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1、第八节、挠度、预拱度的计算第八节、挠度、预拱度的计算1 一座桥梁如果发生过大的变形，首先会给人一种一座桥梁如果发生过大的变形，首先会给人一种不安全的感观，它不但会导致行车困难而且容易使桥不安全的感观，它不但会导致行车困难而且容易使桥面铺装和结构的辅助设备遭致损坏，严重者甚至危及面铺装和结构的辅助设备遭致损坏，严重者甚至危及桥梁的安全。因此，必须计算梁的变形（通常竖向挠桥梁的安全。因此，必须计算梁的变形（通常竖向挠度），以确保结构具有足够的刚度。度），以确保结构具有足够的刚度。 桥梁挠度产生的原因有恒载挠度和活载挠度。恒桥梁挠度产生的原因有恒载挠度和活载挠度。恒载（包括长期预应力、混凝土徐变和收
2、缩作用）是恒载（包括长期预应力、混凝土徐变和收缩作用）是恒久存在的，其产生挠度与持续时间相关。恒载挠度可久存在的，其产生挠度与持续时间相关。恒载挠度可以通过施工时预设的反向挠度（又称预拱度）来加以以通过施工时预设的反向挠度（又称预拱度）来加以抵消，因此桥梁预拱度通常取等于全部恒载和一半静抵消，因此桥梁预拱度通常取等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值，使竣工后桥梁达到理想的活载所产生的竖向挠度值，使竣工后桥梁达到理想的线形。线形。2 对于小跨径的钢筋混凝土梁桥，当恒载和静活载对于小跨径的钢筋混凝土梁桥，当恒载和静活载所计算的竖向挠度不超过所计算的竖向挠度不超过L/1600L/1600时，可
3、以不设预拱度。时，可以不设预拱度。 活载挠度虽然是临时出现，但随活载的移动，挠活载挠度虽然是临时出现，但随活载的移动，挠度大小逐渐变化，在最不利的荷载位置下，挠度达到度大小逐渐变化，在最不利的荷载位置下，挠度达到最大值，一旦活载驶离桥梁，挠度就消失，因此，在最大值，一旦活载驶离桥梁，挠度就消失，因此，在桥梁设计中需要验算活载挠度来体现结构的刚度特性。桥梁设计中需要验算活载挠度来体现结构的刚度特性。 桥规桥规规定，对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁规定，对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥，主梁的最大挠度处不应超过计算跨式桥，主梁的最大挠度处不应超过计算跨L/600L/600，主，主梁的悬臂梁端不应超
4、过悬臂长度的梁的悬臂梁端不应超过悬臂长度的L/300L/300。3一、概述一、概述 简支梁上部结构的施工通常采用两种主要的方式：简支梁上部结构的施工通常采用两种主要的方式：就地浇筑法和预制安装法就地浇筑法和预制安装法。1 1、就地浇筑法、就地浇筑法 就地浇筑法是通过直接在桥跨下面搭设支架作为就地浇筑法是通过直接在桥跨下面搭设支架作为工作平台，然后在其上面制造梁体结构。不需要大型工作平台，然后在其上面制造梁体结构。不需要大型的吊装设备和开辟专门的预制场地，梁体结构中横桥的吊装设备和开辟专门的预制场地，梁体结构中横桥向的主筋不用中断，向的主筋不用中断，故结构的整体件能好。但是，需故结构的整体件能好
5、。但是，需要多次转移支架，使工期加长，如全桥多跨一次性立要多次转移支架，使工期加长，如全桥多跨一次性立架，则投入的支架费用又将大大增加。架，则投入的支架费用又将大大增加。第九节第九节 混凝土简支梁桥的制造和架设混凝土简支梁桥的制造和架设4 这种方法适用于两岸桥墩不太高的引桥和城市高这种方法适用于两岸桥墩不太高的引桥和城市高架桥，或靠岸边水不太深且无通航要求的小路径桥梁。架桥，或靠岸边水不太深且无通航要求的小路径桥梁。 2 2、预制安装法、预制安装法 预制安装法通常是将桥跨结构用纵向竖缝划分成若预制安装法通常是将桥跨结构用纵向竖缝划分成若于根独立的构件，放在桥位附近专门的预制场地或者于根独立的构
6、件，放在桥位附近专门的预制场地或者工厂进行成批制作，然后将这些构件适时地运到桥位工厂进行成批制作，然后将这些构件适时地运到桥位处安装就位。有时考虑运输和吊装的方便为了减轻处安装就位。有时考虑运输和吊装的方便为了减轻梁体的重力，将每片梁再沿纵向分为小块件进行作，梁体的重力，将每片梁再沿纵向分为小块件进行作，在现场用预应力钢筋串联起来形成整片梁。在现场用预应力钢筋串联起来形成整片梁。5 采用这类施工方法，桥梁的上、下部结构可以采用这类施工方法，桥梁的上、下部结构可以平行施工，使工期大大缩短，且无需在高空进行构平行施工，使工期大大缩短，且无需在高空进行构件制作，质量容易控制，可以集中在一处成批生产，
7、件制作，质量容易控制，可以集中在一处成批生产，从而降低工程成本。但是，它需要大型的起吊运输没从而降低工程成本。但是，它需要大型的起吊运输没备；由于在构件与构件之间存在拼接缝，施工比较麻备；由于在构件与构件之间存在拼接缝，施工比较麻烦，同时，拼接构件的整体工作性能不如就地挠筑法烦，同时，拼接构件的整体工作性能不如就地挠筑法好。好。 这种方法适用于桥下有通车、通航要求，或同类这种方法适用于桥下有通车、通航要求，或同类桥跨数目较多，或墩高水深的桥梁。混凝土简支梁桥桥跨数目较多，或墩高水深的桥梁。混凝土简支梁桥均较多地设计为标准跨径，采用预制安装法施工。均较多地设计为标准跨径，采用预制安装法施工。67
8、二、混凝土简支梁桥的制造工艺二、混凝土简支梁桥的制造工艺 钢筋混凝土梁施工工艺钢筋混凝土梁施工工艺 对于钢筋混凝土简支梁，无论采用哪一种施工方对于钢筋混凝土简支梁，无论采用哪一种施工方法进行施工，都必须经过下图所示的基本施工工艺流法进行施工，都必须经过下图所示的基本施工工艺流程才能成型。程才能成型。81 1支立模板支立模板 常用的构件模板材料有木模和钢模两种。前者常用的构件模板材料有木模和钢模两种。前者多用于就地浇筑或者非等跨结构的场合；后者多用多用于就地浇筑或者非等跨结构的场合；后者多用于预先制作的装配式标准构件，以利成批生产，降于预先制作的装配式标准构件，以利成批生产，降低成本。低成本。
9、下图是目前常用于空心板的木制模板构造。除下图是目前常用于空心板的木制模板构造。除了构成截面形状的外模了构成截面形状的外模( (侧模和底模侧模和底模) )和内模壳板和内模壳板外，还要沿构件的纵向每隔一定间距设置竖肋衬档外，还要沿构件的纵向每隔一定间距设置竖肋衬档和螺栓等来固定外模板，而固定内模则和螺栓等来固定外模板，而固定内模则用骨架、活用骨架、活动撑板、拉杆和铁铰链等。脱模时，只要抽动拉杆动撑板、拉杆和铁铰链等。脱模时，只要抽动拉杆将撑板从顶部拉脱，并借助铁铰链，便可拆除内模将撑板从顶部拉脱，并借助铁铰链，便可拆除内模板。板。9 现在工程上更多地采用充气橡胶管来代替木制现在工程上更多地采用充气
10、橡胶管来代替木制内模因为它更容易被拆除，不过，在充气时，所内模因为它更容易被拆除，不过，在充气时，所施气压的大小要根据橡胶管管径、新筑混凝土的压施气压的大小要根据橡胶管管径、新筑混凝土的压力以及气温等因素计算确定；在浇灌混凝土之前要力以及气温等因素计算确定；在浇灌混凝土之前要事先用定位钢筋或压块将橡胶管的位置加以固定，事先用定位钢筋或压块将橡胶管的位置加以固定，防止上浮和偏位；何时泄气抽出橡胶管，也要根据防止上浮和偏位；何时泄气抽出橡胶管，也要根据试验来确定，因为混凝土的强度与气温有关。试验来确定，因为混凝土的强度与气温有关。1011 用于制造用于制造T T形梁装拆式钢模板构造，它同样是除形梁
11、装拆式钢模板构造，它同样是除了用于截面成型的钢壳板以外，还要用角钢做成水了用于截面成型的钢壳板以外，还要用角钢做成水平肋、竖向肋、斜撑、直撑以及固定侧模用的顶部平肋、竖向肋、斜撑、直撑以及固定侧模用的顶部和底部拉杆等部件来固定模板位置。不论采用何种和底部拉杆等部件来固定模板位置。不论采用何种模板，均需在浇筑混凝土之前，在模板的内表面涂模板，均需在浇筑混凝土之前，在模板的内表面涂以隔离剂，如石灰乳浆、肥皂水或废机油等，以防以隔离剂，如石灰乳浆、肥皂水或废机油等，以防止壳板与混凝土粘连。止壳板与混凝土粘连。1213 2 2钢筋骨架成型钢筋骨架成型 混凝土内的钢筋骨架是由主筋、架立筋、斜筋、混凝土内
12、的钢筋骨架是由主筋、架立筋、斜筋、分布钢筋以及附加钢件构成，并且均要通过钢筋整分布钢筋以及附加钢件构成，并且均要通过钢筋整直、切断、除锈、弯曲、焊接或者绑扎等工序后才直、切断、除锈、弯曲、焊接或者绑扎等工序后才能成型。能成型。 各类受力钢筋的最小锚团长度应满足表各类受力钢筋的最小锚团长度应满足表5 51010规规定的要求。钢筋接头宜采用焊接接头和钢筋机械连定的要求。钢筋接头宜采用焊接接头和钢筋机械连接接头接接头( (套筒挤压接头、墩粗直螺纹接头套筒挤压接头、墩粗直螺纹接头) )，当施工，当施工或构造条件有困难时。可以采用搭接绑扎的方法，或构造条件有困难时。可以采用搭接绑扎的方法，但钢筋之间的搭
13、接长度不应小于表但钢筋之间的搭接长度不应小于表5 5lIlI中的规定。中的规定。受力钢筋接头应设置在内力较小区段，并宜错开布受力钢筋接头应设置在内力较小区段，并宜错开布置。绑扎接头的钢筋宜径不宜大于置。绑扎接头的钢筋宜径不宜大于28mm28mm。141516 直径直径d d28mm28mm的钢筋和轴心受拉、小偏心受拉构件的钢筋和轴心受拉、小偏心受拉构件中的钢筋宜采用焊接。当采用搭叠式电弧焊接时，钢中的钢筋宜采用焊接。当采用搭叠式电弧焊接时，钢筋端都应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致。搭筋端都应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致。搭接时，双面焊缝的长度不得小于接时，双面焊缝的长度不得小于5d5
14、d，单面焊缝的长度，单面焊缝的长度不得小于不得小于10d(d10d(d为钢筋直径为钢筋直径) )，如图所示。，如图所示。 当采用夹杆当采用夹杆式电弧焊接时，夹杆的总截面面积不得小于被焊钢筋式电弧焊接时，夹杆的总截面面积不得小于被焊钢筋的截面积。夹杆长度如用双面焊缝不小于的截面积。夹杆长度如用双面焊缝不小于5d5d，如用单，如用单面焊时不应小于面焊时不应小于10d10d，如图所示。，如图所示。17183 3浇筑及振捣混凝土浇筑及振捣混凝土 该施工过程包括混凝土搅拌、混凝土运输、浇该施工过程包括混凝土搅拌、混凝土运输、浇筑混凝土、振捣密实筑混凝土、振捣密实4 4个工序。个工序。 混凝土的砂、石配合
15、比反水灰比均应通过设计混凝土的砂、石配合比反水灰比均应通过设计和试验室的试验来确定，拌制一般采用搅拌机。混和试验室的试验来确定，拌制一般采用搅拌机。混凝土的振捣一般采用凝土的振捣一般采用插入式振捣器插入式振捣器、附着式振捣器附着式振捣器、平板式振捣器平板式振捣器或或振动台振动台等设备，这需依据不同构件等设备，这需依据不同构件和不同部位的需要来选用，目的是达到模板内的软和不同部位的需要来选用，目的是达到模板内的软体混凝土密实，不能使混凝土内存在大约空洞、蜂体混凝土密实，不能使混凝土内存在大约空洞、蜂窝和麻面。窝和麻面。19(1)(1)混凝土的运输混凝土的运输 混凝土的运输能力应适应混凝土凝结速度
16、和浇混凝土的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，务必使泥凝土在运到浇筑地点时仍筑速度的需要，务必使泥凝土在运到浇筑地点时仍保持均匀性和规定的坍落度。无论采用汽车运输还保持均匀性和规定的坍落度。无论采用汽车运输还是搅拌车运输，其运输时间均不宜超过规定的时间是搅拌车运输，其运输时间均不宜超过规定的时间范围。范围。 采用泵送混凝土应符合下列规定：混凝土的供采用泵送混凝土应符合下列规定：混凝土的供应必须保证输送混凝土泵能连续工作；输送管线宜应必须保证输送混凝土泵能连续工作；输送管线宜直，转弯宜缓，接头应严密，如管道向下倾斜，应直，转弯宜缓，接头应严密，如管道向下倾斜，应防止混入空气，产生阻塞
17、；泵送前应先用水泥浆润防止混入空气，产生阻塞；泵送前应先用水泥浆润滑输送管道内壁，混凝土出现离析现象时，应立即滑输送管道内壁，混凝土出现离析现象时，应立即用压力水或其他方法冲洗管内混凝土，泵送间歇时用压力水或其他方法冲洗管内混凝土，泵送间歇时间不宜超过间不宜超过15min15min；在泵送过程中，受料斗内应具有；在泵送过程中，受料斗内应具有足够的混凝土，以防止吸人空气产生阻塞。足够的混凝土，以防止吸人空气产生阻塞。20混凝土的浇筑混凝土的浇筑 混凝土简支梁构件的高度一般较高，故宜分层浇筑。混凝土简支梁构件的高度一般较高，故宜分层浇筑。当采用插入式振捣器时，其分层厚度不宜超过当采用插入式振捣器时
18、，其分层厚度不宜超过0.3m0.3m。分层方法可以有分层方法可以有水平的和倾斜式的水平的和倾斜式的两种，如图所示。两种，如图所示。 当采用水平层浇筑时，由于构件较长，故必须在前当采用水平层浇筑时，由于构件较长，故必须在前一层泥凝土开始凝结之前，将次一层混凝土浇筑完毕。一层泥凝土开始凝结之前，将次一层混凝土浇筑完毕。当气温在当气温在3030以上时，前、后两层挠筑时间相隔不宜以上时，前、后两层挠筑时间相隔不宜超过超过1h1h，当气温在，当气温在3030以下时，不宜相隔以下时，不宜相隔1 1。5h5h，或由，或由试验资料来确定相隔时间。当无法满足上述规定的间试验资料来确定相隔时间。当无法满足上述规定
19、的间隔时间时，就必须预先确定施工缝预留的位置。一般隔时间时，就必须预先确定施工缝预留的位置。一般将它选择在受剪力和弯矩较小且便于施工的部位并将它选择在受剪力和弯矩较小且便于施工的部位并应技下列要求进行处理：应技下列要求进行处理：21在浇筑接缝混凝土之前，先凿除老混凝土表层的在浇筑接缝混凝土之前，先凿除老混凝土表层的水泥浆和较弱层。水泥浆和较弱层。经凿毛的混凝上表面应用水洗干净，在浇筑次经凿毛的混凝上表面应用水洗干净，在浇筑次层混凝土之前，对垂直施工缝宜刷层净水泥浆，对层混凝土之前，对垂直施工缝宜刷层净水泥浆，对于水平缝宜铺一层厚为于水平缝宜铺一层厚为1010一一20mm20mm的的122122
20、的水泥砂浆。的水泥砂浆。对于斜面施工缝应凿成台阶状再进行绕筑。对于斜面施工缝应凿成台阶状再进行绕筑。接缝位置处在重要部位或者结构物处在地震区接缝位置处在重要部位或者结构物处在地震区时，则在灌筑之前质增设锚固钢筋以防开裂。时，则在灌筑之前质增设锚固钢筋以防开裂。22234 4、养护及拆除模板、养护及拆除模板 混凝土浇筑完毕后，应在收浆后尽快用草袋、混凝土浇筑完毕后，应在收浆后尽快用草袋、麻袋或稻草等物予以覆盖和洒水养护。麻袋或稻草等物予以覆盖和洒水养护。 洒水持续时间，随水泥品种的不同和是否掺用洒水持续时间，随水泥品种的不同和是否掺用塑化剂而异，对于用硅酸盐水泥拌制的混凝土构件塑化剂而异，对于用
21、硅酸盐水泥拌制的混凝土构件不少于不少于7 7昼夜，对于用矿渣水泥、火山灰水泥或在施昼夜，对于用矿渣水泥、火山灰水泥或在施工中掺用塑化剂的，不少于工中掺用塑化剂的，不少于1414昼夜。混凝土构件经昼夜。混凝土构件经过养护后，达到了设计强度的过养护后，达到了设计强度的2525一一5050时，即可时，即可拆除侧模；达到了设计吊装强度并不低于设计强度拆除侧模；达到了设计吊装强度并不低于设计强度等级的等级的7070时，就可起吊主梁。时，就可起吊主梁。24就地浇筑法施工工艺就地浇筑法施工工艺 就地浇筑法施工工艺就是把基本施工工艺流程就地浇筑法施工工艺就是把基本施工工艺流程搬到工程现场的桥位处来完成，也就是
22、说，在桥孔搬到工程现场的桥位处来完成，也就是说，在桥孔下面先搭设好支架，立模浇筑混凝土构件且达到设下面先搭设好支架，立模浇筑混凝土构件且达到设计强度后，便可拆除支架，即：搭设施工支架、完计强度后，便可拆除支架，即：搭设施工支架、完成基本施工工艺流程、拆除或转移施工支架。成基本施工工艺流程、拆除或转移施工支架。 支架按其构造分为立校式支架、梁式支架和支架按其构造分为立校式支架、梁式支架和梁梁柱式支架。柱式支架。 按材料可分为木支架、钢支架、钢木混合结构按材料可分为木支架、钢支架、钢木混合结构和万能杆件拼装的支架。和万能杆件拼装的支架。25 立柱式支架，可用于旱桥、不通航河道以及桥墩立柱式支架，可
23、用于旱桥、不通航河道以及桥墩不高的小桥施工不高的小桥施工; ;如图如图a a、b b所示。所示。 梁式支架，钢板梁适用于跨径小于梁式支架，钢板梁适用于跨径小于20m20m，钢衍梁，钢衍梁适用于大子适用于大子20m20m的情况；如图的情况；如图c c、d d所示。所示。 梁一柱式支架，适用于桥墩较高，跨径较大且支梁一柱式支架，适用于桥墩较高，跨径较大且支架下需要排洪的情况架下需要排洪的情况; ;如图如图e e、f f所示。所示。 支架属于施工中的临时承重结构，除承受桥梁上支架属于施工中的临时承重结构，除承受桥梁上部结构的大部分恒重外，还要承受施工设备及振动荷部结构的大部分恒重外，还要承受施工设备
24、及振动荷载、风力、施工人员的重力以及支架本身的自重，因载、风力、施工人员的重力以及支架本身的自重，因此需要进行设计计算，以保证支架具有足够的强度、此需要进行设计计算，以保证支架具有足够的强度、刚度、支架基础的牢固可靠、构件的结合紧密，并要刚度、支架基础的牢固可靠、构件的结合紧密，并要求具有足够的纵、横、斜三个方向的连接杆件，使支求具有足够的纵、横、斜三个方向的连接杆件，使支架形成整体。架形成整体。2627 对于支立在河中的支架要充分考虑洪水和漂浮对于支立在河中的支架要充分考虑洪水和漂浮物的影响，支架必须设置预拱度。预拱度的设置需物的影响，支架必须设置预拱度。预拱度的设置需考虑施工中支架本身的沉
25、降以及梁的设计预拱度两考虑施工中支架本身的沉降以及梁的设计预拱度两方面，以保证竣工后的结构外形符合设计要求。支方面，以保证竣工后的结构外形符合设计要求。支架还要设置落架设备，保证落架时对称、均匀、不架还要设置落架设备，保证落架时对称、均匀、不应使简支梁发生局部受力过大的状态。应使简支梁发生局部受力过大的状态。28293031323334353637383940414243444546由平车轨道运预制梁至架梁孔位，再由门式吊机将由平车轨道运预制梁至架梁孔位，再由门式吊机将它起吊，横移并落梁位它起吊，横移并落梁位将导梁临时占住位置的预制梁暂放在已架好的梁上。将导梁临时占住位置的预制梁暂放在已架好的梁上。待用绞车将导梁移至下一桥孔后，再将暂放一侧的待用绞车将导梁移至下一桥孔后，再将暂放一侧的预制梁架设完毕。预制梁架设完毕。 如此反复，直到将各孔主梁全部架好为止。此法如此反复，直到将各孔主梁全部架好为止。此法适用于孔数较多和较长的桥梁时才比较经济。适用于孔数较多和较长的桥梁时才比较经济。47
