第三章 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥（1）

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1、*1上一页 下一页第三章 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 3.1 概述3.1.1 钢筋混凝土和预应力混 凝土梁式桥的特点3.1.2 梁式桥承载结构体系的 类型及应用范围3.1.3 梁式桥承载结构体系的 截面类型 3.2 简支梁式桥的设计与构造3.2.1 简支板桥的设计与构造3.2.2 装配式简支梁桥的设计 与构造 3.3 简支梁式桥的计算3.3.1 简支梁式桥的计算内容 3.3.2 行车道板的计算3.3.3 荷载横向分布计算方法3.3.4 主梁内力计算3.3.5 横隔梁内力计算 3.4 梁式桥支座3.4.1 支座的作用与要求3.4.2 支座的常用类型与构造 3.5 其它梁式桥的构造特点与 计算

2、要点3.5.1 其它梁式桥的构造特点3.5.2 其它梁式桥的计算特点返回*2上一页 下一页3.1.1 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的特点v梁式桥是指其结构在垂直荷载作用下，其支座仅产生垂直反力 ，而无水平推力的桥梁。这一类桥梁的特点是受力明确，理论计 算和设计简单，施工方法成熟。 v梁式桥主要采用钢筋混凝土、预应力混凝土和钢结构。钢筋混 凝土和预应力混凝土桥梁具有成本低、耐久性好、刚度大、变形 小、可塑性强等优点。 v钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥除斜桥和弯桥尚采用现场整 体浇筑外，普遍采用预制装配式施工，桥梁构件趋于标准化，构 件的预制生产趋于场地化集中管理。 v中小跨径的桥梁广泛采用梁式

3、桥。其中钢筋混凝土简支梁桥和 预应力混凝土简支梁桥最为常用。更大跨径的桥梁可采用预应 力混凝土悬臂梁、预应力混凝土连续梁或其它类型大跨度桥梁 结构。 返回*3上一页 下一页3.1.2梁式桥桥承载结载结 构体系的类类型及应应用范围围 v梁式桥是目前设计理论和施工工 艺相对成熟和完善的桥梁结构体系 。不同类型的梁式桥(图31),其受 力特点各有差异,对承载结构的截面 形式要求也不一样,因而其应用的范 围也不尽相同。 v按照梁式桥承载结构体系可划分 为：简支梁式桥；连续梁桥； 悬臂梁桥；T形刚架桥。 v按其承载结构的截面形式可划分 为： 板式梁桥；肋梁式梁桥； 箱形梁桥。 返回*4上一页 下一页1.

4、简支梁式桥 v简支梁式桥是静定结构，其结构的内力不受地基变形的影响。 由于其各跨独立受力，最易设计成各种标准跨径的装配式结构。 v其桥跨结构主要承受由荷载引起的弯矩和剪力，随着跨度的增 大，荷载在主梁(板)跨中引起的弯矩将急剧增加，同时在主梁( 板)内力中，恒载引起的内力所占比例也将明显增大。减小结构 恒载是提高简支梁式桥跨越能力的最有效途径。 v桥梁工程中广泛采用的简支梁式桥有三种类型： 简支板桥 主要用于小跨度桥梁；分为实心板和空心板。 肋梁式简支梁桥 主要用于中等跨度桥梁；由于简支梁桥主要 承受单向弯矩,采用T、I形截面是最合理的。 箱形简支梁桥 主要用于预应力混凝土梁桥。特点是截面材料

5、 分布较为合理,且便于布置预应力筋，截面具有良好的抗弯、抗 扭性能，尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁和跨度较大 的斜交桥和弯桥。 返回*5上一页 下一页2.连续连续 梁桥桥 v连续梁桥是多跨简支梁桥在中间支座处连接贯通，形成整体的 、连续的、多跨的梁结构。在荷载作用下中间支座处产生较大的 负弯矩，使梁跨中的弯矩明显减小，整个梁中的弯矩沿梁跨方向 分布更加合理。同样的截面高度连续梁桥有更大的跨越能力。 v钢筋混凝土连续梁桥仅用于中小跨径的桥梁。 v大跨度连续梁桥宜采用预应力混凝土结构。其特点是：有效 避免混凝土开裂；能够采用现代桥梁施工技术；可充分利用 高强度材料；车辆荷载作用下变形和缓，行

6、车平稳，伸缩缝较 少；结构全截面受力；连续梁桥的中间桥墩只布置单排支座 ；连续梁是超静定结构。 v连续梁按其截面变化可分为等截面连续梁和变截面连续梁；按 其各跨的跨长可分为等跨连续梁和不等跨连续梁。 v预应力混凝土连续梁桥一般跨径范围为40160m，最大跨径已 达240m。返回*6上一页 下一页3.悬臂梁桥和T形刚架桥 v悬臂梁桥是简支梁桥的梁体向一端或两端伸过其支点所形成 的梁式桥结构。可分为单悬臂梁和双悬臂梁。 vT形刚架桥是由桥跨梁体与桥墩(台)刚接形成的具有悬臂受力 特点的无支座T形梁式桥结构。 v在荷载作用下悬臂梁桥和T形刚架桥有与连续梁桥类似的内力 分布，一般为静定结构。 v悬臂梁

7、桥受力特点和施工方法与连续梁桥相近，而在结构上却 增加了悬臂与挂梁间的牛腿和剪力铰构造，使用上其行车舒适性 也不如连续梁桥。因此在实际桥梁工程中的应用受到很大限制。 vT形刚架桥宜采用预应力混凝土结构。预应力混凝土T形刚架桥 ，的结构性能与悬臂施工法达到了高度协调统一，其梁跨在施工 中的受力状态与运营荷载作用下的受力状态基本一致，且省去了 桥梁支座，在施工中不必设置墩上临时固定装置，避免了施工过 程中的结构体系转换问题。 返回*7上一页 下一页3.1.3 梁式桥承载结构体系的截面类型v梁式桥承载结构体系的截面类型与梁式桥的跨度、立面布置 、建筑高度、施工方法以及所使用材料的性质等有关。其关键

8、在于充分合理地利用材料，满足结构的承载要求，并在施工中 容易实施。目前经常采用的截面形式为v板式截面v肋梁式截面v箱形截面 返回*8上一页 下一页1.板式截面 v板式截面特点是建筑高度小、构造 简单、施工方便，采用预制装配施工 时，预制构件重量小、架设方便。 v板式截面根据其截面形式和施工方 式可划分为： v整体式矩形实心板 v装配式板 v装配整体组合式板 v异形板 v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。图32板桥横截面 返回*9上一页 下一页整体式矩形实心板v整体式矩形实心

9、板截面形状 简单，结构刚度大，整体性好 ，可适用于各种道路线型复杂 的桥梁。 v通常采用现浇混凝土施工。v在车辆荷载作用下，整体式 矩形实心板实际上属于双向受 力板(图33)。只有在某些条 件下，它才可简化为单向受力 的板。 v有时为了减轻自重，挖去部 分受拉区的混凝土，做成矮肋 式截面。返回*10上一页 下一页装配式板桥 v装配式板截面避免了现场浇筑混凝 土引起的弊端，一般由数块一定宽度 的实心或空心预制板组成，各板利用 板间企口缝填充混凝土相连接。 v在荷载作用下，每块板相当于单向 受力的梁式窄板，除主跨径方向承受 弯曲外，还承受由板间接缝(铰缝)传 递的剪力而引起的扭转(图34)。v这种

10、板式截面其结构整体性较差。 但其施工方便，工期较短。 v这种板式截面分为三种类型：钢筋 混凝土实心预制板；钢筋混凝土空心 预制板；预应力混凝土空心预制板。返回*11上一页 下一页2.肋梁式截面 v肋梁式截面的基本形式由多 片T形截面主梁组成。根据其 施工方式可划分为整体肋梁式 截面和装配肋梁式截面。 v其主梁除采用T形截面外，也 可采用II形或I形截面，但将 其组合成桥梁横截面时，仍类 似于T形截面主梁组合的桥梁 横截面。 继续*12上一页 下一页T形截面 vT形截面特点是外形简单，制造方便，主梁之间通过横隔梁联 结，结构整体性较好。 v从结构主梁受力角度分析，由于T形横截面上翼缘面积较大，

11、其截面重心位置偏上。 vT形横截面上翼缘恰好提供了更大的混凝土受压区，而下翼缘 只要能满足受拉钢筋或预应力钢筋的布置，就足够了。 vT形横截面的重心至下翼缘的距离较大，对于有效地利用受拉 钢筋和预应力钢筋非常有利。 v由于T形横截面最适合于承受单向弯矩，因而肋梁式截面大多 用于跨径为1320m的钢筋混凝土或2060m预应力混凝土简支梁 桥以及少数跨度不大，正负弯矩绝对值相差不大的悬臂梁桥或连 续梁桥。返回*13上一页 下一页3.箱形截面 v箱形截面特点是全截面参加工作，截面抗弯、抗扭刚度较大； 材料在截面上分布相当合理，使其能够有效地抵抗正、负弯矩和 较大扭矩，能够满足普通钢筋和预应力钢筋的配

12、筋要求，同时有 良好的横向抗弯能力。 v箱形截面抗扭刚度较大，在车辆荷载作用下各主梁受力较均匀 ，其荷载横向分布系数较小。 v箱形截面不仅适用于较大跨径的简支梁桥，还特别适用于较大 跨径的连续梁、悬臂梁和T形刚架。v箱形截面的类型一般分为单箱单室、单箱双室、单箱多室、双 箱单室、双箱双室和多箱单室以及长悬臂斜腹箱形截面等。继续*14上一页 下一页箱形截面的类型v单箱单室截面受力明确，计算较简单 ，施工方便，材料用量较节省。 v单箱多室和双箱双室等截面内力分布 较均匀，但计算较复杂，施工较困难。 v实际工程中较多地选用单箱单室和双 箱单室等截面。中等宽度的桥梁一般选 用单箱单室或单箱双室，而一般

13、宽桥选 用单箱多室、双箱单室或直接采用两个 分离的单箱单室或单箱双室截面。 v长悬臂斜腹箱形截面是现代城市高架 桥经常采用的截面形式之一。 v箱形截面是绝大多数大跨度桥梁优先 选用的截面形式之一。返回*15上一页 下一页3.2.1简支板桥的设计与构造 v简支板桥是小跨度桥梁广泛采用的桥型之一。 v根据施工方式分为整体式板桥、装配式板和装配整体式板桥。 v根据跨越方式可分为正交板桥和斜交板桥。 1.整体式板桥的设计与构造 v整体式板桥通常采用等厚矩形截面。 v在荷载作用下，整体式板桥实际处于双向受力状态,理论上可 采用弹性薄板小挠度弯曲理论建立其基本微分方程，进而根据板 的边界条件和所承受的荷载

14、求解板中内力。 v整体式正交板桥的受力特点 v整体式正交简支板桥的构造与配筋 v整体式斜交板桥 2.装配式板桥的设计与构造 3.装配整体式板桥的设计与构造 返回*16上一页 下一页整体式正交板桥的受力特点(1)v在均布恒载作用下，桥跨板基本处于单向受力状态(图37) 。其跨中截面单位宽度上的弯矩可象简支梁跨中弯矩那样 确定，与之正交截面单位宽度上的弯矩(为 Poisson比)比弯矩小得多。 继续*17上一页 下一页整体式正交板桥的受力特点(2) v当车轮荷载作用在板中时， 桥跨板处于双向受力状态。其 跨中截面弯矩沿板横向(y 轴方向)是非均布的(图38) ，的值随着距作用点的距 离增加而减小，

15、最大值与 板宽和荷载作用位置有关。由 于此时板的挠度沿y轴方向有 变化，根据挠度及曲率与横向 弯矩的关系，的值沿y 轴方向也有变化，并将大于均 布恒载作用下的该值，但与相比仍然较小。可考虑作为单向板计算。 继续*18上一页 下一页整体式正交板桥的受力特点(3)v当车轮荷载作用在板的自由边附近时，和的分布规律 与荷载作用在板中类似，但数值较大，而数值较小。 v根据上述受力特点，实际工程中的整体式正交板桥通常作为单 向板考虑，采用更为实用的简化设计计算方法确定其内力，如“ 折算宽度法”。该法假定车轮荷载引起的跨中弯矩Mc由板的折算 宽度b来承担，折算宽度b取桥规中车轮荷载的有效分布宽度 。在折算宽

16、度内车轮荷载引起的单位板宽上的弯矩cMc/b为 均布。由此所确定的板中弯矩c(均布恒载引起 的单位板宽上的弯矩)可根据钢筋混凝土结构设计原理用于确定 板受力钢筋的数量。此外整体式正交简支板桥也可采用简化刚接 板(梁)法确定其内力。 返回*19上一页 下一页整体式正交简支板桥的构造与配筋v 整体式正交简支板桥的板厚通常取跨径的1/151/20，但不 宜小于100mm。其配筋应与其受力特点相吻合。 v当车轮荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的 值较大(车轮荷载有效分布宽度小于板中)，因而在板边缘的 16板宽内主筋配筋量通常增加15，同时应考虑布置适量边缘 构造钢筋。 v图39所示为标准跨径6m，桥面净宽8.5m，两侧各有0.25m的 安全带,并按汽车-15级,挂车-80的荷载标准设计的整体式简支板 桥的构造与配筋。继续*20上一页 下一页整体式简支板桥的构造与