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钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥设计
日期:2015-5-22 10:33:46 作者:佚名 来源:本站原创
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国内外中小跨径的公路桥梁或城市桥梁,大部分是钢筋混凝土或预应力混凝土梁式桥。钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥都是采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋结合在一起组合而成的。预应力混凝土梁桥更具有降低梁高和跨越能力大的优点,尤其是预应力技术的采用,为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段,推进了建桥技术的进步,有效改善了桥梁运营的舒适性。

—、梁桥的主要类型及其适用条件

钢筋混凝土与预应力混凝土梁式桥具有多种不同的类型和构造。对其演变加以分析可以看出,除了从力学上考虑充分发挥材料特性而不断改进桥梁的截面形式外,构件的施工方便以及起重安装设备的能力,也是影响构造形式发生变化的重要因素。

下面从几个主要方面简述钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥上部结构的类型和构造及其适用情况。

1.按施工方法分

按施工方法分为整体浇筑式梁桥、装配式梁桥、组合式梁桥。

(1)整体浇筑式梁桥

建桥的全部工作都在施工现场进行。由于全桥在纵向和横向都是现场整体浇筑,所以整体浇筑式梁桥整体性好,可以按需要做成各种外形。但施工速度慢,工业化程度低,又要耗费较多的支架和模板材料,目前除了一些林区或运输困难的地方以及部分弯、斜桥外,一般情况下较少采用现场整体浇筑。

(2)装配式梁桥

上部构造在预制工厂或工地预制场分块预制,再运到现场吊装就位,然后在接头处把构件连接成整体。装配式梁桥的预制构件采用工厂化施工,受季节影响小,质量易于保证,而且还能与下部工程同时施工,既加快了施工进度,又能节约支架和模板的材料。

(3)组合式梁桥

组合式梁桥也是一种装配式的桥跨结构,不过它是用纵向水平缝将桥梁分割成工形的梁肋或开口槽形梁和桥面板,桥面板再借纵横向的竖缝划分成在平面内呈矩形的预制构件。这样可以显著减轻预制构件的重力,并便于集中制造和运输吊装。

组合梁的特点是整个截面分两个(或几个)阶段组合而成,在工形梁或开口槽形梁上搁置轻巧的预制空心板或微弯板构件,通过现浇混凝土接头而与工形梁或槽形梁结合成整体,或以弧形薄板或平板作为现浇桥面混凝土的模板,通过现浇混凝土使各主梁结合成整体。

2.按承重结构的横截面形式划分

(1)板桥

板桥的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板。板桥横截面形式包括整体式矩形实心板、装配式实心板和装配式空心板。

整体式矩形实心板具有形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大等优点,但施工时需要现浇混凝土,受季节气候影响,又需模板与支架。使用较为广泛的为装配式板桥,由几块预制的实心板利用板间企口缝填人混凝土连接而成。从力学性能上分析,对钢筋混凝土板,由于受拉时混凝土开裂后位于受拉区域的混凝土材料不但不能发挥作用,反而增大了结构的自重,所以只适用于小跨径的桥梁。当跨径逐渐增大时,为了减轻自重,也可将截面受拉区稍加挖空做成矮肋式的板。装配式板桥也可做成横截面被显著挖空的空心板[图2-2d)]。横截面也可做成一种装配一整体组合式桥[图2-2e)],它利用一些小型预制构件安装就位后作为底模,在其上再浇筑混凝土结合成整体,在缺乏起重设备的情况下,这种板桥能收到好的效果。钢筋混凝土简支实心板梁的跨径,一般不超过8m,预应力混凝土空心板跨径可以為到 10 - 32m。

(2)肋梁桥

在横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥,或简称肋梁桥。肋梁式桥横截面常见的三种基本类型有:工形、Ⅱ 形、T形。

在此种桥上,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。由于肋与肋之间处于受拉区域的混凝土得到很大程度的挖空,就显著减轻了结构自重。特别对于仅承受正弯矩作用的简支梁来说,既充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力,又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用,从而使结构构造与受力性能达到理想的配合。与板桥相比,对于梁肋较高的肋梁桥来说,由于混凝土抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大,因而肋梁桥也具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。钢筋混凝土简支肋梁躑桥的常用跨径为13 - 20m,预应力混凝土简支肋梁桥的常用跨径为25 - 50m。

(3)箱梁桥

横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥简称为箱形梁桥。这种结构除了梁肋的上部翼缘板外,在底部尚有扩展的底板,閗罗因此它提供了承受正、负弯矩的足够的混凝土受压区。箱形梁桥的另一个重要特点,是在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯矩,而且抗扭刚度也特别大,在偏心活载作用下各梁肋的受力比较均匀,因此箱形截面能适用于较大跨径悬臂梁桥和连续梁桥,也可用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土筒支梁桥。显然,对于普通钢筋混凝土的简支梁桥来说,底板除徒然增加自重外并无其他益处,故不宜采用。

3.按承重结构的静力体系分

(1)简支梁桥

简支梁桥是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥型。它构造简单,最易设计为各种标准跨径的装配式结构;施工工序少,架设方便;在多孔简支梁桥中,由于各跨构造和尺寸划一,简化施工管理工作,降低施工费用;因相邻桥孔各自单独受力,桥墩上需设置相邻简支梁的两个支座;简支梁桥的构造较易处理而常被选用。

(2)连续梁桥

这种体系的主要特点是:承重结构c板、T 形梁或箱梁,不间断地连续跨越几个桥孔而形成一超静定结构。连续孔数一般不宜过多。当桥梁跨数较多时,需要沿桥长分建成几组(或称几联)连续梁。连续梁由于荷载作用下支点截面产生负弯矩,从而显著减小了跨中的正弯矩,这样不但可减小跨中的建筑高度,而且能节省钢筋混凝土数量。跨径增大时,这种节省就愈益显著。连续梁通常适用于桥基良好的场合,否则,任一墩台基础发生不均匀沉陷时,桥跨结构内均产生附加内力。

(3)悬臂梁桥

这种桥梁的主体是长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁,两端均悬出者称为双悬臂梁。对于较长的桥,还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多孔桥。在力学性能上,悬臂根部产生的负弯矩减小了跨中正弯矩,所以悬臂梁也与连续梁相仿,可以节省材料用量、增大跨越能力。悬臂梁桥属于静定结构,墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。

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