t梁和箱梁受力特点
30m跨径小箱梁与T梁的综合比较
30m跨径小箱梁与T梁的综合比拟30m跨径小箱梁与T梁的综合比拟康炼,张雪松,彭才正(重庆交通大学,重庆400074)【摘要】介绍30m跨径简支桥面连续小箱梁与先简支后结构连续T梁在结构受力特性,施工工期,施工难易度,材料经济性等方面的比拟,表达小箱梁在以上诸多方面的优势.【关键词】小箱梁;T梁;受力特性;经济性随着我国高速公路建设的快速开展,中小跨径桥梁在公路中的建设也是越来越多,其结构形式也是多种多样,常见的有小箱梁,T梁,空心板等.简支梁结构虽然构造简单,施工快速,但因桥面不连续,跳车现象严重,不能完全满足高等级公路行车的要求.面对这一问题,普遍采用先简支后桥面工序,节能降耗,效劳社会的宗旨出发,拟对5～30m先简支后桥面连续结构的小箱梁和5～30m先简支后结构连续T半幅宽度:l2.25m,设计荷载:公路一I级.l两种方案及结构计算箱梁,顶板厚度为16cm.为了满足锚具安置构造的需要,箱梁端部在箱腹板,底板内侧加厚,以满足预应力束弯曲形状,抗剪和局部受力的要求,小箱梁底板和腹板厚度变化方式为:(1)粱端设3m渐变段,腹板厚为l6—27cm,底板厚14～24em.(2)为了减轻在运输过程中对梁体的损害,梁体底板边角上设置半径5cm的圆倒角.1.1.2小箱梁位移,应力和内力计算内力计算结果如图1,图2.图1正常使用状态上下缘最大最小应力图图2承载能力极限状态最大抗力图l66【文献标识码】A梁,顶板厚度为16em.1.2.2T梁位移,应力和内力计算计算结果如图3,图4.图3正常使用阶段上下缘最大最小应力图图4承载能力极限状态最大抗力图2方案比拟预应力混凝土小箱梁不仅具有结构受力合理,建筑高度小,结构轻盈,施工周期短,可工厂化预制生产等特点,同时, 经济效益也非常显着.简支小箱梁桥还具有预制安装,快速施工,根本不影响地面交通的特点.如采用小箱梁先简支后连续,在墩顶两侧一定范围内的好,施工简易可行,同时还克服了仅采用普通钢筋连续容易开裂的问题.就位后及时进行翼板及横隔板之间的连接,是先简支后桥面连续的结构.受力性能及使用效果:预应力小箱梁外形美观,力学性能较好,惯性矩大,结构为局部预应力A类结构,可以防止梁连接,整体性好,行车更舒适.工艺技术要求:采用后张法预制T梁,并在架设后用简支连续工艺在墩顶现浇连续接头和翼板连接混凝土,待到达一定强度后,张拉接头预应力形成连续的结构.[收稿日期]2021—09—09[作者简介]康炼(1986～),女,硕士研究生.醚褥鳍疆受力性能及使用效果:预应力T梁横向稳定性,整体稳定性不如小箱梁;采用先简支后连续的体系,支点负弯矩减采用预制和湿接连接,行车舒适.2.2.1使用阶段内力,位移计算预应力混凝土小箱梁的结构特点主要表现在:采用预制单片预应力混凝土小箱梁,然后现场拼装,预制的小箱梁并列布置而成,沿桥跨方向各小箱梁之间现浇一段桥面板和横隔粱;各梁之间有足够大的横向联系,具有较好的结构整体此,在对预应力混凝土多片式小箱梁进行纵向受力分析时可最大内力,位移比拟如表1.表1最大内力,位移比拟轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移截面形式(kN)(kN)(kN?m)(mm)(mm)(.)预应力混凝土小箱梁与T梁相比由于其闭合截面的特性,使其具有良好的抗扭和抗弯能力,小箱梁结构挖空率比承受负弯矩的能力来看,箱梁与T梁相比抗弯能力更大(见表2).表2承受负弯矩的能力比拟截面形式系数小箱梁T梁简便,可以缩短总体工期44d.从工程造价来说,30m的T梁与小箱梁相比,建造小箱梁具有明显的经济性.工程造价的建安费:前者为1.O0,而后者为0.94.从施工工艺角度考虑,采用后张法的小箱梁与T梁施工技术要求根本相同.但横断面T梁片数较多,单片T梁横向刚度较弱,简支搁置稳定性差,刚度较小,反拱度较大,小箱梁那么可以克服这些缺点.T梁架设后要现场连接横隔板,增多一道工序和时间,而小箱梁省略这道工序,从而缩短工期.采用小箱梁,由于小箱梁较T梁矮,底宽较T梁宽,小箱梁重心较T梁偏低,单片小箱梁比单片T梁稳定,不易侧翻.另一方面,采用小箱梁,可减少T梁结构由简支变连续体系转化的施工环节,使施工工艺更简单,施工操作更容易,当然,质量也更容易保证.在相同材料,保护层厚度和受力状态下,以结构外露面积作为评价耐久性的一个指标.对30in梁来说,小箱梁桥下外露面积比T梁减少12%,加上横隔板,外露面积更大;T梁横隔板道数多,常出现开裂,也影响其耐久性.3结束语通过上述比拟,采用预应力混凝土小箱梁,可以缩短整体工期44d,减少8O.4万元的材料费投入,工艺更简单,施的优越性,针对30m这种中小跨径桥梁而言,应优先选用小箱梁的结构形式.先简支后桥面连续预应力混凝土小箱梁结构兼具简支结构施工便捷的优点和连续结构行车舒适性好的优点,又具有良好的经济性,确实是一种合理,先进的结构形式,值得应用推广.从结构受力特性,施工难易度,经济美观,行车舒适,耐久性等多方面综合考虑,宜采用多片式预应力混凝土小箱梁先简支后桥面连续的体系.参考文献稳,不适合支架支撑,在梁安装位置进行预制;而小箱梁高度[M]?北京:人民交通出版}土,2002为160cm,底宽100em,适合支架支撑,在梁安装位置进行预E2]范立础?预应力混凝土连续粱桥[M]?北京:人民交通出版.垦:,篓不[]:桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,,要制苎.工压力,还可以减少梁安装环节.这;.交通出版样,至少可以节约工期24d.,nn,.........一…'(2)采用小箱梁,体系是先简支后桥面连续结构,减少了[5]姚玲森,程翔云.钢筋混凝土桥梁[M].北京:人民交通出版T梁结梅由简支变连续的体系转化,不存在墩顶湿接缝和结杜,1982构体系转化,施工工艺简便,这样可以缩短工期20d.。
空心板与小箱梁T梁连续箱梁的区别和选用原则
在公路工程建设中,现在上部构造一般采用的形式也就T梁、箱梁、空心板.结构形式的选择首先应满足造价最低的要求、其次就是桥梁通行净空通航净空的要求1、T梁适用与单孔跨径在30~40m之间,T型梁的优势在于：便于成批大量生产、梁体安装方便、数量达到足够多时造价较低、结构在运营节段的稳定性及耐久性相对于箱梁高；T梁的缺点在于单片T 梁的横向刚度很小,很容易产生横向位移,给安装带来一定的麻烦.2、空心板梁适用于跨径在8~20m之间,空心板梁优势与T型梁差不多,但是一般空心板主要运用与中小型桥梁,所以说数量上绝对不是很多,但是如果在城市道路建设中在某个片区设置空心板预制场进行集中预制的话还是有经济优势的,空心板的横向稳定性要比T梁强的多,但是空心板的施工工艺中,如果心模如果用的是气囊,很容易引起顶板厚度严重不足的现象.3、箱梁适用范围较广,由于其抗扭刚度大所以经常用于小半径弯桥.现在公路用桥箱梁一般都是悬浇施工的变截面箱梁,所以比较起来施工进度慢,机械设备投入很大.①、T梁：T梁结构是较为常用的结构形式,其设计和施工经验成熟,结构跨越能力较强,最大跨径达50m左右.主梁为预制构件,可在工厂和施工现场预制,待主梁安装完毕后,浇筑现浇段把桥面连成整体.T梁的优点是造价低,施工方便,对施工设备没有特殊要求.但是,T梁的建筑高度相对高一些,且主梁、横梁数量多,仰视梁底,纵、横梁密布,比较凌乱,景观效果较差.②、普通后张法预应力砼空心板空心板结构具有结构高度低,工厂化程度高,运输、吊装方便,对地面交通影响较小,工程造价低等特点,但由于其结构梁高较低,跨径不能很大目前通常最大跨径25m,板梁间采用铰接,结构整体性较差,且景观较差.③、现浇连续箱梁预应力砼连续箱梁结构采用单箱多室结构,混凝土连续箱梁整体性能较好,抗扭刚度大,设计及施工经验成熟,跨越能力强,对于等截面预应力混凝土连续箱梁,常规跨径在25米～50米左右,能很好的满足城市立交桥和高架桥的使用要求.连续箱梁梁高适中,结构简洁、轻盈,线条流畅,在满足道路交通功能要求的同时,能很好的融入到城市建筑中去,增加城市的现代化气息。
梁的受力分析
对于混凝土桥梁，恒载占大部分，活载比例较小，因此，对 称荷载引起的应力是计算的重点。
1.1 箱梁截面变形的分解
➢ 纵向弯曲：
对称荷载作用；产生纵向弯曲正应力 M，弯曲剪应力 M。
➢ 横向弯曲：
局部荷载作用；产生横向正应力 c。
➢ 扭转：
已切开的截面可利用式
X
Qy bI X
S ydA Qy S X
0
bI X
计算箱梁截面上各点的剪力流q0。由剪力流 q0 与 q1 的作用，在截面切
开处的相对剪切变形为零，即：
ds 0 (a) s
此处 ds 是沿截面周边量取的微分长度，
符号 表示沿周边积分一圈， s
剪应变为： M q
1.1.4 扭转变形
在箱壁较厚或横隔板较密时，可假定箱梁在扭转时截面周边保 持不变形，在设计中就不必考虑扭转变形（即畸变）所引起的 应力状态。但在箱壁较薄，横隔板较稀时，截面就不能满足周 边不变形的假设，在反对称荷载作用下，截面不但扭转而且要 发生畸变。
扭转变形，即畸变（即受扭时截面周边变形），其主要变形特 征是畸变角 。薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后，无法保持截 面的投影仍为矩形。畸变产生翘曲正应力 dW 和畸变剪力 dW ， 同时由于畸变而引起箱形截面各板横向弯曲，在板内产生横向 弯曲应力（dt 如图所示）。
2.2 弯曲剪应力
➢ 开口截面： 由材料力学中的一般梁理论，可直接得出。
➢ 闭口单室截面： 问题---无法确定积分起点； 解决方法---在平面内为超静定结构，必须通过变形协调 条件赘余力剪力流q方可求解。
➢ 闭口多室截面： 每一室设一个切口，每个切口列一个变形协调方程，联合求解
桥梁T梁核算公式
桥梁T梁核算公式桥梁T梁是一种常见的桥梁结构形式，其横截面呈“T”形，具有较好的强度和刚度。
在进行桥梁设计和核算时，需要考虑到T梁的受力情况和设计要求，然后采用相应的公式进行计算和核算。
下面是关于桥梁T梁核算公式的详细介绍，包括梁的受力分析、抗弯计算、剪力计算等方面。
1.T梁的受力分析：T梁在使用过程中主要承受两类荷载：拉力和压力。
其中拉力来自于梁上受力荷载的作用，压力则来自于梁下的支撑结构、支座和墩台等。
在进行T梁的受力分析时，需要考虑以下几个方面。
1.1弯矩分析：T梁受力时，通常会出现正弯矩和剪切力。
正弯矩是指在梁的上部产生下凸的弯曲形态，而剪切力则是指在梁的纵向内部产生的剪切应力。
针对不同类型的荷载情况，可以采用不同的方法进行弯矩和剪切力的计算。
1.2剖面选取：对于T梁，需要选择合适的剖面进行受力分析。
一般情况下，可以选择截面中心位于受力处上方的剖面，并选取梁上下翼缘相对稳定的位置进行计算。
2.T梁的抗弯计算：T梁的抗弯能力是指其在荷载作用下的抗弯刚度和强度。
根据梁的几何形状和材料特性，可以采用不同的抗弯计算公式。
2.1断面应力计算：根据梁的剖面形状、荷载及其作用位置，可以计算出梁上不同截面的应力分布情况。
一般情况下，可以首先根据梁的静力平衡条件计算出截面上的正应力和切应力。
然后结合材料的本构关系和弹性力学理论，进一步计算出截面上的实际应力情况。
2.2抗弯应力计算：根据T梁的受力状况，可以计算出底部纤维处的最大抗弯应力。
一般情况下，可以采用抗弯应力公式计算其最大值，公式如下：σ_max = M / S其中，σ_max为最大抗弯应力，M为梁的弯矩，S为梁的抗弯截面模数。
3.T梁的剪力计算：T梁在受到水平荷载作用时，会产生剪力力和剪切应力。
为了确保桥梁的安全性能，需要对剪力进行合理的计算和核算。
3.1应力分布计算：通过计算，可以得到T梁剖面上的剪力力和应力分布情况。
一般情况下，剖面上的剪力应力呈线性分布，其计算公式如下：τ=V/A其中，τ为剪切应力，V为剪力力，A为梁的剖面面积。
铁路道口平改立工程上跨桥箱梁、T梁方案比较
铁路道口平改立工程上跨桥箱梁、T梁方案比较发布时间：2021-06-22T07:35:34.144Z 来源：《防护工程》2021年5期作者：王勇[导读] 本文详细分析了铁路上跨桥箱梁、T梁结构形式优缺点，为铁路道口平改立工作确定铁路上跨桥结构形式起到参考作用。
王勇中国铁路沈阳局集团有限公司建设部辽宁省沈阳市 110000摘要：本文详细分析了铁路上跨桥箱梁、T梁结构形式优缺点，为铁路道口平改立工作确定铁路上跨桥结构形式起到参考作用。
一、前言铁路道口平改立工程受净空和桥台填土高度的限制时，桥梁上部结构要求尽可能地降低建筑高度，这样可以适当减小桥上纵坡，降低路基填土高度，减少占地及降低路基处理难度，对辽宁省平改立工程占用基本农田较多问题，应尽量减少桥梁建筑高度。
装配式T梁与小箱梁的跨越能力相当，小箱梁建筑高度较低，与路基综合起来比较具有优势。
T梁截面的建筑高度相对高一些，且主梁、横梁数量多，仰视梁底，横、纵梁密布，比较凌乱，美观效果较差。
小箱梁为箱型构造，侧面封闭，在美观方面优于T梁。
箱梁横向抗弯惯性矩的大，有利于梁肋施工吊装阶段的稳定性与安全性。
因此，跨越铁路部分优先采用采用小箱梁。
二、结构性能比较箱梁由于闭合截面的特性，使其具有良好的横向抗弯和抗扭性能，特别是横向抗弯惯性矩是T梁截面的4-5倍（以30m跨度为例），横向抗弯惯性矩的增大有利于梁肋施工吊装阶段的稳定性与安全性。
小箱梁抗扭惯性矩是T梁20倍左右（以30m跨度为例），抗扭惯性矩的增加可使偏心荷载作用下各梁肋的受力均匀。
小箱梁截面面积的增加，导致吊装时重量的增加，对吊装机械设备提出了更高的要求。
三、施工难度比较1.预制梁体侧弯问题T梁构造形式简洁明了，上下部传力明确，模板设置简单，施工方便，但对施工质量控制及施工人员素质要求较高，如若施工时处置不当，发生钢束张拉顺序不合理(无法保证预应力钢束张拉时横向对称进行)、预应力管道定位不准、张拉时混凝土强度达不到设计要求、对横向刚度不对称的边梁施加对称于腹板中心线的荷载等问题极易引发梁体产生侧弯等情况。
普通公路桥梁T梁与小箱梁适应性比较分析
名称
小箱梁
Ｔ梁
小箱梁／Ｔ梁
跨中 支点 跨 中 支点 跨 中 支点
图 ３ 小箱梁承载能力极 限状态弯矩包络图
一 『１
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…
由 １表 中可 以看 出 ，Ｔ梁 截 面 的抗 弯 惯性 矩 略 大于小箱梁 。小箱 梁由于闭合截 面的特性 ，使其具 有良好的横 向抗弯和抗扭性能，特别是横 向抗弯惯 性矩 是 Ｔ梁 截面 的 ４倍 ，横 向抗 弯 惯 性矩 的增 大 有
箱 梁在 桥 型方 案 、结 构 性 能 、施 工 工 艺 、运 营养 护 与 匀 的情 况 ，而 且 Ｔ梁 吊装 重 量 轻 ，所 以 山 区公 路 桥
经济性等几个方面进行 比较 ，寻求在一定条件下最 梁宜 优先 采用 Ｔ梁 。
合适 的结构 形 式 。
３ 结构 性能 比较
２ 总体 比较
图 ４ 小箱梁承载能力极限状态剪力包络图
－ １４８７０
一
利 于梁肋 施工 吊装 阶段 的稳 定性 与安 全性 。小箱 梁 抗 扭惯性 矩是 Ｔ梁 ２３倍 ，抗 扭 惯性矩 的增 加可 使偏 心 荷载作 用下 各梁 肋 的受 力均 匀 。小箱 梁截面 面积 的增加 ，导致 吊装时重量的增加 ，对 吊装机械设备提 出 了更 高 的要求 。
Ｔ梁 中心 梁 高 ２．０ｍ，梁肋 间距 ２．１５ｍ，中梁 预 制宽 度 １．７０ｍ，边 梁 预 制 宽 度 １．９ｍ，马蹄 宽 度 为 ０．５４ｍ，湿 接 缝 宽 度 ０．４５ｍ，每 孔 设 置 五 道 中横 隔 梁 ，梁端 设置 两道端 横 隔梁 。
表 １ 小箱梁与 Ｔ梁截面特性比较
表 ２ 小 箱 梁 与 Ｔ梁 截 面 承 载 能 力
空心板、小箱梁、T梁优缺点
空心板、小箱梁、T梁优缺点
1、根据跨径大小设置；空心板最大只能到25米，再大就不经济了；
2、根据行业习惯：如铁路单位喜欢T梁，公路单位喜欢空心板、小箱梁；
3、根据桥面特点设置：如小箱梁抗扭能力强，其它两种稍微差点；
4、根据地形特点设置：能够利用现浇的就采用小箱梁，能够采用架桥机的采用空心板、T梁；
5、根据统一桥型设置：如果一种桥型都是一种梁，就会考虑不会采用另外一种。
空心板：优点自重轻，制作工艺成熟，造价低，安装方便。
缺点不能大跨径使用，支座出问题多（因为有四个支座）。
T梁：制作相对也简单，工艺成熟，支座平稳，跨径可以做的大；缺点：自重大，安装需要大型架桥机设备，不利于小规模施工。
小箱梁：抗扭能力强，便于现浇施工，自重轻；缺点：制作工艺太复杂，模板投入比较大。
T梁、箱梁对比
施工中箱梁与T梁对比
箱梁：结构设计复杂，砼结构较溥。
施工工艺复杂，且质量要求高，张拉后容易产生裂缝，难控制。
T梁：结构设计和施工工艺均相对简单，施工质量更容易控制。
总体比较：
1、模板投资：T梁没有内模，模板投资相T梁比箱梁可节省内模费用。
建设大道预制小箱梁计划配备6套内模模板，每套内模模板约6.9t，按每套内模4.5万元计算，可节省约27万元。
2、截面经济性好：从截面经济性来考虑。
相同跨径下，T 梁的截面高度比组合箱梁高，截面挖空率也比组合箱梁高。
因为T梁截面高度较高，布置预应力钢束时可获得更大的抗弯力臂，所以预应力钢束用量比组合箱梁少。
（例如某个项目40m跨径下T梁预应力钢束用量比组合箱梁少15%）。
3、从施工难度上来考虑。
相同跨径下，单片组合箱梁的吊装重量要比单片T梁大，T梁比箱梁吊装更方便吊装难度较小。
4、工期对比：T梁预制、脱模、吊装较小箱梁方便可缩短工期，每片T梁从预制到吊装比箱梁节约0.5～1天。
本工程小箱梁总预制量为420片，本工程T梁比箱梁预制工期可节省约35～70天。
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T梁和箱梁在受力特点上有显著的区别。
T梁的受力特点主要表现在其翼板上。
当T形截面的翼板宽度加大时，受压区高度会相应减小，内力偶臂则会相应增大，这意味着所需的受拉钢筋面积会相应减小。
在设计T 梁时，其受力情况和实际受力基本相同，T梁的结构相对简单，通常为一梁一支座的形式，使得负载相对平衡。
相比之下，箱梁的受力则较为复杂。
在箱梁分析中，作用在箱梁上的主要荷载是恒载与活载。
恒载是对称作用的，而箱形梁截面基本上也是对称的，所以恒载一般不会产生偏心作用。
然而，活载可以是对称作用，也可以是非对称偏心作用，需要分别加以考虑。
在偏心荷载作用下，箱梁会产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态。
在实际施工使用过程中，T梁和箱梁的受力情况也有所不同。
具体来说，T梁的每一个梁格和主梁分担受力，设计的受力情况和实际的受力基本相同；而箱梁的受力种类比较复杂，受力的变化范围也比较大。
此外，在设计结构方面，T梁的结构比较简单；而箱梁结构中，前后部分的负载对箱梁的上顶板、下底板和肋板的受力的影响较小。
总的来说，T梁和箱梁的受力特点各有千秋，选择使用哪一种主要取决于具体的应用场景和设计需求。
在实际工程中，应根据具体要求和条件来选择最适合的结构形式。