对于高等级公路因
8、而施工简单，模板和钢筋工程都较省。对于高等级公路和城市立交工程，板桥和城市立交工程，板桥(尤其是整体式板桥尤其是整体式板桥)又以极易满足又以极易满足斜、弯、坡以及斜、弯、坡以及s s形、喇叭形等特殊要求而受到重视。板形、喇叭形等特殊要求而受到重视。板桥的建筑高度小，适宜桥下净空受到限制的桥梁使用，既桥的建筑高度小，适宜桥下净空受到限制的桥梁使用，既可降低桥面高度，又可缩短引道长度。可降低桥面高度，又可缩短引道长度。第7页，共99页，编辑于2022年，星期三整体式简支板桥整体式简支板桥1 1总体构造总体构造 整体式板桥一般做成实体式等厚度的矩形截面，为了整体式板桥一般做成实体式等厚度的矩形截面，
9、为了减轻自重也可做成矮肋板式截面。城市高架桥的板桥可采减轻自重也可做成矮肋板式截面。城市高架桥的板桥可采用单波或双波用单波或双波 图图52d)52d)截面，与独柱墩配合使用，桥下截面，与独柱墩配合使用，桥下净空开阔，造型优美。整体式简支板的跨径一般为净空开阔，造型优美。整体式简支板的跨径一般为4 410m10m，板的厚度一般取跨径的，板的厚度一般取跨径的1 11611612323，随跨径增大，随跨径增大取用较小值。整体式板桥采用现浇施工，简支结构多应用取用较小值。整体式板桥采用现浇施工，简支结构多应用于单独一跨的情形，多跨时一般做成连续结构。于单独一跨的情形，多跨时一般做成连续结构。第8页，共
10、99页，编辑于2022年，星期三第9页，共99页，编辑于2022年，星期三 2 2钢筋构造钢筋构造 截面配筋应依据计算的纵、横弯矩来定，主钢筋直径截面配筋应依据计算的纵、横弯矩来定，主钢筋直径应不小于应不小于12mm12mm，间距应不大于，间距应不大于200mm200mm，一般也不宜小于，一般也不宜小于70mm70mm；由于汽车荷载在板边缘的分布范围比跨中小，因而；由于汽车荷载在板边缘的分布范围比跨中小，因而两侧各两侧各1 16 6板宽范围内的主筋宜较中间板带增加板宽范围内的主筋宜较中间板带增加1515。图。图为整体式简支板桥的构造图。其标准跨径为整体式简支板桥的构造图。其标准跨径6m6m，桥
11、面净宽，桥面净宽8.5m(8.5m(与路基同宽与路基同宽)，两边有，两边有0.25m0.25m的安全带，计算路径为的安全带，计算路径为5 569m69m，板厚，板厚320mm320mm，约为跨径的，约为跨径的1 11818。纵向主筋采用。纵向主筋采用2020，在跨径两端，在跨径两端l l41416 6的范围内呈的范围内呈3030弯起；分布弯起；分布钢筋采用钢筋采用1010，按单位板宽上主筋面积的，按单位板宽上主筋面积的1515配置。配置。第10页，共99页，编辑于2022年，星期三第11页，共99页，编辑于2022年，星期三 整体式简支板桥的桥面宽度往往大于跨径，因此，在整体式简支板桥的桥面宽
12、度往往大于跨径，因此，在荷载作用下，桥面板实际上是处于双向受力状态，即除荷载作用下，桥面板实际上是处于双向受力状态，即除板的纵向中部产全正弯矩外横向也产生较大的弯矩。板的纵向中部产全正弯矩外横向也产生较大的弯矩。当桥面板宽度较大时，除配置纵向的受力钢筋外，尚应当桥面板宽度较大时，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。在城市修建宽桥时，为了计算配置板的横向受力钢筋。在城市修建宽桥时，为了防止产生过大的横向弯矩以及温度变化和混凝土收缩引防止产生过大的横向弯矩以及温度变化和混凝土收缩引起的纵向裂纹，可以沿中线分开，做成两幅。起的纵向裂纹，可以沿中线分开，做成两幅。第12页，共99页，
13、编辑于2022年，星期三3 3整体式斜交板桥的受力特点与构造整体式斜交板桥的受力特点与构造 在桥梁建设中，由于桥位处的地形限制、或由于在桥梁建设中，由于桥位处的地形限制、或由于路线线形的要求而将桥梁做成斜交。斜交板桥的桥轴路线线形的要求而将桥梁做成斜交。斜交板桥的桥轴线与支承线的垂线呈某一夹角，此角称作斜交角线与支承线的垂线呈某一夹角，此角称作斜交角。斜板桥的受力状态是很复杂的，迄今尚无力学经典解斜板桥的受力状态是很复杂的，迄今尚无力学经典解答，多借助计算机以求得数值答，多借助计算机以求得数值解。为了对斜板桥的受解。为了对斜板桥的受力性能有个定性的了解，以便从构造上予以保证，这力性能有个定性的
14、了解，以便从构造上予以保证，这里只作简单介绍。里只作简单介绍。第13页，共99页，编辑于2022年，星期三第14页，共99页，编辑于2022年，星期三 斜板桥的受力与正交板桥相比，有其特别之处。理斜板桥的受力与正交板桥相比，有其特别之处。理论与试验表明，斜板在垂直荷载作用下，一般具有下列论与试验表明，斜板在垂直荷载作用下，一般具有下列特性：特性：(1)(1)荷载有向两支承边之间员短距离方向传递的趋势。荷载有向两支承边之间员短距离方向传递的趋势。如图所示，在较宽的斜板中部、其最大主弯矩方向如图所示，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即在垂直于该方向的截面上没有扭
15、矩)几乎接近与支承几乎接近与支承边正交。其次，无论对宽的或者窄的斜板，其两侧的主边正交。其次，无论对宽的或者窄的斜板，其两侧的主弯短方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线方弯短方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线方向偏转的趋势。向偏转的趋势。(2)(2)各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述。各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述。第15页，共99页，编辑于2022年，星期三如图所示，在斜板的如图所示，在斜板的“Z”“Z”形条带形条带ABCDABCD上上 各点的受力情况可以用三跨连续梁来比拟，在钝各点的受力情况可以用三跨连续梁来比拟，在钝角角B B、C C处产生较大的负弯矩，
16、其方向垂直于钝角的二处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线；同时在等分线；同时在B B、C C点的反力也较大，锐角点的反力也较大，锐角A A、D D点的点的反力较小，当斜交角与斜的宽跨比都较大时，锐角便反力较小，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。此时若固定锐角角点，势必导致有向上翘起的趋势。此时若固定锐角角点，势必导致板内有较大的扭矩。板内有较大的扭矩。第16页，共99页，编辑于2022年，星期三第17页，共99页，编辑于2022年，星期三(3)(3)在均布荷载作用下，当桥轴线方向的跨长相同在均布荷载作用下，当桥轴线方向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正板桥要小
17、，跨内纵向时，斜板桥的最大跨内弯矩比正板桥要小，跨内纵向最大弯矩或最大应力的位置，随斜交角最大弯矩或最大应力的位置，随斜交角的变大而由的变大而由中央向钝角方向移动。图表示在满布均布荷载时，跨中央向钝角方向移动。图表示在满布均布荷载时，跨内最大弯矩位置沿板宽的变化曲线，由图可知，当斜内最大弯矩位置沿板宽的变化曲线，由图可知，当斜交角交角在在1515以内时，可以近似地按正交板桥计算，以内时，可以近似地按正交板桥计算，因此公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范因此公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D622004)(JTG D622004)便作了这样的规定。便作了这样的规定。第18
18、页，共99页，编辑于2022年，星期三第19页，共99页，编辑于2022年，星期三(4)(4)在上述同样情况下，斜板桥的跨中横向弯矩比正在上述同样情况下，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥的要大，可以认为横向弯矩增大的量，相当于跨径桥的要大，可以认为横向弯矩增大的量，相当于跨径方向弯矩减小的量。方向弯矩减小的量。熟悉了斜板的工作性能以后，就可据以配置斜板熟悉了斜板的工作性能以后，就可据以配置斜板桥的钢筋。整体式斜板桥钢筋布置如图所示。当斜交桥的钢筋。整体式斜板桥钢筋布置如图所示。当斜交角角(板的支座轴线的垂直线与桥纵轴线的夹角板的支座轴线的垂直线与桥纵轴线的夹角)不大于不大于1515时，主筋可平行于桥
19、纵轴线方向布置。当斜交角时，主筋可平行于桥纵轴线方向布置。当斜交角大于大于15 15 时，主筋宜垂直于板的支承轴线方向布时，主筋宜垂直于板的支承轴线方向布第20页，共99页，编辑于2022年，星期三置，此时，在板的自由边上下应各设一条不少于置，此时，在板的自由边上下应各设一条不少于3 3根根主钢筋的平行于自由边的钢筋带，并用箍筋箍牢。在主钢筋的平行于自由边的钢筋带，并用箍筋箍牢。在钝角部位靠近板顶的上层，应布置垂直于钝角平分线钝角部位靠近板顶的上层，应布置垂直于钝角平分线的加强钢筋，在钝角部位靠近板底的下层，应布置平的加强钢筋，在钝角部位靠近板底的下层，应布置平行于钝角平分线的加强钢筋，加强钢
20、筋直径不宜小行于钝角平分线的加强钢筋，加强钢筋直径不宜小于于12mm12mm，间距，间距100100150mm150mm，布置于以钝角两侧，布置于以钝角两侧1.01.01.5m1.5m长为边长的扇形面积内。斜板的分布钢筋宜垂直长为边长的扇形面积内。斜板的分布钢筋宜垂直于主钢筋方向设置，其直径和间距的要求与正交板相于主钢筋方向设置，其直径和间距的要求与正交板相同。在斜板的支座附近宜增设平行于支承轴线的分布同。在斜板的支座附近宜增设平行于支承轴线的分布钢筋，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。平行于支承轴线。第21页，共99页，编辑
21、于2022年，星期三第22页，共99页，编辑于2022年，星期三装配式简支板桥装配式简支板桥 1 1总体构造总体构造 装配式简支板桥跨径一般为装配式简支板桥跨径一般为620m620m，按横截面形，按横截面形式分有实心板和空心板两种。式分有实心板和空心板两种。实心板一般使用跨径在实心板一般使用跨径在10m10m以下以下当跨径增大时，则宜采用空心板截面，钢筋混凝土当跨径增大时，则宜采用空心板截面，钢筋混凝土空心板桥目前适用范围在空心板桥目前适用范围在6 6一一13m13m预应力泥凝土空心预应力泥凝土空心板桥在板桥在820m820m。空心板能减轻自重，而且能充分合理。空心板能减轻自重，而且能充分合理
22、地利用材料。空心板的主要开孔形式有矩形、圆形、地利用材料。空心板的主要开孔形式有矩形、圆形、圆端形、菱形等，如图圆端形、菱形等，如图5858所示、其中所示、其中a)a)图和图和b)b)图为图为单孔单孔第23页，共99页，编辑于2022年，星期三挖空率大，质量轻，但顶板需配置横向受力钢筋，承挖空率大，质量轻，但顶板需配置横向受力钢筋，承担荷载的作用，其中担荷载的作用，其中a)a)图所示孔的顶部略呈拱形，可图所示孔的顶部略呈拱形，可以节省以节省些钢筋，但模板较复杂；些钢筋，但模板较复杂；c)c)因为双圆孔，施因为双圆孔，施工时可用无缝钢管工时可用无缝钢管(或充气囊或充气囊)作芯模，但挖空率小，作芯
23、模，但挖空率小，自重较重；自重较重；d)d)图芯模则由两个半圆和两块侧模板组图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。空成，当板的厚度改变时，只需改变侧板高度即可。空心板横截面的最薄处不得小于心板横截面的最薄处不得小于8cm8cm，以保证施工质量和，以保证施工质量和承载的需要。承载的需要。第24页，共99页，编辑于2022年，星期三第25页，共99页，编辑于2022年，星期三公路桥涵标准设计编制了公路桥涵标准设计编制了6m6m、8m8m、10m10m和和13m13m跨跨径的装配式钢筋混凝土简支空心板标准图，各跨径对径的装配式钢筋混凝土简支空心板标准图，各跨径对
24、应的预制板厚分别为应的预制板厚分别为0.4m0.4m、0.5m0.5m、0.6m0.6m和和0.7m 0.7m；还；还编制了编制了10m10m、13m13m、16m16m和和20m20m跨径的后张法装配式预应跨径的后张法装配式预应力混凝上简支空心板标准图，各跨径对应的预制板厚力混凝上简支空心板标准图，各跨径对应的预制板厚分别为分别为0.5n0.5n、0.6m0.6m、0.75m0.75m和和0.9m 0.9m。此外，还编制。此外，还编制了先张法装配式预应力混凝土简支空心板的标准图，了先张法装配式预应力混凝土简支空心板的标准图，路径有路径有10m10m。、。、13m13m和和16m16m三种。三
25、种。第26页，共99页，编辑于2022年，星期三2 2钢筋构造钢筋构造 下图为标推跨径下图为标推跨径8m8m的装配式钢筋混凝上空心板的的装配式钢筋混凝上空心板的中板截面和钢筋布置图，板全长中板截面和钢筋布置图，板全长7.96m7.96m。计算跨径。计算跨径7.70m7.70m。板厚。板厚400mm400mm，横截面采用双孔圆，半径，横截面采用双孔圆，半径180mm180mm，采用，采用C40C40混凝土预制。每块板底层配混凝土预制。每块板底层配8 8根根2525主筋，板顶面配置主筋，板顶面配置3 3根根8 8钢筋，用以承担剪力的箍筋钢筋，用以承担剪力的箍筋N5N5和和N6N6做成开口式，待立好
26、芯模后，再与其上的横向做成开口式，待立好芯模后，再与其上的横向钢筋钢筋N4N4扣绑扎组成封闭式的箍筋。扣绑扎组成封闭式的箍筋。第27页，共99页，编辑于2022年，星期三第28页，共99页，编辑于2022年，星期三第29页，共99页，编辑于2022年，星期三 装配式斜板桥的钢筋布置与正交板有所不同。下装配式斜板桥的钢筋布置与正交板有所不同。下图为斜交角图为斜交角3030时斜板的顶层、底层钢筋布置，其时斜板的顶层、底层钢筋布置，其余钢筋布置与正交板相同。余钢筋布置与正交板相同。第30页，共99页，编辑于2022年，星期三 图为标准跨径图为标准跨径16m16m的后张预应力混凝土简支空心的后张预应力
27、混凝土简支空心板的截面和预应力筋布置图。板高为板的截面和预应力筋布置图。板高为0.75m0.75m，采用，采用C40C40混凝土预制，两肋下部各布置混凝土预制，两肋下部各布置2 2束钢绞线，每束由束钢绞线，每束由6 6根根1515钢绞线组成。公路桥涵标准设计中采用钢绞线组成。公路桥涵标准设计中采用强度等级为强度等级为1570MPa1570MPa的钢绞线，目前工程中较多采用的钢绞线，目前工程中较多采用强度等级为强度等级为1860MPa1860MPa的钢绞线，在设计中作等效替换的钢绞线，在设计中作等效替换即可。在顶板和底板布置有即可。在顶板和底板布置有4848的纵向钢筋以增强板的的纵向钢筋以增强板
28、的抗裂性。箍筋在板端加密，以承受剪力。抗裂性。箍筋在板端加密，以承受剪力。第31页，共99页，编辑于2022年，星期三第32页，共99页，编辑于2022年，星期三3 3板间横向连接构造板间横向连接构造 装配式板桥板块之间必须采用横向连接构造，以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汽车荷载。常用的横向连接方式有保证板块共同承受汽车荷载。常用的横向连接方式有企口混凝土铰连接企口混凝土铰连接和和钢板焊接连接钢板焊接连接。企口混凝土铰企口混凝土铰，铰的上口宽度应保证插入式振捣器，铰的上口宽度应保证插入式振捣器能够伸人，铰的深度不应小于板厚的能够伸人，铰的深度不应小于板厚的2 23
29、 3。板块安装。板块安装就位后，在铰缝内用就位后，在铰缝内用C25C25到到C40C40细集料混凝土填实；如细集料混凝土填实；如果要使桥面铺装层也参与受力，也可以将预制板中的果要使桥面铺装层也参与受力，也可以将预制板中的钢筋伸出与相邻板的同种钢筋互相绑扎，再将它们浇钢筋伸出与相邻板的同种钢筋互相绑扎，再将它们浇筑在铺装层内。实践证明，企口式混凝土铰能保证传筑在铺装层内。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。递横向剪力，使各块板共同受力。第33页，共99页，编辑于2022年，星期三第34页，共99页，编辑于2022年，星期三 由于企口缝内的混凝土需要养护一段时间才能通由于
30、企口缝内的混凝土需要养护一段时间才能通车，当为了提前通车而需要加快工程进度时也可采用车，当为了提前通车而需要加快工程进度时也可采用钢板连接。具体做法是预制时将一钢板预埋于装配板钢板连接。具体做法是预制时将一钢板预埋于装配板的顶部，板块安放就位后，焊接一块钢盖板在相邻两的顶部，板块安放就位后，焊接一块钢盖板在相邻两板块的预埋钢板上。连接构造的纵向中距通常为板块的预埋钢板上。连接构造的纵向中距通常为0.800.801.50cm1.50cm，跨中部分布置较密，向两端支点处逐，跨中部分布置较密，向两端支点处逐渐减疏。此方式连接较松散，较少采用。渐减疏。此方式连接较松散，较少采用。第35页，共99页，编
31、辑于2022年，星期三三、混凝土简支肋梁桥三、混凝土简支肋梁桥 肋梁桥因其在横截面上具有明显的肋形结构而得名。肋梁桥因其在横截面上具有明显的肋形结构而得名。其受力明确，充分利用了混凝土抗压和钢筋抗拉的特征，其受力明确，充分利用了混凝土抗压和钢筋抗拉的特征，施工也较方便，是中、小跨径梁桥中应用最广泛的桥型。施工也较方便，是中、小跨径梁桥中应用最广泛的桥型。简支肋梁桥常用截面形式有简支肋梁桥常用截面形式有T T形和形和I I形。形。1 1T T形梁桥形梁桥 如图所示，从图中可以看出，简文肋梁桥的上部构如图所示，从图中可以看出，简文肋梁桥的上部构造由主梁造由主梁(梁肋、翼缘板梁肋、翼缘板)、横隔梁、
32、横隔梁(中横隔梁、端横隔梁中横隔梁、端横隔梁)、桥面结构桥面结构(桥面铺装、防水层、人行道、栏杆等桥面铺装、防水层、人行道、栏杆等)部分组成。部分组成。主梁是桥梁的主要承重结构，由梁肋和冀板组成。主主梁是桥梁的主要承重结构，由梁肋和冀板组成。主梁的上翼缘既是主梁的一部分，又联合构成桥面板，承受梁的上翼缘既是主梁的一部分，又联合构成桥面板，承受汽车和人群荷载的作用。汽车和人群荷载的作用。第36页，共99页，编辑于2022年，星期三横隔梁的作用是保证各根主梁相互联结成整体，共横隔梁的作用是保证各根主梁相互联结成整体，共同承受荷载。同承受荷载。第37页，共99页，编辑于2022年，星期三第38页，共
33、99页，编辑于2022年，星期三整体式简支肋梁桥整体式简支肋梁桥 常用的整体式简支常用的整体式简支T T形梁桥，如图所示。在保证形梁桥，如图所示。在保证抗剪、稳定的条件下，主梁的肋宽约为梁高的抗剪、稳定的条件下，主梁的肋宽约为梁高的1 16 6一一1 17 7，但不宜小于，但不宜小于140140，以利于浇筑混凝土；当肋宽，以利于浇筑混凝土；当肋宽有变化时，其过渡段长度不小于有变化时，其过渡段长度不小于1212倍肋宽差。主梁高倍肋宽差。主梁高度通常为跨径的度通常为跨径的1 1818166。为了减小桥面板的跨。为了减小桥面板的跨径径(一般限制在一般限制在23m23m之内之内)，还可以在两根主梁之间
34、，还可以在两根主梁之间设置次纵梁，如图所示。钢筋混凝土设置次纵梁，如图所示。钢筋混凝土T T形梁因配筋多形梁因配筋多采用焊接钢筋骨架，故梁肋为矩形截面。预应力混凝采用焊接钢筋骨架，故梁肋为矩形截面。预应力混凝土土T T形梁为布置预应力筋和提高配筋率，梁肋下部做形梁为布置预应力筋和提高配筋率，梁肋下部做成马蹄形，马蹄形斜面一般为成马蹄形，马蹄形斜面一般为4545；肋端部宽度尚应；肋端部宽度尚应满足预应力锚具布置的要求，一般加宽至与马蹄同宽。满足预应力锚具布置的要求，一般加宽至与马蹄同宽。第39页，共99页，编辑于2022年，星期三整体式简支梁桥桥面板的跨中板厚不应小于整体式简支梁桥桥面板的跨中板
35、厚不应小于100mm100mm。桥面板与梁肋衔接处一般都设置承托结构，承托长高桥面板与梁肋衔接处一般都设置承托结构，承托长高比一般不大于比一般不大于3 3。为加强整体性，必须设置端横隔。为加强整体性，必须设置端横隔梁，而且每隔梁，而且每隔l0ml0m需加设中间横隔梁。需加设中间横隔梁。第40页，共99页，编辑于2022年，星期三(二二)预制装配式简支肋梁桥预制装配式简支肋梁桥 装配式装配式T T形梁桥是使用最为普遍的肋梁桥的结构形形梁桥是使用最为普遍的肋梁桥的结构形式，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便。下式，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便。下图是常见的装配式图是常见的装配式T T
36、形梁横截面。形梁横截面。第41页，共99页，编辑于2022年，星期三1 1主梁构造主梁构造 钢筋混凝土钢筋混凝土T T形简支梁常用于不大于形简支梁常用于不大于16m16m的跨径范的跨径范围，更大跨径宜采用预应力混凝土围，更大跨径宜采用预应力混凝土T T形简支梁，不过形简支梁，不过其标准跨径不宜大于其标准跨径不宜大于50m50m。主梁梁肋的厚度要求与整体式主梁梁肋的厚度要求与整体式T T形梁类同。当主形梁类同。当主梁间距小于梁间距小于2m2m时，梁助时，梁助船做成全长等厚度；主梁间船做成全长等厚度；主梁间距大于距大于2m2m时，梁肋端部时，梁肋端部2.02.0一一5.0m5.0m范围内可逐渐加范
37、围内可逐渐加宽，以满足抗剪和安放支座要求。对于预应力主梁梁宽，以满足抗剪和安放支座要求。对于预应力主梁梁肋，肋下部同样应做成马蹄形，如图所示。肋，肋下部同样应做成马蹄形，如图所示。第42页，共99页，编辑于2022年，星期三 主梁间距一般在主梁间距一般在1.62.5m1.62.5m之间，过去较多采用之间，过去较多采用1.6m1.6m。公路桥涵设计图中装配式钢筋混凝土。公路桥涵设计图中装配式钢筋混凝土T T形梁形梁(JT(JTGQS 02584)GQS 02584)和装配式须应力混凝土简支梁和装配式须应力混凝土简支梁(JT(JTGQS 02483)GQS 02483)采用的主梁间距均为采用的主梁
38、间距均为2 22m2m，其预，其预制宽度为制宽度为1.6m1.6m，吊装后铰缝宽为，吊装后铰缝宽为600600，如图，如图5 515c)15c)所示。对于跨径较大的结构，加大主梁间距，减所示。对于跨径较大的结构，加大主梁间距，减少主梁片数更为经济合理，当吊装质量允许时，主梁少主梁片数更为经济合理，当吊装质量允许时，主梁间距采用间距采用1.82.2m1.82.2m为宜为宜。第43页，共99页，编辑于2022年，星期三 下图是一根标准跨径下图是一根标准跨径20m20m的钢筋混凝土的钢筋混凝土T T形梁主梁形梁主梁钢筋骨架构造图，每根梁内主筋为钢筋骨架构造图，每根梁内主筋为8 8根根32HR3353
39、2HR335级级钢筋。其中最下层的钢筋。其中最下层的4 4根根N1N1钢筋将通过梁端支承中钢筋将通过梁端支承中心，其余心，其余8 8根则按梁的抗剪要求从不同位置弯起。设根则按梁的抗剪要求从不同位置弯起。设在梁顶部的仍在梁顶部的仍2 2架立钢筋在梁端向下弯并与主筋架立钢筋在梁端向下弯并与主筋N1N1相相焊接。箍筋采用的焊接。箍筋采用的140mm140mm，但在支座附近加倍。附，但在支座附近加倍。附加斜筋采用加斜筋采用16HRB33516HRB335，其具体位置要通过计算确，其具体位置要通过计算确定。防收缩钢筋采用定。防收缩钢筋采用4848钢筋，按下密上疏的要求布钢筋，按下密上疏的要求布置。所有钢
40、筋的焊缝均为双面焊。置。所有钢筋的焊缝均为双面焊。第44页，共99页，编辑于2022年，星期三第45页，共99页，编辑于2022年，星期三图图517517是标准跨径是标准跨径25m25m的装配式预应力混凝土的装配式预应力混凝土T T形主形主梁的一般构造和预应力筋布置示意图。计算跨径为梁的一般构造和预应力筋布置示意图。计算跨径为24.2m24.2m，预制梁用，预制梁用C40C40混凝土，每片梁配混凝土，每片梁配8 8束束24245 5的钢的钢丝束，钢丝标准强度为丝束，钢丝标准强度为1570MPa1570MPa。第46页，共99页，编辑于2022年，星期三第47页，共99页，编辑于2022年，星期
41、三第48页，共99页，编辑于2022年，星期三第49页，共99页，编辑于2022年，星期三第50页，共99页，编辑于2022年，星期三第51页，共99页，编辑于2022年，星期三第52页，共99页，编辑于2022年，星期三第53页，共99页，编辑于2022年，星期三第54页，共99页，编辑于2022年，星期三第55页，共99页，编辑于2022年，星期三第56页，共99页，编辑于2022年，星期三第57页，共99页，编辑于2022年，星期三第58页，共99页，编辑于2022年，星期三第59页，共99页，编辑于2022年，星期三第60页，共99页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 桥面板桥面板
42、(行车道板行车道板)的计算的计算第61页，共99页，编辑于2022年，星期三第62页，共99页，编辑于2022年，星期三第63页，共99页，编辑于2022年，星期三二、车辆荷载在板上的分布二、车辆荷载在板上的分布 作用在桥面上的车辆荷载的车轮压力，通过桥面作用在桥面上的车辆荷载的车轮压力，通过桥面铺装层扩散分布在钢筋混凝土板面上，由于板的计算铺装层扩散分布在钢筋混凝土板面上，由于板的计算跨径相对于轮压的分布宽度来说不是很大，故在计算跨径相对于轮压的分布宽度来说不是很大，故在计算中应将轮压作为分布荷载来处理，以免造成较大的计中应将轮压作为分布荷载来处理，以免造成较大的计算误差，增加桥面板的材料用
43、量。算误差，增加桥面板的材料用量。车辆荷载的车轮着地面实际接近于椭圆，为简化车辆荷载的车轮着地面实际接近于椭圆，为简化计算亦假定为计算亦假定为“a“a2 2bb2 2”的矩形，以的矩形，以a a2 2记作车轮沿行车记作车轮沿行车方向的着地长度，以方向的着地长度，以b b2 2记作车轮的宽度。车辆荷载的记作车轮的宽度。车辆荷载的a a2 2和和b b2 2值可以从公路规范中查得。值可以从公路规范中查得。第64页，共99页，编辑于2022年，星期三第65页，共99页，编辑于2022年，星期三第66页，共99页，编辑于2022年，星期三 作用在混凝土或沥青混凝土铺装面层上的车轮荷作用在混凝土或沥青混
44、凝土铺装面层上的车轮荷载，偏安全地假定以呈载，偏安全地假定以呈4545角扩散分布于混凝土板面角扩散分布于混凝土板面上，如图所示。则最后作用于混凝土桥面板顶面的矩上，如图所示。则最后作用于混凝土桥面板顶面的矩形荷载压力的边长为：形荷载压力的边长为：第67页，共99页，编辑于2022年，星期三第68页，共99页，编辑于2022年，星期三 当车辆荷载作用于桥面板上时，作用于板面上的当车辆荷载作用于桥面板上时，作用于板面上的局部分布荷载为：局部分布荷载为：式中：式中：P P轮轮轮重，为汽车轴重轮重，为汽车轴重P P的的1/21/2故上式也可以写成故上式也可以写成第69页，共99页，编辑于2022年，星
45、期三三、有效工作宽度三、有效工作宽度 当荷载以当荷载以a a1 1bb1 1的分布面积作用在板上时、板除的分布面积作用在板上时、板除了沿计算跨径了沿计算跨径x x方向产生挠曲变形方向产生挠曲变形x x外，沿垂直于计外，沿垂直于计算跨径的算跨径的y y方向也必然发生挠曲变形方向也必然发生挠曲变形y y。这说明在车。这说明在车辆荷载作用下不仅使直接承压宽度为辆荷载作用下不仅使直接承压宽度为a a1 1的板条受力，的板条受力，其邻近的板也参与工作，共同承受车轮荷载所产生的其邻近的板也参与工作，共同承受车轮荷载所产生的弯矩。弯矩。第70页，共99页，编辑于2022年，星期三第71页，共99页，编辑于2
46、022年，星期三为了计算方便，设想以宽度为为了计算方便，设想以宽度为a a的板均匀承受车轮荷载产生的板均匀承受车轮荷载产生的总弯矩的总弯矩 图图531b)531b)，即，即则得弯矩图形的换算宽度为则得弯矩图形的换算宽度为第72页，共99页，编辑于2022年，星期三 规范基于大量的理论研究，对板的有效工作宽度规范基于大量的理论研究，对板的有效工作宽度作了如下规定：作了如下规定：1 1单向板的荷载有效分布宽度单向板的荷载有效分布宽度(1)(1)荷载在跨径中间荷载在跨径中间对于单独一个车轮荷载有效分布宽度为：对于单独一个车轮荷载有效分布宽度为：式中：式中：LL两梁肋之间板的计算跨径两梁肋之间板的计算
47、跨径 其余符号意义其余符号意义同前。同前。第73页，共99页，编辑于2022年，星期三计算弯矩时，计算弯矩时，计算剪力时，计算剪力时，其中其中L L0 0为板的净跨径，为板的净跨径，t t为板的厚度，为板的厚度，b b为梁肋宽度。为梁肋宽度。第74页，共99页，编辑于2022年，星期三对于几个靠近的相同车轮荷裁，如按上式计算所得对于几个靠近的相同车轮荷裁，如按上式计算所得各相邻荷载的有效分布宽度发生重叠时，则：各相邻荷载的有效分布宽度发生重叠时，则：第75页，共99页，编辑于2022年，星期三(2)(2)荷载在板的支承处荷载在板的支承处第76页，共99页，编辑于2022年，星期三(3)(3)荷
48、载靠近板的支承处荷载靠近板的支承处 这就是说，荷载由支点处向踌中移动时，相应的有效这就是说，荷载由支点处向踌中移动时，相应的有效分布宽度对近似地按分布宽度对近似地按4545线过渡。根据以上所述，对于不同线过渡。根据以上所述，对于不同荷载位置时单向板的有效分布宽度图形如图所示。荷载位置时单向板的有效分布宽度图形如图所示。第77页，共99页，编辑于2022年，星期三2 2悬臂板的荷载有效分布宽度悬臂板的荷载有效分布宽度 悬臂板在荷载作用下除了直接受载的板条外，相悬臂板在荷载作用下除了直接受载的板条外，相邻板条也发生挠曲变形而承受部分弯矩。沿悬臂根部邻板条也发生挠曲变形而承受部分弯矩。沿悬臂根部在宽
49、度在宽度(y)(y)方向各板条的弯矩分布如图所示。根据弹方向各板条的弯矩分布如图所示。根据弹性板理论分析，当板端作用集中力性板理论分析，当板端作用集中力P P时，受载板条的时，受载板条的最大负弯矩最大负弯矩 而荷载引起的总弯矩而荷载引起的总弯矩为为M M0 0一一PLPL0 0。因此，按最大负弯短值换算的有效工作。因此，按最大负弯短值换算的有效工作宽度为：宽度为：第78页，共99页，编辑于2022年，星期三 可见，悬臂板的有效工作宽度接近于可见，悬臂板的有效工作宽度接近于2 2倍悬臂长倍悬臂长度，也就是说，荷载可近似地按度，也就是说，荷载可近似地按4545角向悬臂板支承角向悬臂板支承处分布处分
50、布第79页，共99页，编辑于2022年，星期三我国公路桥规对悬臂板规定的荷载有效分布宽度为：我国公路桥规对悬臂板规定的荷载有效分布宽度为：第80页，共99页，编辑于2022年，星期三第81页，共99页，编辑于2022年，星期三四、内力计算四、内力计算1 1多跨连续单向板的内力多跨连续单向板的内力(1)(1)弯矩计算弯矩计算 从构造上看，行车道板与主梁梁肋是整体连接在从构造上看，行车道板与主梁梁肋是整体连接在一起的，因此当板上有荷载作用时会促使主梁也发生一起的，因此当板上有荷载作用时会促使主梁也发生相应的变形，而这种变形又影响到板的内力。如果主相应的变形，而这种变形又影响到板的内力。如果主梁的抗