装配式简支梁桥的设计和构造)

❖ 受力分析：□梁肋和翼板间的砼施工接缝削弱了梁板的
整体受力能力
□组合梁受力是分阶段的
q+p
p q
p q + p'
3.纵、横向竖缝划分
纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小梁 段。安装就位后，必须串联以预应力筋施加预应力 才能保证其足够的连接强度。因此，横向分段预制 的装配式梁也称串连梁。
偏距 e’ 抵消主梁自重，应在设计中使截面形心高一些以增大偏距； ❖ (Ny-△Ny)*(Ku+Ko)=Mg2+Mp；【 △Ny —预应力损失】
核心距K= Ku+Ko,反映运营阶段承载能力，K越大越节省预应力筋； ❖ 截面效率指标 ρ=K/h , 一般在0.45~~0.5以上较经济
普通钢筋砼T梁 与 预应力砼T梁的抗力效应比较
❖ 横隔梁基本与钢筋砼梁相同，但当主梁跨度大， 梁较高时，为减小重量将横隔梁的中部挖空。
T梁构造—立面、断面
百度文库
截面特征
❖ 形心轴； ❖ 核心距
1）截面核心概 念
2）轴向压力在 上、下核心之间 移动，截面不产 生拉应力
预应力T梁截面受力特点
❖ 预加力阶段，上缘达到0应力；运营阶段，截面下缘应力为0； ❖ Ny*e’=Mg1;
❖ T梁在浇注桥面铺装层之前，尚应按施工荷载验算顶部主筋的受力， 如施工荷载很大，则板内的配筋由施工荷载控制。
配筋特点--梁端加强钢筋 ❖ 在梁端底层主筋的上下侧各设一层Φ6～ Φ8的钢筋网，以增强梁端砼
的抗裂强度。
最小锚固长度 ❖ 对于各种受力钢筋，通过计算和作图允许将其在梁内切断，则被切断
的钢筋应当比理论切断点再放长一个规定的锚固长度，以保证该筋从 理论切断点起充分受力。
钢筋砼铺装层构造
T 梁受力特点—弯距包络图
3.主梁钢筋构造
⑴一般构造
装配式T型简支梁桥的 钢筋可分为： 纵向主钢筋、 架立钢筋、 斜钢筋（弯起钢筋）、 箍筋、 分布钢筋（构造） 等几种。
主筋
✓ 简支梁承受正弯矩作用，故抵抗拉力的主钢筋设置在梁 肋下缘；
✓ 随着弯矩向支点处减小，主钢筋可在跨间适当位置处切 断或弯起；
❖ 预应力砼T梁
◎预应力筋合力（压应力）中心的“偏心距” 【内力偶距】。
◎预应力筋合力（压应力合力）为“偏心力”；
◎ “偏心距” 、 “偏心力”的乘积构成“预加弯矩”；
◎ “偏心距”变化—预应力筋弯起，
“偏心力”基本不变（弯起角不同，有少量变化）。
◎以变化的“预加弯矩” 来抵抗荷载效应。
二、截面尺寸
❖ 梁高一般取高跨比1/15~1/25，随跨径增大取小值， 随梁数减少取较大值；对于一般中等跨径的预应力 砼T梁，高跨比可取 1/16~1/18。
❖ 梁宽一般1.6~~2.5m，跨径大取大。
❖ 肋宽一般由构造和施工要求决定，实践中通常采用 0.18~0.20m。
❖ 主梁腹板下端要扩大成马蹄形，做法：宽度约为肋 宽的2~4倍，管道保护层不小于6厘米；马蹄全宽部 分高度加1/2斜坡区高度约为（0.15~0.2）h；斜坡 宜陡于45°；马蹄面积不宜少于全截面的 10%~20%，马蹄部分不宜过高。
三、装配式预应力砼梁的配筋特点 预应力砼梁内的配筋：纵向预应力筋、 架立钢筋、 箍筋、 水平分布钢筋、 承受局部应力的钢筋 构造钢筋
配筋特点
❖ 纵向预应力钢筋， 尽可能采用后张 法曲线布置，对 抵抗弯距、剪力 有利；考虑预应 力损失弯起角不 能太大；
第三章 装配式简支梁桥的设计和构造
❖ 综述：
❖ 简支梁桥是梁式桥中应用最早，使用最广泛的一种桥型。 ❖ 它受力简单，梁中只有正弯矩，常用T型截面梁这种构造简
单的截面形式；
❖ 体系温变，混凝土收缩徐变，张拉预应力等均不会在梁中产 生附加内力，设计计算方便，最易设计成各种标准跨径的装 配式结构。
❖ 由于简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，对 基础要求较低，能适用于地基较差的桥址上建桥。
❖ 2.简支梁桥的结构尺寸易设计成系统化和标准化，这有利于组织 大规模预制生产，并用现代化起重设备进行安装；
❖ 3.采用装配式施工方法，可大量节约模板支架材料，降低劳动强 度，缩短工期；
❖ 近年来，国内为对于中小跨径的桥梁，大量采用装配式钢筋砼简 支梁桥或预应力砼简支梁桥。
开封黄河公路大桥
开封黄河公路大桥，共108孔，77孔为50米预应力T梁，31孔为20 米钢筋混凝土T梁，450米一连桥面连续；
✓ 主筋在三层以上时，净距≧3cm 且≧1.25d。
钢筋联接
❖ 焊接钢筋骨架，按规范焊缝强度不低于钢 筋本身强度，对焊缝条件的长度应满足下 列条件：
配筋特点--翼板钢筋
❖ T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂负弯矩， 在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。按《公路钢筋混凝土及 预应力混凝土桥涵设计规范》要求，板内主筋直径不小于10mm，每 米板宽内不应少于5根。分布筋的直径不小于6mm，间距不大于25cm， 在单位板宽内分布筋的截面积不少于主筋截面积的15%，在有横隔梁 的部位分布筋的截面积应增至主筋截面积的30%，以承受集中轮载作 用下的局部负弯矩，所增加的分布钢筋每侧应从横隔梁轴线伸出l/4。
❖ 通过支承截面不弯起的主拉钢 筋，长度圆钢筋15d，螺纹钢 筋10d
砼保护层厚度
✓ 主钢筋离底部净距不小于3厘米， 不大于5厘米，与侧面净距不小 于2.5厘米；砼表面至箍筋或防 裂分布钢筋间的净距应不小于 1.5厘米。
其他
✓ 各主筋间净距≧3cm；
✓ 主筋在三层及三层以下时，净 距≧3cm且≧d；
T梁配筋图
4.装配式主梁的连接构造
❖ 通常在设有端横隔梁和中横隔梁的装配式T 形梁桥中，均借助横隔梁的接头使所有主 梁连接成整体。
图示为常用的中主梁横隔梁的构造形式。
❖ 为了简化接头的现场施工，也可采用螺栓 接头，此方法基本上与焊接接头相同，不 同之处是盖接钢板不用电焊，而是用螺栓 与预埋钢板连接，因此钢板上要预留螺栓 孔。
✓ 为保证主筋在梁端有足够的锚固长度和加强支承部分的 强度，至少有2根，并不少于20%的主筋应伸过支承截 面；
✓ 两侧的受拉钢筋应伸出支点截面，并弯成直角顺梁端延 伸至顶部；
✓ 两侧不弯起的主筋伸出支承面的长度：带半圆弯钩的光 圆钢筋≥15d，带直角弯钩的螺纹钢筋≥20d，环氧树脂 涂层钢筋为12.5d。
箍筋 ✓ 直径不小于8mm且不小于1/4主筋直径，其间距不大于梁高的1/2，和
40cm，在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋 间距不宜大于10mm，且近梁端第一个箍筋应设置在距端面一个混凝土保 护层距离处。 架立钢筋
✓ 布置在梁肋的上缘，主要起固定箍筋和斜筋，并使梁内全部钢筋形成立 体或平面骨架。
缝划分、纵横向竖缝划分
1.纵向竖缝划分----在简支 梁中应用最为普遍
❖ 在这种结构中，作为主要承 重构件的各根主梁都是整体 预制的，接头和接缝仅布置 在次要构件—横隔梁和行车 道板内，而且结构部分全为 预制拼装，不需要现浇砼。 这样可使主梁受力可靠，施 工也方便。
❖ 其缺点是构件的尺寸和重量 都很大，增加运输和安装上 的困难。
3-2 装配式钢筋混凝土简支梁桥
主要问题：1.一般构造；
2.主要截面尺寸； 3.配筋特点
4.联结、局部构造
装配式钢筋砼简支梁桥以T形梁桥最为普遍，我国已 拟定了标准跨径为10m、13m、16m和20m四种公
路桥梁标准设计。
图示：典型的装配式T形梁桥上部构造概貌
一、构造布置
1.主梁布置
一般主梁间距在1.5～2.2m之间，对于 行
⑵横隔梁尺寸
横隔梁比主梁稍矮，约3/4主梁高，肋 宽12~16厘米。
⑶主梁翼板尺寸 翼板宽度应比主梁间距小2cm。 翼板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求：
根据受力特点，做成端部较薄，向根部逐渐加厚。 为保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋衔接处的
厚度应不小于主梁高度的1/10。 一般翼板的端部厚度取8cm。
3-1 装配式简支梁桥的构造类型
一、装配式简支梁桥的 截面形式
❖ 主梁的横截面形式有三 种基本类型：T型、箱型、 TT型截面；
❖ 模板化生产，易于系列 化、标准化；
❖ 高宽比例适当优化，以 增大抗弯惯距，增大刚 度；
❖ 20~60米有标准图；
❖ 跨度增大，梁重增加快； 措施—纵向分块、横向 分块（少用）。
车道净宽7m+人行道的结构，选用四 梁式或五梁式。
2.截面尺寸 ⑴主梁梁肋尺寸
高度：梁高与跨径之比（高跨比）的 经济范围大约为1/11~1/16，对于跨径 10m，13m，16m，20m的标准设计所 采用的梁高相应为0.9m、1.0m、1.1m、 1.3m。 宽度：梁肋宽度为15 ～18cm，视梁内 主筋直径和钢筋骨架片数而定。
❖ 在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于予制、架 设，简化施工管理，施工费用低，因此在城市高架、跨河大 桥的引桥上被广泛采用。
❖ 为减少伸缩缝装置，改善行车平整舒适，国内目前常采用桥 面连续的预应力混凝土简支梁桥。
❖ 其优点：
❖ 1.简支梁桥是单孔静定结构，受力明确、构造简单、施工方便， 是中小跨径桥梁中应用最广的桥型；
❖ 最长采用的是以纵向竖缝划分的T梁，鉴于用预 应力筋施加预应力的特点，可做成横向也分段的 串连梁。
一、构造布置
❖ 主梁间距全部采用1.6m，并根据桥面净空和人行 道的不同，在横截面内相应采用5、6、7片主梁； 对于大跨径预应力简支梁桥，1.6偏小，应增大梁 距（1.8～2.3m）。
❖ T梁的梁肋下部通常加宽做成马蹄形，以便钢丝束 的布置和满足承受很大预应力的需要；为配合钢 丝束的弯起及在梁端能布置钢丝束锚头和安放张 拉千斤顶，在靠近支点处腹板也要加厚至与马蹄 同宽，加宽范围最好达一倍梁高（离锚固端）， 这样就形成了沿纵向腹板厚度发生变化，马蹄部 分也逐渐加高的变截面T梁。
二、构件的划分方式—减轻块重的措施
❖ 块件划分应遵循的原则：
⑴根据建桥现场实际可能的预制、运输和起重等条件，确定 拼装单元的最大尺寸和重量； ⑵快件的划分应满足受力要求，拼装接头应尽量设置在内力 较小处； ⑶拼装接头的数量要少，接头形式要牢固可靠，施工要方 便； ⑷构件要便于预制、运输和安装； ⑸构件的形状和尺寸应力求标准化，增强互换性，施工要方 便。 ❖ 目前常用的块件划分方式有：纵向竖缝划分、纵向水平
❖ 我国最近编制的装配式钢筋 砼和预应力砼T形简支梁桥 的标准设计，都采用这种块 件划分方式。
2.纵向水平缝划分
❖ 其目的是减小拼装构件的起重重量和尺寸，以便于集中 预制和运输吊装。
❖ 纵向水平缝将梁肋和板分隔开来，借助纵横向的竖缝将 板划分成平面成矩形的预制构件。施工时先架设梁肋， 再安装预制板，最后在接缝内或连同在板上现浇一部分 砼使结构成整体—成为组合式梁桥。
❖ 普通钢筋砼T梁
◎钢筋合力（拉应力）中心与砼合力（压应力）中心为“内力偶距” ；
◎钢筋合力（拉应力合力）【或砼的压应力合力、二者为一对平衡力 】
为“内力”；
◎ “内力偶距”、 “内力”的乘积构成抵抗弯矩；
◎ “内力偶距” 基本不变，
“内力”变化（不同截面纵筋数量不同）；
◎以变化的“抵抗弯矩” 来抵抗荷载效应。
中主梁横隔梁构造
3-3 装配式预应力混凝土简支梁桥
❖ 比较广泛的桥梁结构形式；
❖ 跨径大于20米，目前可到65米；
❖ 其发展依赖于基本材料指标，如使用高强轻质混 凝土，高强预应力，预应力工艺、大吨位的张拉 设备，大型安装设备；
❖ 横截面类型基本与钢筋砼简支梁桥相似，T型、I 型、TT型截面，有时为了提高单梁的抗扭刚度并 减小截面，也可采用箱型；
◎◎ “预加弯矩” 在不同的阶段（或截面） ，其效应不同；
◎◎在施工阶段（梁端）一部分是负效应；
◎◎ “预加弯矩”要获得更大的正效应、避免过大的负效应，必须使
“偏心距” 的允许变化范围尽可能的大。
◎◎ 使上、下缘都不出现拉应力，“偏心距”只能在上、下核心之内
变化。即：上、下核心距越大，预应力筋越好布置，效果越好。
斜钢筋 ✓ 斜钢筋与梁轴线布置成45°； ✓ 弯起钢筋应按圆弧弯折，圆弧半径不小于10d。 分布钢筋 ✓ 直径为6～10mm，靠近下缘应布置得密些，上部可稀些； ✓ 其截面面积：
As (0.001 ~ 0.002)bh
✓ 钢筋间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不大于20cm，在受压区不应大 于30cm，在支点附近间距10-15cm。