钢筋溷凝土梁式桥.pptx

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1、1第一节第一节 桥面构造桥面构造第1页/共67页2桥面铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、照明灯柱、伸缩缝 横剖面示意图横剖面示意图第2页/共67页3n 作用：防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分散作用。n 材料：水泥混凝土、沥青混凝土(510cm)沥青表面处治、泥结碎石(1020cm)一、桥面铺装（桥面保护层）第3页/共67页42cmC30防水混凝土8cm桥面铺装示意桥面铺装示意图图第4页/共67页5v桥面铺装一般不作受力计算，但其重量需计入永久作用中；v如果在施工中能确保混凝土铺装层与行车道板紧密结合成整体,则铺装层混

2、凝土（除去磨耗层12cm厚外）可以计算在行车道的厚度内和行车道板共同受力。v混凝土的标号应不低于桥面板的混凝土标号；v为使水泥砼铺装层具有足够的强度和整体性，一般要在混凝土中设置直径为68mm的钢筋网。注意的几个问题：第5页/共67页6二、桥面防水、排水设施 防水设施v采用防水混凝土；v贴式防水层 “三油二毡”，厚12cm。在桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；桥面横向两侧应伸过缘石底面，从人行道与缘石砌缝里向上叠起10cm。第6页/共67页7排水设施v桥面纵坡2%，桥长50m，可不设泄水管v桥面纵坡2%，桥长50m，每隔1215m设一个泄水管v桥面纵坡2%，每隔68m设一

3、个泄水管泄水管：过水面积不小于23cm2/m2；桥两侧对称或交错排列；距缘石距离不大于50cm。第7页/共67页8在人行道下面设置泄水管第8页/共67页9三、伸缩缝 保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩、徐变等影响下能自由变形 使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞 减小车辆通过的噪音第9页/共67页10第10页/共67页11人行道一般高出行车道0.250.35m，顶面一般铺设20mm厚的水泥砂浆或沥青砂浆作为层面，并作成内倾桥面的排水横坡，坡度1%左右。四、人行道（安全带）悬臂板作为人行道板整体搁置式预制人行道第11页/共67页12v不设人行道的桥上，两边应设高度为0.25m、宽度不小

4、于0.25m的安全带。v安全带可做成预制块件或与桥面铺装层一起现浇。v现浇的安全带宜每隔2.5m3.0m断开，以免参与主梁受力而破坏。第12页/共67页13栏杆是保护行人安全的设施，要求坚固耐用；同时有艺术性；常用混凝土、钢筋混凝土、钢、铸铁等材料制作，其高度一般为0.81.2m（标准设计为1.0m），栏杆间距为1.62.7m（标准设计为2.5m）。五、栏杆 （安全护栏）第13页/共67页14钢筋混凝土墙式护栏第14页/共67页15组合式桥梁护栏第15页/共67页16第二节第二节 板桥和装配式板桥和装配式T T形梁桥构造形梁桥构造梁式桥的主要承重结构为板或梁。一、板桥的构造 预制装配式 实心板

5、，跨径一般小于8m，厚0.160.36m 空心板，跨径613m，厚0.40.8m；如采用预应力结构，跨径820mn 现浇整体式 跨径一般小于 8 m,板厚取（1/121/16）l 第16页/共67页17 实心板空心板 钢筋混凝土预应力混凝土优点：构造简单，施工方便，建筑高度小。缺点：受拉区的混凝土不能充分发挥作用，反而增大了结构的自重，当跨度稍大时就显得笨重而不经济。第17页/共67页18第18页/共67页19二、装配式 T T 形梁桥的构造 桥跨大于810m 时，常采用装配式T形梁桥；优点：制造简单，整体性好，接头也方便；组成：主梁、主梁翼板（桥面板）、横隔板；主梁间距一般为1.52.2m，

6、高度为（1/81/16)l，肋宽约为梁高1/61/7),不小于16cm。第19页/共67页20横隔板 高度约为主梁高度的 3/4，或与主梁同高；厚1215cm，间距 2.55.0 m第20页/共67页21第21页/共67页22T梁的钢筋布置第22页/共67页23第三节第三节 钢筋混凝土梁式桥内力计算钢筋混凝土梁式桥内力计算 掌握 荷载横向分布系数的概念；掌握 铰接板(梁)法的基本原理和方法；熟悉 横向分布系数沿桥跨的变化规律；掌握 车道荷载内力计算的方法。基本要求：第23页/共67页24n 受力特点：双向受力结构，外荷载由所有板块共同承担，每块板承担的值不同。n 应如何合理确定各板的 设计荷载

7、第24页/共67页25n 设计时若能按荷载的最不利位置找出受力最大的板块，则依此设计就能保证每块板的承载力。这样就将双向受力的复杂结构简化为单向受力的简支梁（板），设计工作能大大简化。n 由于外荷载是动荷载，并且类型、位置多变，想求受力最大的板块是很复杂的。n 由结构力学可知，采用影响线可以使工作简化。（纵向影响线解决了纵向移动荷载的最不利加载位置问题）第25页/共67页26简支梁的弯矩影响线和剪力影响线跨中截面的弯矩影响线：支座截面的剪力影响线：第26页/共67页27一、荷载横向分布影响线v当桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参与工作的程度不同。v对多主梁 梁桥，荷载横向分布就是指：作用在桥

8、上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配，或者说各主梁如何分担汽车荷载。v下面采用铰接板（梁）法来简化分析 当某块板受到荷载 P 作用时板块间的传力情况。第27页/共67页28铰接板（梁）法 对用现浇混凝土纵向企口缝连结的装配式板桥和无中间横隔板的T形梁桥，由于块件之间有一定的横向连接构造，但连结刚性又很薄弱，可采用铰接板(梁)法来讨算横向分布系数。其基本假定是：铰仅传递竖向剪力，略去横向弯矩、纵向剪力和法向力；桥上的荷载近似地用沿桥跨连续分布的正弦等效荷载 来代替。略去材料泊松比的影响。第28页/共67页29n 取跨径中央峰值处一单位长度的横向板带分析，如下图所示。利用相邻板在铰缝处的竖向相对位

9、移为零的变形协调条件，可以求得Q1Q4。铰接板（梁）法第29页/共67页30n 把各板的值按比例描绘在各板的下方，并以光滑曲线相连接，就得到：桥梁横截面方向上的各板块所受荷载的变化曲线。n 若结构形式、支承条件、材料性质等均不发生改变，按位移互等定理可知:该曲线即为板3的荷载横向分布影响线。图1 P=1作用在3号板时的荷载横向分布曲线第30页/共67页31桥面净宽小于7米时，按 单车道布载。应该如何布载？第31页/共67页32mc称为构件i的荷载横向分布系数。它表示构件i所承担的最大荷载与车辆轴压力p的比值。轴压p，轮压p/2；按图示最不利位置布载，则1号板所受最大荷载为：第32页/共67页3

10、3n 对于由不同数量板构成的桥面板，各板块中部的荷载横向分布影响线坐标目前已有现成表格可查。教材PP.102表2-1为7根主梁的情况,表中值为小数点后的三位数字。第33页/共67页34为梁中距 或 板宽度。表中影响线参数实质是板的抗弯惯性矩 I 与抗扭惯性矩 IT 的比值，公式为：第34页/共67页35 铰接板荷载横向分布影响线 9-1第35页/共67页36 在桥跨纵向的不同位置，板（梁）间传递竖向剪力的 效果是否相同？（跨中、支座）沿桥跨纵向，横向分布系数 mc 如何确定?荷载横向分布系数 沿桥跨的变化情况 当计算简支梁最大弯矩时，由于跨度内横向分布系数变化不大，一般可取不变的mc进行计算。

11、第36页/共67页37 计算主梁剪力时，需考虑从m0到 mc的变化。近似做法：计算铰接梁左端或左半跨L/8、L/4剪力时，在无横梁或仅有一根中横梁的T形梁，从桥左端到L/4处的m按斜线变化，其余取mc。当有多横梁时，从左桥端到邻近第一根内横梁m为斜线，其余取mc。第一根内横梁位置第37页/共67页38公路桥涵设计通用规范JTG D602004n 当桥梁计算跨度大于150m时，应按规范规定进行纵向折减。多车道横向折减系数第38页/共67页39主梁截面由车道荷载产生的内力 按下式计算：二、板（梁）活载内力计算式中：S 所求截面的弯矩或剪力;多车道横向折减系数mi 沿桥纵向与荷载位置对应的横向分布系

12、数；影响线图形面积；yk 沿桥纵向与荷载位置对应的弯矩或剪力影响线纵坐标值；第39页/共67页40n 为简化，习惯上常将沿桥跨分点作用的横隔梁重量、沿桥横向变厚度分布的铺装层重量、以及作用于两侧的人行道和栏杆等重量,均匀分摊给各主梁（板）承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算恒载是简单的均布荷载。n 若为了计算精确,也可根据施工安装情况，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重量像活载计算那样,按荷载横向分布的规律进行分配。三、板（梁）恒载内力计算第40页/共67页41设计基本资料1.跨径：标准跨径8.0m，计算跨径7.69m；2.荷载：公路级；人群荷载 3kN/m2；3.桥面净宽：行车道净宽7.0m

13、，人行道宽20.75m。4.主要材料：混凝土：预制块件及桥面铺装采用C30，填接缝采用C30小石子混凝土。钢筋：直径12mm用HRB335钢筋(级)，直径12mm用R235钢筋(级)。第四节第四节 计算示例计算示例第41页/共67页42设设 计计 基基 本本 步步 骤骤v一、横截面布置v二、荷载横向分布系数的计算 跨中截面（根据值查表影响线）支点截面 v三、作用效应计算（最大弯矩、最大剪力）永久作用：行车道板及铺装、人行道板及栏杆等 可变作用：汽车、人群荷载 作用效应组合第42页/共67页43v四、截面设计v五、挠度计算v六、裂缝宽度验算v七、施工阶段的应力验算第43页/共67页44 桥面横坡

14、由墩台支承面形成。行车道板预制块件厚36cm，每块宽99cm；水泥混凝土铺装厚7cm(其中4cm计入行车道板有效厚度内，3cm作为磨耗层)，沥青表面处治厚2cm。一、横截面布置第44页/共67页45 本桥系横向铰接，按铰接板法计算。二、荷载横向分布系数的计算（一）跨中荷载横向分布系数1.刚度参数计入4cm厚的铺装层厚度，板的有效厚度为40cm。每块板的抗弯惯性矩（按矩形板计算）：第45页/共67页46抗扭惯性矩：（注：为矩形截面扭转惯性矩的计算系数，根据b/h的值查教材PP.108 表2-2 确定。）板的刚度参数：第46页/共67页472.荷载横向分布影响线 按横向9块板、刚度参数=0.033

15、1，查“铰接板桥荷载横向分布影响线表”，得到1号5号各板块的横向影响线坐标值，绘制成影响线图。1 1号板 荷载横向分布影响线荷载横向分布系数计算？第47页/共67页48 第2、3号板的横向最不利载位同1号板，4、5号板的横向最不利载位如下图:第48页/共67页493.各板的 跨中 荷载横向分布系数板板号号横向分布系数横向分布系数汽车汽车人群人群人行道板人行道板10.2270.3070.31320.2410.2530.25330.2500.1990.19540.2550.1660.16350.2520.1540.152第49页/共67页50v为设计和施工方便，各矩形板设计成统一规格，同时考虑到人

16、群荷载与汽车荷载效应相组合，因此，跨中和 L/4 处的荷载横向分布系数偏安全地取下列数值：第50页/共67页51 复习1.什么叫荷载横向分布系数？2.如何采用铰接板法计算装配式简支板桥跨中 截面的荷载横向分布系数？n 铰接板法的主要步骤：n 荷载横向分布系数:计算简支板的截面抗弯惯性矩I、抗扭惯性矩IT和刚度参数；根据刚度参数，查铰接板i的荷载横向分布影响线竖坐标 ，绘制荷载横向分布影响线图形；对于板i，按最不利载位进行加载，各载位处影响线纵坐标之和为 。则：第51页/共67页52 1.汽车荷载（支点截面）汽车后轮通过铺装层及磨耗层后传至行车道板顶面的横桥向分布宽度为：（二）支点截面荷载横向分

17、布系数 故最不利情况为一个车轮全部位于一块板上，即汽车荷载在支点处的横向分布系数为第52页/共67页53 2.人群荷载及人行道板荷载（支点截面）在支点处，人群荷载及人行道板只位于边板上，不影响其他行车道板，即:不与汽车荷载发生叠加。因此:在4号板的支点截面处，人群及人行道板荷载的相应横向分布系数为：第53页/共67页54（三）横向分布系数沿桥跨的变化（绘图）第54页/共67页551.行车道板及铺装自重预制行车道板 0.3625.0=9.0 kN/m2混凝土铺装 0.0724.0=1.68 kN/m2沥青表面处治 0.0222.0=0.44 kN/m2g1=111.12=11.12 kN/m 三

18、、作用效应计算（一）永久作用效应计算2.人行道板及栏杆自重（考虑横向分布系数）按常用构造及尺寸计算，取每侧人行道板及栏杆的荷载集度为：g2=5 kN/m第55页/共67页563.永久作用效应第56页/共67页571、公路级汽车荷载（车道荷载效应）均布荷载：集中荷载：（二）可变作用效应计算 当计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，即计算剪力时：第57页/共67页58按桥规：车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。第58页/共67页59跨中截面：内力影响线及加载图 跨中弯矩=？跨中剪力=？第59页/共67页6

19、01/4跨 （本例不计算）第60页/共67页61支座截面：第61页/共67页62大作业（考核）：将例题的汽车荷载改为公路级，其余数据不变。计算跨中截面及支座截面处由汽车荷载引起的内力？（按考虑和不考虑冲击系数两种情况）第62页/共67页63冲击系数第63页/共67页64按桥梁宽度确定车道数 (表4.3.1-4.3.1-3 3）公路桥涵设计通用规范JTG D602004第64页/共67页65位移互等定理P1P2 位移互等定理21122112dd=jijijPdD=PPD=D121212PPD=D212121等于Pj=1所引起的与Pi相应的位移。注意:1）这里荷载可以是广义荷载,位移是相应的广义位移。2）12与21不仅数值相等,量纲也相同。由功的互等定理得：第65页/共67页66标准车辆荷载 公路级和公路级标准车辆荷载采用原汽车超20级标准荷载中总重为550kN的加重车。第66页/共67页67感谢您的观看！第67页/共67页