1、第五章 混凝土简支梁桥第五章第五章 混凝土简支梁桥混凝土简支梁桥 第一节第一节 混凝土简支梁桥的设计与构造特点混凝土简支梁桥的设计与构造特点 第二节第二节 混凝土简支梁桥的预制和施工方法混凝土简支梁桥的预制和施工方法 第三节第三节 混凝土简支梁桥的设计计算混凝土简支梁桥的设计计算简支梁桥均布荷载q281qlM 混凝土简支梁桥的特点：受力明确、构造简单、适应范围广、不受基础条件限制、易于建造、标准化。适用跨度范围：一般20米以下第一节第一节 混凝土简支梁桥的设计与构造特点混凝土简支梁桥的设计与构造特点 一、截面形式一、截面形式 从梁的截面形式区分，混凝土简支梁桥可分为从梁的截面形式区分，混凝土简
2、支梁桥可分为三类：板桥、肋板式桥和箱梁桥。三类：板桥、肋板式桥和箱梁桥。1、板桥（、板桥（Slab bridge）板桥的承重结构是矩形截面的钢筋混凝土或预板桥的承重结构是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板。应力混凝土板。主要特点是构造简单，施工方便，建筑高度小，主要特点是构造简单，施工方便，建筑高度小，受拉区混凝土不仅不能发挥作用，反而增大结构自受拉区混凝土不仅不能发挥作用，反而增大结构自重。重。通常跨径在通常跨径在10m左右。左右。5.1(a)为整体式板桥横截面，为双向板。为整体式板桥横截面，为双向板。5.1(b)为矮肋式板桥。为矮肋式板桥。5.1(c)为小跨径装配式板桥。为小跨径装配式板
3、桥。5.1(d)为装配式空心板桥。为装配式空心板桥。5.1(e)为装配为装配整体组合式板桥。整体组合式板桥。图图5.2为铁路板式简支梁桥的横截面，一般在跨度为铁路板式简支梁桥的横截面，一般在跨度6m以下采用。以下采用。稳定性好，两片板之间不需要横向联结。稳定性好，两片板之间不需要横向联结。第一节第一节 混凝土简支梁桥的设计与构造特点混凝土简支梁桥的设计与构造特点 一、截面形式一、截面形式 2、肋板式梁桥、肋板式梁桥 在横截面内形成明显肋状结构的梁桥称为肋板式梁桥，在横截面内形成明显肋状结构的梁桥称为肋板式梁桥，或简称肋梁桥。或简称肋梁桥。这类桥以梁肋（或称腹板）与顶部的钢筋混凝土桥面板这类桥以
4、梁肋（或称腹板）与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起作为承重结构。结合在一起作为承重结构。肋板式梁桥的横截面分为肋板式梁桥的横截面分为形形和和T形两种基本类型。形两种基本类型。承载能力比板桥高，常用于中等跨径（承载能力比板桥高，常用于中等跨径（20-40m）桥梁。）桥梁。肋式截面肋式截面T T形、形、形梁形梁一、截面形式一、截面形式2、肋板式梁桥、肋板式梁桥（1）形截面形截面 特点：截面形状稳定，横向抗弯刚度大，梁的堆放、特点：截面形状稳定，横向抗弯刚度大，梁的堆放、装卸和安装方便，各装卸和安装方便，各形形梁之间用穿过腹板的螺栓连接。梁之间用穿过腹板的螺栓连接。但这种构件的制造较复杂；梁肋被分成
5、两片薄的腹板，通但这种构件的制造较复杂；梁肋被分成两片薄的腹板，通常用钢筋网来配筋，难以做成刚度大的钢筋骨架。每片梁常用钢筋网来配筋，难以做成刚度大的钢筋骨架。每片梁需要四个支座，易出现支座悬空。需要四个支座，易出现支座悬空。设计经验证明，跨度较大时设计经验证明，跨度较大时形梁形梁桥的混凝土和钢筋用量都比桥的混凝土和钢筋用量都比T形梁桥的大，形梁桥的大，而且构件也重。故而且构件也重。故形梁桥一般只用于形梁桥一般只用于l=612m的小跨径桥梁，应用有限。的小跨径桥梁，应用有限。一、截面形式一、截面形式2、肋板式梁桥、肋板式梁桥（2）T形截面形截面 由若干个由若干个T形截面梁组成的桥，统称为形截面
6、梁组成的桥，统称为T（形）梁桥。（形）梁桥。图图5.5(a)为整体现浇施工为整体现浇施工T梁桥横截面梁桥横截面图图5.5(b)为现浇双主梁桥横断面，主梁间距为桥梁为现浇双主梁桥横断面，主梁间距为桥梁全宽的全宽的0.550.60，有时为减小桥面板的跨径，可，有时为减小桥面板的跨径，可在两主梁之间设置内小纵梁在两主梁之间设置内小纵梁图图5.5(c)为装配式为装配式T形梁桥，沿梁纵向设置横隔板形梁桥，沿梁纵向设置横隔板图图5.6为我国铁路钢筋混凝土为我国铁路钢筋混凝土T形梁横断面形梁横断面梁高梁高190cm，道碴槽底板（桥面板）为梁，道碴槽底板（桥面板）为梁的上翼缘，跨中部分梁肋宽（梗宽或腹板的上翼
7、缘，跨中部分梁肋宽（梗宽或腹板厚）厚）30cm，截面向两端增加到，截面向两端增加到49cm。梁。梁肋下缘增宽至肋下缘增宽至70cm。设置横隔板。设置横隔板。一、截面形式一、截面形式2、肋板式梁桥、肋板式梁桥（3）箱）箱形截面形截面 横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥称为箱形梁桥。称为箱形梁桥。特点：提供承受正、负弯矩的混凝土受压区；在一定的特点：提供承受正、负弯矩的混凝土受压区；在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度大，在偏截面面积下能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度大，在偏心活载作用下各梁肋的受力比较均匀。心活载作用下各梁肋的受力比较均匀。适用于较
8、大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥，以及全截面均适用于较大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥，以及全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。参与受力的预应力混凝土简支梁桥。一、截面形式一、截面形式2、肋板式梁桥、肋板式梁桥 二、分块方式二、分块方式装配式梁桥块件划分原则：装配式梁桥块件划分原则：块件的重量应当符合当地现有的运输工具和起吊设备的承块件的重量应当符合当地现有的运输工具和起吊设备的承载能力，而块件的尺寸及运输则应满足建筑限界的要求；载能力，而块件的尺寸及运输则应满足建筑限界的要求；结构的构造应当简单，并且尽可能少用接头。接头必须耐结构的构造应当简单，并且尽可能少用接头。接头必须耐久可靠，具有足够的刚度以
9、保证结构的整体性；久可靠，具有足够的刚度以保证结构的整体性；为了便于制造以及日后的更换，快件形状和尺寸应力求标为了便于制造以及日后的更换，快件形状和尺寸应力求标准化。准化。常用的分块方式有：纵向竖缝划分、纵向水平缝划分和纵、常用的分块方式有：纵向竖缝划分、纵向水平缝划分和纵、横向竖缝划分横向竖缝划分 二、分块方式二、分块方式1、纵向竖缝划分、纵向竖缝划分在简支梁桥中应用最为广泛。在简支梁桥中应用最为广泛。主要承重构件的各根主梁，包括相应行车道板，都是整体预主要承重构件的各根主梁，包括相应行车道板，都是整体预制的，接头和接缝仅布置在次要构件制的，接头和接缝仅布置在次要构件横隔梁（板）和行车横隔梁
10、（板）和行车道板（或道碴槽板）内。道板（或道碴槽板）内。结构部分均为预制拼装，不需要现浇混凝土。这种划分方法使结构部分均为预制拼装，不需要现浇混凝土。这种划分方法使主梁受力可靠，施工也方便。缺点为：构件尺寸和重量大，增主梁受力可靠，施工也方便。缺点为：构件尺寸和重量大，增加运输和安装困难。加运输和安装困难。二、分块方式二、分块方式2、纵向水平缝划分、纵向水平缝划分 为进一步减轻拼装构件的起吊重量和尺寸，便于集中预制和为进一步减轻拼装构件的起吊重量和尺寸，便于集中预制和运输吊装，可用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋和桥面板分割，再运输吊装，可用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋和桥面板分割，再借助纵横向的竖缝
11、将板划分成平面呈矩形的预制构件。施工时先借助纵横向的竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件。施工时先架设梁肋，再安装预制板（有时采用微弯板以节省钢筋），最后架设梁肋，再安装预制板（有时采用微弯板以节省钢筋），最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体，这样在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体，这样的装配式梁桥通常称为组合式梁桥。的装配式梁桥通常称为组合式梁桥。缺点：抗剪能力弱，必须保证结合面的抗剪强度。缺点：抗剪能力弱，必须保证结合面的抗剪强度。适当加大肋顶宽度和借助肋内的伸出钢筋来提高抗剪强度。适当加大肋顶宽度和借助肋内的伸出钢筋来提高抗剪强度。施工时，结合面应按规定作
12、接缝处理。施工时，结合面应按规定作接缝处理。二、分块方式二、分块方式3、纵横向竖缝划分、纵横向竖缝划分 为进一步减小拼装构件的起吊重量和尺寸，可将用纵向竖缝为进一步减小拼装构件的起吊重量和尺寸，可将用纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段。划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段。需要用预应力筋将架设后的梁段串连，所以也叫需要用预应力筋将架设后的梁段串连，所以也叫“串连梁串连梁”特点：尺寸小，重量轻，施工麻烦。特点：尺寸小，重量轻，施工麻烦。二、分块方式二、分块方式3、纵横向竖缝划分、纵横向竖缝划分 三、结构布置三、结构布置1、板桥、板桥 （1）整体式板桥）整体式板桥 整体式板桥的横
13、截面一般都设计成等厚度的矩形截面，或为整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的矩形截面，或为减轻自重做成矮肋式板桥。减轻自重做成矮肋式板桥。对于宽桥，可将板沿桥中轴线断开，成为两桥。为减少墩台对于宽桥，可将板沿桥中轴线断开，成为两桥。为减少墩台宽度，可将人行道做成悬臂形式从板的两侧挑出。宽度，可将人行道做成悬臂形式从板的两侧挑出。（2）装配式板桥）装配式板桥 主要包含实心板和空心板两种。主要包含实心板和空心板两种。板之间设横向联结，企口混凝土铰结和钢板焊接联结。板之间设横向联结，企口混凝土铰结和钢板焊接联结。钢筋混凝土空心钢筋混凝土空心板适用跨度板适用跨度10m左右，预应力混凝土空心板左右，预应
14、力混凝土空心板桥在桥在20m左右。左右。三、结构布置三、结构布置1、板桥、板桥 （2）装配式板桥）装配式板桥 三、结构布置三、结构布置2、肋板式桥、肋板式桥 （1）铁路桥）铁路桥 铁路钢筋混凝土铁路钢筋混凝土T形梁桥标准跨径：形梁桥标准跨径：4、5、6、10、16、20m 跨度为跨度为16m铁路铁路T形梁：形梁：梁长梁长16.5m；梁高梁高190cm；高跨比高跨比1/8.42；梁中心矩梁中心矩180cm；跨中腹板厚度跨中腹板厚度30cm，靠近，靠近梁端部分增厚至梁端部分增厚至49cm；下翼缘加宽至下翼缘加宽至70cm；设横隔板设横隔板4道道时速160公里客货共线铁路预制后张法简支T梁图号：专桥
15、2101时速160公里客货共线铁路预制后张法简支T梁图号：专桥2101时速200公里客货共线铁路预制后张法简支T梁图号：专桥2201时速200公里客货共线铁路预制后张法简支T梁图号：专桥2201三、结构布置三、结构布置2、肋板式桥、肋板式桥 （2）公路桥）公路桥 公路钢筋混凝土公路钢筋混凝土T形梁桥标准跨径：形梁桥标准跨径：10、13、16、20m 图中所示为常用图中所示为常用的主梁中横隔板联结的主梁中横隔板联结构造。构造。在梁内预埋钢板在梁内预埋钢板钢板与横隔梁内受力钢板与横隔梁内受力钢筋焊接，当钢筋焊接，当T梁安装梁安装就位后，在预埋钢板就位后，在预埋钢板上再加焊盖接钢板，上再加焊盖接钢板
16、，将将T梁联成整体。梁联成整体。为简化接头的施工，为简化接头的施工，常用拴接方式，预埋常用拴接方式，预埋钢板和盖接钢板上需钢板和盖接钢板上需预制螺栓孔，这种接预制螺栓孔，这种接头具有拼装迅速的优头具有拼装迅速的优点，但螺栓易松动。点，但螺栓易松动。三、结构布置三、结构布置3、预应力混凝土简支梁的构造特点、预应力混凝土简支梁的构造特点 预应力梁的优点：预应力梁的优点：（1）采用高强度钢筋，可节约普通钢筋；）采用高强度钢筋，可节约普通钢筋；（2）预加压应力可大幅度提高梁体抗裂性，并增加梁的耐久性；）预加压应力可大幅度提高梁体抗裂性，并增加梁的耐久性；（3）应用高标号混凝土可减小截面尺寸，减轻梁体重
17、量，可以增）应用高标号混凝土可减小截面尺寸，减轻梁体重量，可以增大跨越能力，也有利于运输和架设；大跨越能力，也有利于运输和架设；（4）混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优势，也）混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优势，也提高了梁的刚度。提高了梁的刚度。在结构布置上，预应力混凝土梁与普通钢筋混凝土梁在截面在结构布置上，预应力混凝土梁与普通钢筋混凝土梁在截面形式（板、形式（板、形、形、T形形）、块件划分等方面无大的不同。主要不同）、块件划分等方面无大的不同。主要不同之处是：截面尺寸减小；高跨比减小；梁肋下部通常加宽为马蹄之处是：截面尺寸减小；高跨比减小；梁肋下部通常加宽为马蹄形
18、；在靠近支点处腹板也要加厚至与马蹄同宽。形；在靠近支点处腹板也要加厚至与马蹄同宽。三、结构布置三、结构布置三、结构布置三、结构布置3、预应力混凝土简支梁的构造特点、预应力混凝土简支梁的构造特点 铁路预应力混凝土铁路预应力混凝土T形梁桥标准跨径：形梁桥标准跨径：16、20、24、32m三、结构布置三、结构布置3、预应力混凝土简支梁的构造特点、预应力混凝土简支梁的构造特点 公路预应力混凝土公路预应力混凝土T形梁桥标准跨径：形梁桥标准跨径：25、30、35、40m(后张后张)三、结构布置三、结构布置四、钢筋构造四、钢筋构造 1、一般构造、一般构造钢筋混凝土梁内钢筋（钢筋混凝土梁内钢筋（Reinfor
19、cing bar）可分为两）可分为两大类：大类：（1）受力钢筋。包括主要沿轴向布置，承受弯曲）受力钢筋。包括主要沿轴向布置，承受弯曲拉应力的拉应力的主筋主筋和承受主拉应力的和承受主拉应力的斜筋斜筋和和箍筋箍筋；（2）构造钢筋。包括形成钢筋骨架的）构造钢筋。包括形成钢筋骨架的构造钢筋构造钢筋和和难以通过计算确定而根据经验设置的难以通过计算确定而根据经验设置的辅助筋辅助筋。四、钢筋构造四、钢筋构造 2、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例（1）板桥）板桥四、钢筋构造四、钢筋构造 2、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例（1）板桥）板桥四、
20、钢筋构造四、钢筋构造2、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例、公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例（2）装配式）装配式T形梁桥形梁桥四、钢筋构造四、钢筋构造3、预应力混凝土梁的钢筋构造特点、预应力混凝土梁的钢筋构造特点 预应力混凝土梁内钢筋分为预应力钢筋（预应力混凝土梁内钢筋分为预应力钢筋（tendon）和非预应）和非预应力钢筋。非预应力钢筋（包括非预应力受力钢筋和构造钢筋）的力钢筋。非预应力钢筋（包括非预应力受力钢筋和构造钢筋）的构造与普通钢筋混凝土梁中钢筋构造相同。构造与普通钢筋混凝土梁中钢筋构造相同。（1）预应力筋的纵向布置）预应力筋的纵向布置四、钢筋构造四、钢筋构造3、预应力混凝土梁的钢筋构造
21、特点、预应力混凝土梁的钢筋构造特点 （2）预应力筋的锚固）预应力筋的锚固 先张法先张法 后张法后张法 满足满足“均匀均匀”、“分散分散”、“对称对称”的原则的原则四、钢筋构造四、钢筋构造4、预应力混凝土梁钢筋构造举例、预应力混凝土梁钢筋构造举例五、五、T形梁截面尺寸的选定形梁截面尺寸的选定1、梁高、梁高 取决于取决于经济经济、梁重梁重、建筑高度建筑高度以及以及运输条件运输条件等因素等因素 标准设计还应考虑梁的标准化，提高互换性标准设计还应考虑梁的标准化，提高互换性 铁路普通钢筋混凝土梁：高跨比铁路普通钢筋混凝土梁：高跨比1/91/6 预应力混凝土梁：预应力混凝土梁：1/111/10 跨度越大比
22、值越小跨度越大比值越小 公路普通钢筋混凝土梁：高跨比公路普通钢筋混凝土梁：高跨比1/161/11 预应力混凝土梁：预应力混凝土梁：1/251/15 随跨度增大取小值随跨度增大取小值 对建筑高度受严格限制的情况，主梁高度要适当减小对建筑高度受严格限制的情况，主梁高度要适当减小2、梁肋厚度、梁肋厚度 取决于取决于最大主拉应力最大主拉应力和和主筋布置要求主筋布置要求 跨中区段可薄于支点区段跨中区段可薄于支点区段 梁内变截面位置可由主拉应力小于容许值及斜筋布置要求确定梁内变截面位置可由主拉应力小于容许值及斜筋布置要求确定 铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度：铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度：2060cm 预应力混凝土梁：不小于预应力混凝土梁：不小于14cm 公路钢筋混凝土桥：公路钢筋混凝土桥：1518cm五、五、T形梁截面尺寸的选定形梁截面尺寸的选定3、上翼缘板尺寸、上翼缘板尺寸 上翼缘板宽度取决于上翼缘板宽度取决于主梁间距主梁间距 翼板厚度应满足翼板厚度应满足强度强度和和构造最小尺寸构造最小尺寸的要求的要求 翼板厚度与梁高比翼板厚度与梁高比4、下翼缘尺寸、下翼缘尺寸 根据根据主筋数量主筋数量、类型类型、排列排列以及以及规定的钢筋净距规定的钢筋净距和和保护层厚保护层厚度度确定。确定。对预应力梁，主要取决于对预应力梁，主要取决于预应力筋的布置预应力筋的布置
