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​梁桥构造

futao 桥梁拆除 2019-06-11 420 0
川渝拆除17713551981

梁桥构造

一、梁桥的分类

(一)按横截面型式分

1.板桥

承重结构是矩形的钢筋混凝土板。它的构造简单、施工方便、建筑高度小。但从力学性能方面来看,位于受拉区的混凝土不但不能充分发挥作用,反而增大了结构重力,当板的跨径稍大时,就显得不经济。因此,钢筋混凝土简支实心板桥的跨径只用于5m~8m(图1-1-10a),空心板桥的跨径用到10m~16m(图1-1-10b),预应力混凝土简支空心板桥的跨径用到16m~32m。

图1-1-10装配式梁桥的横截面型式

图1-1-10装配式梁桥的横截面型式

2.肋梁桥

承重结构是肋梁(图1-1-10c、d)。它与桥面板结合在一起,节省了肋与肋之间处于受拉区的混凝土,减轻了结构的重力。图1-1-10d在保持下翼缘足够尺寸以便布置钢筋的情

况下,使梁肋部分减小到可能容许的厚度,这样可以进一步减轻梁体重力。钢筋混凝土简支肋梁桥的常用跨径为13m~20m,预应力混凝土简支肋梁桥的常用跨径为25m~50m。

3.箱梁桥

承重结构是封闭的薄壁箱形梁。箱形梁因底板能承受较大压力,因此,它不仅能承受正弯矩,而且也能承受负弯矩。同时箱形梁整体受力性能好,箱壁可以做得很薄,能有效减轻重力。一般大跨径的悬臂梁桥、连续梁桥和斜拉桥往往采用箱形梁。为适应悬臂梁和连续梁的受力情况,箱形梁的截面高度常采用变高度的,在支点处较高,在跨中处较矮。

(二)按有无预应力分

1.钢筋混凝土梁桥

2.预应力混凝土梁桥

(三)按施工方法分

1.整体式梁桥

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,所以整体性好,可以按需要做成各种外形。但施工进度慢,又要耗费较多的支架和模板材料。

2.装配式梁桥

上部构造在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(图1-1-10)。装配式桥的预制构件质量易于保证,而且还能与下部工程同时施工,加快了施工进度,并能节约支架和模板材料。

3.组合式梁桥

承重结构的板或梁,一部分采用预制安装,另一部分采用就地浇筑。预制安装部分就作为现浇部分的模板和支架,现浇部分的混凝土则将预制部分结合成整体,共同承受结构重力和活载(图1-1-11)。

图1-1-11组合式梁桥的横截面型式

图1-1-11组合式梁桥的横截面型式

1-预制工字梁;2-预制少筋微弯板;3-现浇横隔梁;4-现浇接缝;5-现浇桥面铺装;

6-预制预应力槽形梁;7-预制预应力空心板;8-现浇端横隔梁组合式梁桥与装配式梁桥相比,预制构件的重力可以显著减小,且便于运输和安装。

但是组合式梁桥施工工序较多,桥上现浇混凝土的工作量较大,而且预制部分的结构在施工过程中要单独承受桥面现浇混凝土的重力,所以总的材料用量要比装配式桥多一些。

(四)按静力体系分

1.简支梁桥

构造简单,属于静定结构,相邻各孔单独受力(图1-1-12a)。

2.悬臂梁桥

图1-1-12桥梁的静力体系

图1-1-12桥梁的静力体系

一端悬出的悬臂梁称为单悬臂梁桥,两端均悬出的悬臂梁称为双悬臂梁桥。对于较大的桥,可以借简支的挂梁与悬臂梁一起组成多孔桥(图1-1-12b)。在受力方面,悬臂部分使支点上产生负弯矩,减小跨中的正弯矩。悬臂梁属静定结构,墩台的不均匀沉降不会在梁内引起附加内力。

3.连续梁桥

梁不间断地连续跨越几个桥孔而形成一个超静定结构体系(图1-1-12c)。通常连续的孔数为三孔或五孔,当桥长较大时,可沿桥长分成几段,采用几组连续梁。在受力方面,梁由几孔连成一体,承受荷载时相互制约,共同工作,所以跨中弯矩比相同跨径的简支梁小,可以采用较小的建筑高度。由于连续梁是超静定结构,任一支点有沉降时,都会使各跨的梁身内产生附加内力,所以对地基要求比较高。

二、简支板桥构造

(一)整体式简支板桥构造

1.整体式正交板桥

整体式简支板桥具有整体性好、横向刚度大、易于浇筑所需要的形状等优点,在小跨径的桥梁上得到广泛的应用。

整体式板桥的板宽大,在荷载作用下,板的横向发生弯曲。当荷载位于桥轴线时,板内将产生正的横向弯矩;当荷载位于板的两边时,板内将产生负的横向弯矩。由此可知,板中除了布置纵向主筋之外,尚需布置与主筋方向相垂直的横向钢筋,称为分布钢筋。主筋与分布钢筋构成的纵横钢筋网尚可防止由于混凝土收缩、温度变化所引起的裂缝。当板宽较大时,板的横向将产生负弯矩,为此,还必须在板的顶部配置适当的横向钢筋。板内主筋直径应不小于10mm,间距不大于20cm。板内主筋可以不弯起,也可以弯起。当弯起时,通过支点不弯起钢筋,每米板宽内不少于3根,截面积不少于跨中主筋截面的1/4。弯起的角度为30°或45°,弯起的位置为沿板高中线的1/4~1/6计算跨径处。

对于分布钢筋,应采用直径不小于6mm,间距不大于25cm,同时在单位长度板内的截面积应不少于单位宽度板内主筋截面积的15%。板的主钢筋与板边缘间的净距离应不小于2cm,分布钢筋与板边缘间的净距应不小于1.5cm。

图1-1-13为标准跨径6n,行车道宽度7m,两边设0.25m的安全带,按汽车一10级;履带-50设计的整体式简支板桥的构造图。桥跨结构的混凝土标号为25号。

2.整体式斜交板桥

桥梁轴线与水流方向的交角不是按90°布置的桥梁,称为斜交桥。相交的角度(锐角),称为斜交角;桥梁轴线与支承线垂线的夹角,称为斜度。斜度位于桥梁轴线(以路线前进方向)左边时,为左斜交;位于右边时,为右斜交。在荷载作用下,斜交板桥的受力比正交板桥复杂,它具有如下特性(图1-1-14):

图1-1-13正交板桥的构造 尺寸单位:cm

图1-1-13正交板桥的构造

尺寸单位:cm

图1-1-14斜交板桥的受力特性1-主弯矩方向;2-横向弯矩方向; 3-支承反力分布

图1-1-14斜交板桥的受力特性1-主弯矩方向;2-横向弯矩方向;3-支承反力分布

1)最大主弯矩方向,在板的中央部分接近于垂直支承边;在板的自由边处接近于自由边与支承边垂线之间的中间方向。

2)在钝角处有垂直于钝角平分线的负弯矩,它随斜度的增大而增加。

3)支承反力从钝角处向锐角处逐渐减小,因此,锐角有向上翘起的倾向,同时存在着相当大的扭矩。

斜板钢筋的配置,当斜度小于15°时,可按正交板布置钢筋;当斜度大于15°时,按斜交板布置钢筋。斜交板的主钢筋布置,当l/b≥1.3时,主钢筋平行于自由边布置(图

1-1-15a);当l/b<1.3时,从钝角开始主钢筋垂直于支承边布置,靠近自由边的局部范围内沿斜跨径方向布置(图1-1-15b),一直到与中间部分的主钢筋相衔接时为止。

分布钢筋的布置,当l/b≥1.3时,从两钝角起到板跨中央的一段,分布钢筋方向与主钢筋垂直,在支承边附近范围内的分布钢筋平行支承边,一直到与中间部分的分布钢筋相衔接为止(图1-1-15a);当l/b<1.3时,分布钢筋方向平行支承边(图1-1-15b)。

··当板的斜度a>15°时,应在板的钝角底层增设方向平行于钝角平分线的附加钢筋(为了克服钝角布筋层数过多的缺点,可改用平行于主钢筋和分布钢筋方向的钢筋网);在

图1-1-15斜板桥布筋a)主筋平行于自由边;b)主筋垂直于支承边

图1-1-15斜板桥布筋a)主筋平行于自由边;b)主筋垂直于支承边

板的钝角上层处设置垂直于钝角平分线的附加钢筋。为了抵抗扭矩,在板的自由边上层加设一些钢筋网。当斜度较大时,应在支承附近上层布置平行于支承边的钢筋网,布置的范围约为斜跨径的1/5。

斜板桥在使用过程中,桥板有向锐角方向转动的趋势,如果板的支座没有锚固,应在板的锐角处的墩台帽上设置防爬设备。

(二)装配式简支板桥构造

1.装配式正交实心板桥

这种板桥是目前最常用的,它具有形状简单,施工方便,建筑高度小,施工质量易于保证等优点,得到普遍的应用。

图1-1-16为装配式简支实心板桥横剖面构造。图1-1-17为标准跨径6m,行车道宽7m,两边设0.75m的人行道,按汽车-20级,挂车-100,人群荷载3kN/m2设计的装配式行车道板

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图1-1-16装配式简支实心板桥横剖面构造尺寸单位:cm

1-块件;

2-厚2cm沥青表面处治;

3-厚6cm水泥混凝土;

4-横向排水坡;

5-锚固栓钉孔

图1-1-17实心板行车道块件构造

图1-1-17实心板行车道块件构造

尺寸单位:cm块件构造。块件安装后在企口缝内填筑30号小石子混凝土,并浇筑厚6om的30号防水混凝土铺装层使之连成整体。为了加强预制板与铺装层的结合以及相邻预制板的连择将板中的箍筋伸出预制板顶面,待板安装就位后将这段钢筋放平,并与相邻预制板中的镇筋相互搭接,以铁丝绑扎,然后浇筑于混凝土铺装层中。预制板的混凝土标号为25号。

2.装配式正交空心板桥

空心板的开孔型式很多,图1-1-18为几种常用的开孔型式。a)和b)型开成单孔,挖空面积最多,但顶板需配置横向受力钢筋以承担车轮荷载;c)型挖成两个圆孔或一个圆孔,当用无缝钢管作心模时施工较方便,但其挖空面积小;d)型的心模由两个半圆和两块侧模板组成,当板的厚度改变时,只需更换两块侧模板。空心板横断面最薄处不得小于7cm。

图1-1-18空心板的截面型式

图1-1-18空心板的截面型式

图1-1-19为标准跨径13m,行车道宽度11m,两边设0.25m安全带,按汽车一超20级,挂车-120设计的装配式先张法预应力混凝土空心板桥的行车道板块件构造。预制空心板和填筑铰缝混凝土的标号均为40号。预应力钢筋采用15(75)钢绞线,其标准强度为1500000kPa。预应力筋的锚固长度取75d(d为钢绞线直径),图中的预应力钢筋的有效长度已包括了传力锚固长度。预应力筋有效长度范围以外部分,一定要采取有效措施进行失效处理。

3.装配式斜交板桥

装配式斜交板桥同整体式一样,具有斜交板的力学特性。不过,由于每块装配式板的跨宽比很大,所以斜板内的受力情况比整体式板好。板的钢筋布置与斜度大小有关,当斜度a=10°~20时,主钢筋顺桥向布置,箍筋平行于支承线布置(1-1-20a);当斜度Q=30°

~60时,主钢筋顺桥向布置,箍筋垂直于主钢箍布置。另外,在块件两端支点附近各增加与主钢筋斜交的、平行于支承线的箍筋(图1-1-20b)。

在斜板块件的钢筋布置中,当a>20°时,需在块件两端底层布置垂直于支承线的附加钢筋(图1-1-21a),并在桥面铺装层内布置垂直钝角平分线的附加钢筋;当a>50°时,还需在块件两端顶布置垂直钝角平分线的附加钢筋(图1-1-21b)。

4.装配式板的横向连接

为了增加块件间的整体性和在外载作用下相邻板块能共同工作,在块件之间必须设置横向连接,这种横向连接的构件一般采用棱形铰(图1-1-22)。它是在块件安装就位后,在企口缝内用30号~40号小石子混凝土填筑密实而成的。

三、装配式简支梁桥构造

装配式T形梁桥是由几根T形截面的主梁(包括主梁肋和设在主梁肋顶部的翼板(也称为行车道板)和与主梁肋相垂直的横向肋板(也称为横隔梁)组成,通过设在横隔梁下方和横隔梁顶部翼缘板处的焊接钢板连接成整体(图1-1-23)。

(一)装配式钢筋混凝土简支T形梁桥

1.主梁和横隔梁的布置

图1-1-19预应力空心板行车道板块件构造 尺寸单位:cm

图1-1-19预应力空心板行车道板块件构造尺寸单位:cm

图1-1-20斜板桥块件的钢筋布置

图1-1-20斜板桥块件的钢筋布置

图1-1-21斜板桥块件附加钢筋布置1-底层附加钢筋;2-顶层附加钢筋

图1-1-21斜板桥块件附加钢筋布置1-底层附加钢筋;2-顶层附加钢筋

主梁间距大小不但与钢筋和混凝土的材料用量、构件的安装重力有关,而且和翼板的刚度也有关。一般说来,对于跨径大一些的桥,适当地加大主梁间距,可减少钢筋和混凝土的用量。但构件重力的增大也使吊运和安装工作增加困难。主梁间距一般在1.5m~

图1-1-23用焊接钢板连接的装配式T形梁桥

图1-1-23用焊接钢板连接的装配式T形梁桥

1-梁肋;2-端横隔梁;3-中横隔梁;4-焊接钢板;5-翼板;6-人行道

2.2m之间。

横隔梁在装配式梁桥中起着连接主梁的作用,它的刚度愈大,桥梁的整体性越好,在荷载作用下各主梁就能更好地共同受力,因此,T形梁桥需在跨内设3~5道的横隔梁。

2.主梁和横隔梁的钢筋构造

1)主梁的钢筋构造

装配式T形梁的主梁钢筋包括主钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立钢筋和防收缩钢筋。由于纵向主钢筋的数量多,常采用多层焊接钢筋骨架。

主钢筋设在梁的下缘,随着弯矩向支点逐渐减少。主钢筋可在跨间适当位置切断或弯起。为保证主梁在梁端有足够的钢筋数量,伸过支点截面的钢筋不应少于主钢筋面积的20%,且不少于2根。主梁中的每片骨架的纵向钢筋根数一般为3~7根,竖直排焊的总高度不宜大于梁高的0.15~0.20倍。伸过支点截面的钢筋应弯成直角顺梁端延伸至顶部与架立钢筋焊接。

斜钢筋的作用是抵抗剪力。当主钢筋弯起数量不足时,可在主钢筋和架立钢筋上焊上斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成45°。弯起钢筋应按圆弧弯折,圆弧半径(至钢筋轴线)不小于10d。

箍筋的作用也是抵抗剪力,其间距不应大于梁高的3/4和50cm,直径不小于6cm,且不小于1/4主钢筋直径。在梁与梁交叉处不设箍筋。在支座附近箍筋宜加密或采用四肢箍筋,并在支座部位的梁底部加设钢筋网。

架立钢筋布置在梁的上缘,主要起固定斜钢筋和箍筋的作用,并使梁内全部钢筋形成骨架。

防收缩钢筋是防止梁肋侧面因混凝土收缩等原因而导致的裂缝。其钢筋面积A。=(0.0015~0.002)bh(b为梁肋宽度,h为梁高)。钢筋直径为6mm~10mm,靠近下部布置得密些,靠近上部布置得稀些。

为了防止钢筋受到大气影响而锈蚀,并保证钢筋与混凝土之间的粘着力充分发挥作用,钢筋至混凝土边缘需设置保护层。若保护层太小,就不能达到以上的作用;太大则混凝土表面距钢筋太远,减小了钢筋混凝土截面的有效高度。因此,主钢筋与梁底面的净距不小于3cm;也不大于5cm;主钢筋与梁侧面的净距不小于2.5cm;箍筋或防收缩钢筋与梁侧面的净距不小于1.5cm(图1-1-24)。为了使混凝土的骨料能填满整个梁体,以免形成灰浆

层或空洞,各主钢筋之间的距离,主钢筋为三层或三层以下者不小于3cm,且不小于钢筋直径;三层以上者不小于4cm,且不小于钢筋直径的1.25倍(图1-1-24)。在焊接钢筋骨架中,为保证焊接质量,使焊缝处强度不低于钢筋本身强度,对焊缝长度必须满足下述要求(图1-1-25):

(1)利用主钢筋弯起的斜筋,在弯起处应与其它主钢筋相焊接。焊缝长度:双面焊为2.5d;单面焊为5.0d。

图1-1-24混凝土保护层 厚度和钢筋间距 尺寸单位:cm

图1-1-24混凝土保护层厚度和钢筋间距尺寸单位:cm

(2)附加的斜筋与主钢筋或架立钢筋的焊缝长度:双面焊为5.0d;单面焊为10d。

(3)各层主钢筋相互焊接的焊缝长度:双面焊为2.5d;单面焊为5.0d。翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘,以承受悬臂的负弯矩。在顺桥向还应设置分布钢筋(图1-1-26)。板内主钢筋的直径不小于10mm,间距不宜大于20cm。分布钢筋直径不小于6mm,间距不大于25cm,且单位板宽内分布钢筋面积不小于主钢筋的15%。

在有横隔梁部位,分布钢筋面积应增至主钢筋面积的30%,以承受集中轮载作用下的局

图1-1-25多层焊接钢筋骨架的焊缝长度

图1-1-25多层焊接钢筋骨架的焊缝长度

图1-1-26翼缘板的钢筋布置(图中为双面焊缝尺寸)

图1-1-26翼缘板的钢筋布置(图中为双面焊缝尺寸)

尺寸单位:cm部负弯矩,所增加的分布钢筋每侧应从横隔梁轴线伸长L/4(L为板的跨径)的长度。

图1-1-27为标准跨径20m,行车道宽7m,两边设0.75m的人行道,按汽车-20级,挂车-100,人群荷载3kN/m2设计的装配式钢筋混凝土简支T形梁块件构造。主梁的混凝土标号为25号。

2)横隔梁的钢筋构造

图1-1-27装配式T形梁块件梁肋钢筋构造

图1-1-27装配式T形梁块件梁肋钢筋构造

尺寸单位:cm图1-1-28为横隔梁的钢筋构造。在每根横隔梁上缘配置2根受力钢筋,下缘配置4根受力钢筋,各用钢板连接成骨架。同时,在上、下钢筋骨架中均加焊锚固钢板的短钢筋(N2、N.)。横隔梁的箍筋是抵抗剪力的。

3.装配式T形梁的横向连接

装配式T形梁的横向连接是保证桥梁整体性的关键,因此连接处应有足够的强度和刚度,在使用过程中不致因受荷载的反复作用而发生松动。连接的方法有以下两种:

1)钢板连接(图1-1-29)。它是在横隔梁上下进行钢板焊接。在端横隔梁靠台一侧,因不好施焊,没有设置钢板焊接接头。

这种横隔梁的T形梁,翼缘板之间均做成企口铰接式的简易连接(图1-1-30)。

2)混凝土连接(图1-1-31)。它是在横隔梁上下伸长连接钢筋,并进行主钢筋焊接,现浇接头混凝土。

这种横隔梁的T形梁桥,一般是横隔梁采用现浇混凝土连接的同时,翼缘板也采用现

图1-1-28装配式T形梁的中横隔梁钢筋构造尺寸单位:cm浇混凝土连接。

图1-1-28装配式T形梁的中横隔梁钢筋构造尺寸单位:cm浇混凝土连接。

(二)装配式预应力混凝土简支T形梁桥

1.主梁构造

主梁间距大多采用1.6m。对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥,主梁间距也可以适当加大,但横向应采用现浇混凝土连接。主梁高度为跨径的1/15~1/25。主梁梁肋的宽度,由于预应力混凝土梁内有效压应力和弯起力筋的作用,肋中的主拉应力较小,一般按构造要求确定,即满足预应力筋的保护层要求和便于浇筑混凝土,可取0.14m~0.16m。

在梁高较大的情况下,过薄的肋对剪力和稳定性是不利的,此时肋宽不宜小于肋高的1/

15。为了承受梁端部每个锚具的局部压力,在梁端约2m范围内,梁肋宽度逐渐加宽到下翼缘宽度。T形梁的下缘布置预应力筋,应做成马蹄形,其面积不宜过小,一般应占总面

图1-1-29横隔梁用钢板连接

图1-1-29横隔梁用钢板连接

1-2160mm×60mm×12mm盖接钢板;

2-2160mm×60mm×12mm盖接钢板;

3-预埋钢板;

4-焊缝;

5-砂浆塞缝;

6-主梁;

7-横隔梁

图1-1-30用铺装层做成的铰接连接 尺寸单位:cm

图1-1-30用铺装层做成的铰接连接

尺寸单位:cm

图1-1-31横隔梁用混凝土连接 尺寸单位:cm

图1-1-31横隔梁用混凝土连接

尺寸单位:cm

积的10%~20%。马蹄形宽度约为肋宽2~4倍。

T形梁翼缘板厚度和钢筋混凝土梁一样。

横隔梁采用开洞的形式,除减轻重力外,还为梁就位后,便于在翼缘板下施工穿行。

2.主梁梁肋钢筋构造

装配式预应力混凝土T形梁的主梁钢筋包括预应力筋,其它非预应力钢筋如箍筋、水平防收缩钢筋、锚固端加固钢筋网、力筋定位钢筋网和架立钢筋等。

1)预应力钢筋布置

在装配式预应力混凝土简支T形梁桥中,力筋在一定区段内逐渐弯起,有以下三个目的:

(1)简支梁的弯矩从跨中向支点逐渐减小,故预应力筋的偏心距也应逐渐减小,否则上缘的拉应力会过大。为此,必须将部分力筋弯起,以减小支点的负弯矩。

(2)临近支点的区段剪力很大,可用弯起力筋所产生的竖向分力来抵消它。

(3)分散梁端预压应力和便于布置锚具。

2)非预应力钢筋的布置

预应力混凝土T形梁和钢筋混凝土梁一样,应按规定布置箍筋、防收缩钢筋、架立钢筋等。还应在马蹄中设置闭合钢筋,间距不大于15cm(梁肋内箍筋间距不大于25cm)。在梁端锚固区(即一倍梁高长度内)配钢筋网(图1-1-32a),间距纵横均约为10cm。锚具下设置垫板,垫板厚度不小于1.6cm。为使锚底局部应力不过于集中,垫板下设置螺距3cm,长21cm,直径9cm的螺旋筋一个(图1-1-32b)。

图1-1-32梁端非预应力钢筋构造尺寸单位:cm

图1-1-32梁端非预应力钢筋构造尺寸单位:cm

1-后浇封头混凝土;2-垫板;

3-钢筋网(直径8,间距10cm)

图1-1-33为标准跨径30m,行车道宽7m,两边设0.75m人行道,按汽车-20,挂车-100,人群荷载3kN/m2设计的装配式预应力简支T形梁块件构造。跨中下部配置7根预应力钢丝束(图1-1-35a),每根钢丝束由24根高强碳素钢丝(g)组成,采用后张法张拉。为适应梁的弯矩、剪力和主拉应力,预应力钢丝束分五次弯起,其中3次是每次弯1根(N5、N6、N7),二次是每次弯两根(N1和N2、N3和N4)。弯起的曲线部分为圆弧线(图1-1-34)。

图1-1-33预应力混凝土简支T形梁桥构造

图1-1-33预应力混凝土简支T形梁桥构造

尺寸单位:cm

1-防水混凝土铺装;2-铺装层钢筋网

梁肋箍筋用直径8mm,中部间距为20cm,端部间距为10cm的I级钢筋。马蹄形的箍筋用直径10mm,间距为10cm的I级钢筋(图1-1-35b)。翼缘板钢筋同钢筋混凝土梁一样。

架立钢筋和纵向防裂钢筋已在图中示出。

四、大跨径桥构造特点

当钢筋混凝土简支梁桥跨径大于20m,预应力混凝土简支梁桥跨径大于50m时,梁高很大,重力急剧增加,材料用量也急剧增加,显得很不经济。因此,宜采用预应力混凝土连

图1-1-34主梁预应力钢丝束的纵向布置 尺寸单位:cm

图1-1-34主梁预应力钢丝束的纵向布置尺寸单位:cm

图1-1-35主梁横截面钢筋布置 尺寸单位:cm a)预应力钢丝束布置;b)普通钢筋布置 1-箍筋;2-架立钢筋;3-纵向防裂钢筋;4-马蹄形闭合钢筋续梁或悬臂梁,以及其它体系的桥梁如斜拉桥等。这里将扼要介绍几种常用的大跨径桥的构造特点。 (一)连续梁桥和悬臂梁桥 在简支梁桥中,虽然在支点附近弯矩已经很小,但为了抵抗剪力,梁的截面不但不能减小,有时反而比跨中大。与简支梁桥相比,连续梁和悬臂梁有减小跨中正弯矩的支点负弯矩,因而降低了梁在跨中的建筑高度。同时支点的截面可以得到充分利用。而且跨中的受力钢筋除弯起以承受主拉应力外,还可继续通过支点抵抗负弯矩。 通常,连续梁或悬臂梁的主梁高度是变化的,由跨中向支点逐渐加高,加高部分称为承托,承托坡度不应陡于1:3,这时主梁底的外形是折线型(图1-1-36a)。有时为了美观和更好地配合受力,常将梁底做成曲线型(图1-1-36b)。加高中间支点处主梁高度是由于支点弯矩比跨中大,受压区在梁底部,桥面板处于受拉区不能参加受力。加高端支点处的主梁高度是为了外表上的对称。有时,由于采用顶推法施工,主梁也做成等高度。 主梁横截面大多采用箱形薄壁截面,抗扭刚度大,在悬臂施工时横向稳定性比较好。

图1-1-35主梁横截面钢筋布置

尺寸单位:cm a)预应力钢丝束布置;b)普通钢筋布置

1-箍筋;2-架立钢筋;3-纵向防裂钢筋;4-马蹄形闭合钢筋续梁或悬臂梁,以及其它体系的桥梁如斜拉桥等。这里将扼要介绍几种常用的大跨径桥的构造特点。

(一)连续梁桥和悬臂梁桥

在简支梁桥中,虽然在支点附近弯矩已经很小,但为了抵抗剪力,梁的截面不但不能减小,有时反而比跨中大。与简支梁桥相比,连续梁和悬臂梁有减小跨中正弯矩的支点负弯矩,因而降低了梁在跨中的建筑高度。同时支点的截面可以得到充分利用。而且跨中的受力钢筋除弯起以承受主拉应力外,还可继续通过支点抵抗负弯矩。

通常,连续梁或悬臂梁的主梁高度是变化的,由跨中向支点逐渐加高,加高部分称为承托,承托坡度不应陡于1:3,这时主梁底的外形是折线型(图1-1-36a)。有时为了美观和更好地配合受力,常将梁底做成曲线型(图1-1-36b)。加高中间支点处主梁高度是由于支点弯矩比跨中大,受压区在梁底部,桥面板处于受拉区不能参加受力。加高端支点处的主梁高度是为了外表上的对称。有时,由于采用顶推法施工,主梁也做成等高度。

主梁横截面大多采用箱形薄壁截面,抗扭刚度大,在悬臂施工时横向稳定性比较好。

图1-1-36悬臂梁桥和连续梁桥

图1-1-36悬臂梁桥和连续梁桥

(二)斜拉桥

预应力混凝土斜拉桥,由于跨越能力大,结构经济合理,外型轻巧美观,便于无支架施工等优点,修建数量不断增加。

斜拉桥主要由加劲主梁、塔架和斜拉钢索三部分组成。利用由塔架伸出的高强钢索作为加劲主梁的弹性支承以代替中间支墩,降低主梁内的弯矩,减小主梁高度,减轻重力,增大跨越能力。同时斜拉钢索拉力的水平分力对主梁起着轴向预施压力的作用,增强主梁的抗裂性能。由于主梁弯矩决定于钢索间距,而与全桥跨径无关。

斜拉桥的加劲主梁有连续梁、悬臂梁等形式。主梁截面采用抗扭刚度较大的箱形截面。

斜拉桥的塔架型式很多,在横桥向常用的有单柱型、双柱型、门型、斜腿门型、倒V型和倒Y型等。当中央有分车带且跨径较小时,可在桥梁轴线上设置单柱型塔架和单面索体系(图1-1-37a-1);当中央无分车带且跨径较大时,可设置倒V型(或倒Y型)塔架和双斜面索体系(图1-1-37a-3);在桥面较宽的桥梁中,可设置门型(或斜腿门型)塔架和双面索体系(图1-1-37a-2)。

图1-1-37斜拉钢索的布置

图1-1-37斜拉钢索的布置

a)钢索的横向布置;b)钢索的纵向布置

1-单面索;2-双面索;3-双斜面索;4-辐射形;5-竖琴形;6-扇形;7-星形斜拉桥的钢索有单面索、双面索和双斜面索。其纵向布置大致可分成四种型式:辐射形、竖琴形、扇形和星形(图1-1-37b)。钢索的纵向吊点间距一般为10m~25m。

五、梁桥的细部构造

(一)梁桥的桥面系构造

1.桥面铺装

装配式梁桥的桥面铺装可采用厚6cm~8cm沥青混凝土铺筑或采用厚8cm~13cm防水混凝土铺筑。

2.桥面排水

钢筋混凝土结构不宜经受时而湿润、时而干晒的交替作用,因为渗入混凝土微细发纹内的水分在结冰时会使混凝土发生破坏,也会使钢筋锈蚀。因此,除加强桥面铺装层的防水能力外,应使桥上的雨水迅速排出桥面。

为了迅速排除桥面雨水,横桥向桥面铺装层的表面应做成1.5%~2%的横坡。为了节省铺装材料并减轻重力,可以将横坡直接设在墩台顶部而做成倾斜的桥面板。桥面铺装的表面通常采用直线型或抛物线型。人行道设1%的向内横坡,表面采用直线型。

图1-1-38铸铁管构造 尺寸单位:mm

图1-1-38铸铁管构造

尺寸单位:mm

在纵桥向,当桥面纵坡大于2%而桥长小于50m时,雨水可沿桥上纵向排出,不设泄水管,此时应在路基两侧设置流水槽,以免雨水冲刷引道路基;当桥面纵坡大于2%而桥长大于50m时,为防止雨水积滞桥面,就需要设置泄水管,顺桥向每隔12m~15m设置一个;当桥面纵坡小于2%时,泄水管就需设置更密一些,一般顺桥长每隔6m~8m设置一个。

排水用的泄水管设置在行车道两侧,可对称排列。泄水管离路缘石的距离为0~0.5m。泄水管的过水面积通常按每平方米至少设一平方厘米的泄水管面积。目前常用的泄水管有铸铁管(图1-1-38)和塑料管。

3.伸缩缝

当气温变化时,梁的长度也随之变化,因此在梁与梁之间、梁与桥台之间应设置伸缩缝。伸缩缝处的栏杆和桥面铺装都要断开。伸缩缝的构造既要保证梁能自由地变形,又要不漏水,安装和养护简单方便。常用的伸缩缝有以下种:

1)IST弹塑体伸缩缝

它是以TST弹塑体作为跨缝材料,其构造如图1-1-39所示。该弹塑体在温度140℃以上时呈熔融状,可以直接浇灌;在低温下具有弹性和防水性。小缝直接浇灌;大缝添加碎石,适用于伸缩量为0~

50mm的桥梁伸缩缝。

图1-1-39TST弹塑体伸缩缝构造1-梁体;2-桥面铺装; 3-IST弹塑体;4-跨缝板; 5-碎石;6-海绵体

图1-1-39TST弹塑体伸缩缝构造1-梁体;2-桥面铺装;

3-IST弹塑体;4-跨缝板;

5-碎石;6-海绵体

2)钢板伸缩缝

它是以钢板作为跨缝材料,其构造如图1-1-40所示。它的构造比较复杂,只有在温差较大地区或跨径较大的桥梁上才采用。当跨径很大时,一方面要加厚钢板,另一方面采用更完善的梳形钢板伸缩缝。

3)橡胶伸缩缝

它是以橡胶条作为跨缝材料,其构造如图1-1-41所示。橡胶条富有弹性,又易于胶贴,既能满足变形和防水的要求,又可随人行道弯折。这种伸缩缝的构造简单,使用方便。当伸缩量比较大时,可用“W”型的橡胶伸缩缝。

4.人行道和安全带

人行道块件一般都采用肋板式截面。安装在桥面的型式有非悬臂式和悬臂式两种(图1-1-42),其中悬臂式是借助于锚栓获得稳定。

安全带多数采用矩形截面(图1-1-43),就地浇筑。安全带内设锚栓钢筋,施工时预埋在预制板(梁)块件内。

5.栏杆

栏杆是一种安全防护设施,应简单实用。

栏杆高度通常为80cm~120cm。对公路桥梁可用结构简单的扶手栏杆(图1-1-44a)。这种栏杆每隔1.6m~2.7m设置栏杆柱。柱的截面为18cm×14cm,内配4根直径为10mm的I级钢筋;扶手的截面为12cm×8cm,内配4根直径为8mm的I级钢筋。扶手用水泥砂浆固定在柱的预留孔内。对于城郊桥梁,可采用造型美观的双棱形花板栏杆(图1-1-44b);对于汽车专用公路可采用防撞栏杆(图1-1-44c)。

(二)梁桥的支座构造

图1-1-40钢板伸缩缝尺寸单位:mm

图1-1-40钢板伸缩缝尺寸单位:mm

1-钢板;2-角钢;3-钢筋;

4-行车道块件;5-行车道铺装层

图1-1-41橡胶条伸缩缝尺寸单位:mm

图1-1-41橡胶条伸缩缝尺寸单位:mm

1-橡胶条;2-钢板;3-角钢;4-钢筋;5-焊缝;6-行车道块件;7-行车道铺装层

图1-1-42人行道

图1-1-42人行道

a)非悬臂式;b)悬臂式

1-栏杆;2-人行道铺装层;3-缘石;4-T形梁;5-锚接钢板;6-锚接钢筋支座的作用是将上部构造的荷载传递到墩台上,同时保证结构的自由变形,使结构的受力情况与计算图式相符。下面介绍常用的二种支座形式。

1.垫层支座

跨径10m和10m以内的板梁桥一般不设专门支座,而将上部结构的端部直接支承在墩台顶面的油毛毡(二层或三层)上。墩台顶面如不平整,需用水泥砂浆抹平。

2.板式橡胶支座和盆式橡胶支座

中等跨径的板(梁)桥可采用板式橡胶支座。板式橡胶支座是由几层氯丁橡胶和薄钢板叠合而成,橡胶片之间嵌入薄钢板以阻止橡胶层侧向膨胀,提高橡胶层的抗压强度。橡胶具有良好的弹性,因此橡胶支座能较好地传递支承压力并适应梁端的转动和位移。此外还能吸收部分动能,减轻车辆的冲击作用。橡胶支座具有构造简单、造价较低和安装方便等优点。

图1-1-43安全带尺寸单位:cm 1-栏杆柱; 2-预制板(梁)

图1-1-43安全带尺寸单位:cm

1-栏杆柱;

2-预制板(梁)

矩形板式橡胶支座的平面尺寸,目前常用的有0.12m×0.14m、0.14m×0.18m、0.15m×0.20m、0.15m×0.30m、0.16m×0.18m、0.18m×0.20m、0.20m×0.25m等。橡胶片的厚度为0.5cm,薄钢板厚为0.2cm,橡胶硬度为550~60°(邵式硬度),适用于温度不低于一25℃的地区。支座高度可根据橡胶支座的剪切位移而采用不同层数组合而成。目前生产的板式橡胶支座厚度为1.4cm(二层钢板)、2.1cm(三层钢板)、2.8cm(四层钢板)、4.2cm(六层钢板)等,一般以0.7cm为一台阶(图1-1-45a)。

图1-1-44栏杆

图1-1-44栏杆

尺寸单位:cm设置橡胶支座时,通常不分固定支座和活动支座。如全跨都用等高的橡胶支座,则在水平力作用下各支座能产生相同的水平位移,也就能将水平力均匀地传递到各支座上。

如有必要设置固定支座时,可采用较薄的橡胶支座。

安装橡胶支座时,支座中心应对准上部构造的计算支点。为防止因安装不平而造成受力不均匀,上部结构底面及墩台顶面与支座接触面应保持水平和紧密贴合,并保持表面清洁和粗糙,增加接触面的摩阻力而避免相对滑动,必要时可先铺一薄层水灰比不大于0.5的1:3水泥砂浆垫层。

对于斜桥可采用圆形板式橡胶支座。大跨径桥梁,可采用承载能力较大的盆式橡胶支座(图1-1-45b)。

图1-1-45板式和盆式橡胶支座构造

图1-1-45板式和盆式橡胶支座构造

尺寸单位:mm

1-上支座板;2-不锈钢板;3-聚四氟乙烯板;4-横向止移板;5-盆环;6-氯丁橡胶板;7-密封圈;8-盆塞;9-氯丁橡胶防水圈;10-下支座板


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