第3章 钢筋混凝土简支梁

列车活载强度q: (1 ) 250 66 .3(1 ) kN m 2
1.2 3.14
1 1( 6 ) 4(1h)2
30L
其中：h―轨底到道碴槽板顶面的高度
L―板计算跨度
人行道恒载：支架栏杆、步板； 人行道活载：距桥中心2.45m以内（考虑维修道床 时堆放道碴），按10kN/m2计算；
整孔式梁： 结构较合理，横向刚度大，稳定性好；但受 运梁、架梁设备的起吊能力限制，整孔式梁 仅适用于就地灌注。 分片式梁： 重量轻、尺寸小，广泛采用。
第一节 钢筋混凝土简支梁标准设计及构造
一、铁路钢筋混凝土简支梁标准设计及构造
（一）标准设计简介
跨度16m及以下普遍采用。
标准设计（直、曲线轮廓尺寸相同，但配筋不同）
沿纵向：a1＝a2 +2H 沿横向：b1=b2+2H
桥面板的轮压局部分布荷载：
P
p
2a 1 b1
3 桥面板有效工作宽度
板有效工作宽度（荷载有效分布宽度）：除轮压 局部分布荷载直接作用板带外，其邻近板也参与 共同分担荷载。
板有效工作宽度影响因素：板支承条件、荷 载性质、荷载位置
公路《桥规》规定：
况
wa
Pala3 48EIa
wb
Pblb3 48EIb
wa wb Pala3 Pblb3 48EIa 48EIb
如
Ia Ib
Pb Pa
la lb
3
2．车轮荷载在板上分布
轮压一般作为分布荷载处理，以力求精确
车轮着地面积：a2×b2
桥面板荷载压力面：a1×b1 荷载在铺装层内按45°扩散。
（1）单向板
①荷载在跨中
单个荷载
a
a1
l 3
a2
2H
l≮ 3
2 3
l
多个荷载
a
a1
d
l 3
a2
2H
d
l 3
l-板的跨径（梁肋不宽时取梁肋中心距，梁肋宽 时为梁肋净距加板厚）
d-最外两个荷载中心距离
②荷载在板支承处
a' a1 t
③荷载靠近板支承处
a2
2H
t
≮
l 3
（2）悬臂板
ax a' 2x
中弯矩，再修正。
t
h
1 4
t
h
1 4
M中 0.7M 0
M中 0.5M 0
M 支 0.7M 0 M 支 0.7M 0
M0 M0q M0g
1m宽简支板的跨中活载弯
矩
M 0q
(1 )
P 8a
(l
b1 ) 2
1m宽简支板的跨中恒载弯
矩
M 0g
1 8
gl 2
（2）铰接悬臂板内力
根部弯矩
M
Aq
(1
公路钢筋混凝土简支梁标准设计及构造
标准设计截面形式 空心板 与 T梁
JT/GGQS011-84 5 6 8m跨，斜交角0 15 30 45度 空心板梁
JT/GQB002-93 6 8 10 13m跨，斜交角10 20 30 40度 空心板
JT/GQB025-84 10 13 16 20m T梁
（一）空心板标准设计简介
一、结构尺寸拟定
• 每片梁的重量应当满足运输工具和架梁设备的起 吊能力，梁的截面尺寸满足装载界限的要求
• 经济性 • 构造简单，接头数量少。接头耐久可靠，具有足
够的刚度以保证结构的整体性 • 截面尺寸和形状力求标准化
1、主梁高度
主梁高度取决于使用、经济条件。 铁路：普通高度的钢筋混凝土梁，梁高与跨度之 比，约为h/L=1/6～1/9；低高度的钢筋混凝土梁 则约为h/L=1/11～1/15 。 公路：板式截面梁高与跨度之比，约为 h/L=1/11～1/20；肋式截面梁高与跨度之比，约 为h/L=1/11～1/13。 跨度越大，高跨比越趋下限。
第3章 钢筋混凝土简支梁
第3章 钢筋混凝土简支梁
▪ 第一节 钢筋混凝土(RC)简支梁标准设计 及构造
▪ 第二节 钢筋混凝土(RC)简支梁设计与计算
钢筋混凝土梁桥的特点：
构造简单、适应范围广、不受 基础条件限制、便于使用于曲线段、 易于建造、标准化。
适用跨度范围：一般20米以下
两大类：整孔式梁和分片式梁
跨度5m的板式梁
肋式截面T形、π形梁
肋式梁：以16mT梁为例介绍构造特点
1、梁的总体设计（见下页图）
梁长16.5m、道碴槽宽1.92m、梁高1.9m、梁中心距1.8m 跨中腹板300mm → 端部490mm ，以适应主拉应力的变化 下翼缘宽700mm → 利于钢筋布置 道碴槽板按规定最小120mm，为使道碴槽板与主梁共同工 作，道碴槽与腹板相交处设梗肋，其底坡1：3 →道碴槽板 厚与主梁梁高比 hi/h > 1/10 挡碴墙设有5条断缝 →使墙不参与主梁工作，防止墙顶混凝 土压碎。内边墙也设置断缝。 横隔板：连成整体，保持横向稳定性，共同工作，防止梁受 扭转变形。 端横隔板比中横隔板为厚：维修或更换支座时，顶梁之用。
a a2 2H 2b' a1 2b'
注：对履带荷载，因其着地面较长，不 考虑压力面以外板参加工作。
4 行车道板的内力计算
行车道板通常由弯矩控制设计，常取沿桥 长方向1m宽板条，按梁式板计算。
根据板的有效宽度可得梁式板计算荷载，即 荷载除以相应的板有效工作宽度便得每米板宽荷 载。
（1）多跨连续单向板：先计算同跨简支板跨
公路（一般取1.6～2.2m）：考虑起吊能 力，便于预制安装，可能时尽量加大间距，减 少梁数。
4、桥面板
板厚由构造要求及受力条件确定，板的最小厚 度为120mm。
二、桥面板计算
（一）、铁路桥面板计算 1．计算图式与荷载
图式：固结在肋上的悬臂梁 恒载：自重及线路、设备、道碴等，道碴容 重按20kN/m3 活载：按特种活载，换算成均布荷载计算。 方法如下： 顺桥向：按1.2m； 横桥向：自枕木底面向下按45°扩散，以木枕 为例，分布宽度：2.5+2×0.32=3.14m
以 16m跨T梁为例简介构造 （见下页图）
梁长159.6cm 梁高130cm 梁中心距 220cm 上翼缘宽 预制T梁160cm，安装后220cm，湿接缝 60cm，以减少预制、运输、安装片数，加快施工速 度，减轻吊装重量和加强整体性。 跨中腹板 厚度18cm，纵筋需排5层，每隔60cm主 筋相互焊接，它们与架立筋、斜筋一起组成一片平 面骨架。
主梁箍筋 4肢 2个编号 （N21，N22）下翼缘有小箍筋
主梁构造筋
架立筋：如N53，箍筋钩于其上，形成钢筋骨架
纵向水平钢筋：防止腹板收缩裂纹，限制下翼缘 竖向裂纹上升至腹板时开展过宽
联系筋：防止水平筋与箍筋向外鼓
道碴槽主筋：N18、N19、N20布置在板顶部 道碴槽构造筋：N50、N51 加强板与肋的联系 挡碴墙：N52封闭筋，防意外受力；墙内钢筋断开 横隔板上方的道碴槽板：N48、N49 承受可能发生的 负弯矩
2、梁肋厚度
取决于：主拉应力和主筋布置构造要求 ①跨中至梁端，梁肋可变厚度以适应剪力沿
梁长变化 ②主筋布置考虑如何排列、钢筋间净距、保
护厚度等，下翼缘可做成马蹄状 ③一般为200～400mm，最小构造厚度一般为
140mm
3、梁肋间距
铁路（1.8m）：考虑内外道碴槽板悬臂弯 矩大致相近，有利于板内钢筋布置。运架时， 梁重心位于梁肋中心附近，保持梁的稳定性。
（二）、公路桥面板（行车道板）的计算
1．行车道板的类型 ▪ 板支承在纵梁和横梁上，按支承情况和板尺寸，从
力学计算角度分为以下几类： ➢ 单向板：长边/短边≥2 荷载绝大部分沿短跨方向传
递可视为单由短跨承载的单向板； ➢ 双向板：长边/短边＜2 ➢ 悬臂板：如翼板端边自由（即三边支承板），可作
为沿短跨一端嵌固，而另一端自由的悬臂板 ➢ 铰接悬臂板：相邻翼缘板在端部做成铰接接缝的情
横隔板 （盖板焊接） 横隔板两侧与顶面预埋 钢板，T梁也预埋钢板 还有扣环连接 和盖板拴接
行车道板湿接缝 扣环式钢筋连接构造 行车道板连续构造 简支梁桥上梁缝过多，不利于 行车。采取假连续构造措施，即将梁与梁端部的 行车道板连续起来，以减少桥上缝过多不利行车 的缺点。
第二节 钢筋混凝土简支梁设计与计算
普通高度：一般情况下采用 1/6-1/9
低高度：建筑高度受限时（平原、河网、立交） 采用1/11-1/15 混凝土标号高，用钢量大，有时混凝 土用量增大（马蹄加大，腹扳增厚）
（二）分片简支梁构造
主梁截面形式：板式(矩形)、 肋式(T形、π形)
板式：跨度≤6m ▪ 由于梁高低，为制造方便，采用板式截面。板下部适当减
2、梁内钢筋布置 （见下页图）
主梁受力纵筋 43ф20 15个编号 （N1-N15）
N1-N10 端 部 伸 入 受 压 区 长 度 大 于 20 倍 直 径 ， 满足锚固长度，不设弯钩和直段。 N11-N12 不满足锚固长度， 需弯转至受压区 N13-N14 不满足锚固长度， 需加直段。 N15 伸入支座 N1-N7 布 置 在 下 翼 缘 中 心 部 分 ， 可 在 跨 中 部 分相继弯起 N8-N14 布置在中心偏外，只能在腹板较厚处弯起
窄。由于底部支撑较宽，重心低，不会发生侧向倾覆，两片 梁间无横隔板联结。
肋式：跨度在8m及以上的梁
▪ 由于跨度加大，梁高也相应增加为节省材料和减轻梁重，便 于架设和运输，则采用肋式T形截面。单片T梁易于侧向倾 覆，运输时应在梁两侧设置临时支撑，在架梁就位时，两侧 也应有临时支撑保护，防止翻梁。在桥位安装就位后，须把 横隔板连成整体。
一个微小的转动角φ，因此各片主梁所分配的
荷载为：
Ri''
ai Iie
n
P
ai2Ii
i 1
则偏心力P作用下，每片主梁分配的荷载为：
Ri Ri'
Ri''
Ii
n
Ii
i1
P
ai Iie
n
ai2 I i
i1
P
P
Ii
n
适用情况 ①只有两根主梁 ②虽为多主梁，但计算梁端支承处荷载 ③无中间横隔梁
（三）偏心受压法
假定 ①横梁是刚性的
②忽略主梁抗扭刚度 将偏心力P分解为通过扭转中心的P及M=Pe 通过扭转中心的P作用下，各片主梁挠度相等， 可求得中心荷载P在各片主梁间的荷载分布为：
Ri'
Ii
n
P
Ii
i 1
在偏心力矩M=Pe作用下，桁梁绕扭转中心O有
μ)
P Hale Waihona Puke Baidua
(l0
b1 4
)
M Ag
1 2
gl02
M A M Aq M Ag
（3）悬臂板内力
或
M
Aq
(1
)
p 2
l0
2
(1
)
P 4ab1
l0
2
M
Aq
(1
)
pb1
(l0
b1 2
)
(1
)
P 2a
(l0
b1 2
)
（ b1 l0 时） （ b1 l0 时）
恒载弯矩
M Ag
1 2
gl02
1m宽板条的最大设计弯矩
距桥中心2.45m以外，按4kN/m2计算； 明桥面：按4kN/m2计算。
2．内力计算
▪ 控制截面：板肋交接处及板厚变化处 ▪ 计算截面形状：沿桥长方向取1m宽板带 ▪ 荷载组合：
内侧板：恒载+列车活载 外侧板：恒载+人行活载
恒载+列车活载+2.45m以外人行活载 ▪ 利用一般的力学方法计算出截面的弯矩和剪力
以 10m跨，斜交角10或20度空心板为例简介构造 （见下页图）
混凝土标号 C25 板宽124cm 板与板间1cm砂浆缝 板顶两侧伸出N8钢筋 加强板与板间的连接。 板与板之间槽口要填充混凝土，桥面铺装10cm混凝 土以形成整体。在配筋计算时，行车道板的计算板 高计入8cm的混凝土桥面铺装。
（二）T梁构造及配筋
叁标桥1023 75年编 4 5 6 8 10 12 16 20m跨，普高、道碴
叁标桥1024 75年编 4 5 6 8 10 12 16 20m跨，低高、道碴
专 桥1023
4 5 6 8 10 12 16 20m跨，普高、道碴
专 桥1024
4 5 6 8 10 12 20m跨，低高、道碴
普通高度与低高度梁
需求出任一位置集中力沿桥横向分布给某梁的荷载 力，然后按平面问题求某梁某截面内力。
荷载横向分布影响线：P=1在梁上横向移动时，某主 梁所相应分配到的不同的荷载作用力。
对荷载横向分布影响线进行最不利加载Pi，可求 得某主梁可行最大荷载力
荷载横向分布系数：将Pi除以车辆轴重。
（二）杠杆分配法
荷载横向分布影响线为三角形
M A M Ag M Aq
*注 ①以上按轮重为P/2的汽车荷载推算 ②挂车可将轮重换为P/4来计算 ③履带车可将P/2a置换为每条履带
每延米的荷载强度
三、荷载横向分布计算
（其实质是“内力”横向分布）
（一）概述
公路桥梁一般由多片主梁组成,并通过一定的横向 联结连成一个整体。当一片主梁受到荷载作用后，除了 这片主梁承担一部分荷载外，还通过主梁间的横向联结 把另一部分荷载传到其他各片主梁上去，因此对每个集 中荷载而言，梁是空间受力结构，实用计算中把结构空 间力学分析简化为平面梁元。