1、第四章 裝配式簡支梁橋的設計與構造第一節 裝配式簡支梁的構造類型：一般采用多梁式，主梁間距常在2.0m以內。：隨著起重能力的提高，高強材料的應用，薄臂結構的推廣，可加大主梁的間距，減少梁數。簡單的說：就是主梁在縱橫向的布置以及與它相關的一些構造的布置。一.截面形式：1.常見的三種基本類型：TT型梁橋、箱型梁橋、T型梁橋。（圖2-4-1）圖a為簡單的TT型梁橋橫截面。塊體之間用穿過腹板的螺栓連接，而這種橫向較差。特點：優點：截面形狀穩定，橫向抗彎剛度大，塊件的堆放、裝卸和安裝都方便。缺點：梁肋部分成了薄的腹板，配筋困難。跨徑增大時，材料用量較T型梁的多，構件自重大，橫向聯系較差。現在很少采用。圖

2、b是目前采用最多的裝配式T型梁橋。優點：制造簡單，肋內的配筋簡單，橫向聯系好，整體性好，接頭方便。缺點：截面形狀比穩定，運輸和安裝復雜，在橋面板的跨中接頭，對板受力不利。圖c、d、e為有馬蹄形的梁肋的底部。（解釋：馬蹄主要用來承受預壓應力和配置預應力鋼筋。）圖h、i為箱形梁，一般不適合簡支梁橋。優點：最大的優點是抗扭剛度大，在偏心荷載作用下受力均勻（從書上的例子可看出這一點）；箱梁可做成薄臂結構，減小橋面板的跨徑，使板變薄，節省鋼筋；橫向抗彎剛度大。缺點：預制施工復雜，重量比T 梁大。2.橫向聯系：裝配式梁橋靠橫隔梁的接頭和橋面板的接縫連成整體，橫隔梁對荷載分配起主要作用。設置橫隔梁的好處或必

3、要性：因為橫隔梁的存在對裝配式主梁的制作增加一定的困難。因此，國內外曾經修過一些跨內無橫隔梁的裝配式簡支梁橋。此時，相鄰主梁間的橫向聯系主要靠加強的橋面板實現。實踐證明，不設橫隔板在理論上也就是在設計上是不行的，但在實際運營中，對超重的單列車輛荷載的承載能力不如有橫隔板梁的好。當橫隔梁高度大時，為減輕自重，將其中部挖空，但其挖空的邊緣應做成鈍角并配置鋼筋。（主要存在應力集中）在箱形梁橋中，由于本身的抗扭能力大，可以少設或不設橫隔梁，但端橫隔梁是必要的。（增加截面的橫向剛度，限制畸變應力，承受和分布較大支反力）二.塊件的劃分方式：1、塊件劃分方式：影響結構受力、構件制造及施工等許多問題。2、塊件

4、的劃分原則：滿足預制、運輸和起重等條件； 滿足受力條件； 保證施工方便； 便于預制、運輸和安裝； 構件尺寸力求標準化。3、塊件劃分方式：（一）.縱向豎縫劃分：圖2-4-1a、b、c、h所示均為縱向豎縫劃分塊件的橫截面圖示，這種方式在簡支梁橋中應用最普遍。結構特點：主要承載構件的主梁都是整體預制的。接頭和接縫布置在次要構件橫隔梁和行車道板內，或都是直接用螺栓連結。優點：結構部分為預制拼裝，不需要現澆混凝土。主梁受力可靠，施工方便。缺點：構件的尺寸和重量很大，增加運輸與安裝上的困難。減輕構件的措施：采取縮小橋面板和橫隔梁預制尺寸，如圖2-4-1 d、e（二）.縱向水平縫劃分：劃分的方法：用縱向水平

5、縫將橋梁的全部梁肋與板分割用從橫向豎縫將板劃分成平面呈矩形的預制構件。施工：架設梁肋預制板澆筑接頭、接縫混凝土，這種裝配梁橋通常稱為組合式梁橋。組合式梁橋的兩種形式：T型組合梁橋：適用于：鋼混凝土簡支梁和預制混凝土簡支梁橋工字形梁肋的采取：優點：拼裝單元尺寸減小，重量減輕。缺點：橫向抗彎剛度小，在預制、運輸吊裝階段的穩定性差。箱形組合梁橋：適用于預應力混凝土梁橋。組合式梁橋的受力分析：（組合式梁橋由于在主要的承重結構的梁肋與翼板之間有混凝土施工接縫）削弱了梁板之間抵抗彎曲剪應力的能力。：保證結合面的抗剪強度采取的措施：適當的加大梁肋的寬度和接頭鋼筋；施工中，組合面按規定做接縫處理。組合梁的分階

6、段能力：先安裝梁肋預制板橋面混凝土。（在梁肋架設好后，所有以后的預制板，橋面混凝土以及梁肋本身的自重都由較矮的預制梁肋承受）：肋部與整體的T梁相比：抗彎慣性矩小。（這樣勢必使得肋承擔全部的恒載較困難，對此采取加大梁肋的截面，增加配筋，圖2-4-3的分析中也可分析得到如果拼裝單元吊裝重量的減小則必然會增加材料的用量）對箱形組合梁橋：主要構件是開口的槽形梁，這種截面的型心軸低，底板受拉，比適應于鋼筋混凝土簡支梁，但采用預應力混凝土，因為全截面參與受力能充分發揮其抗彎，抗扭剛度大，對荷載橫向分布也有利，再者可節省材料用量。在組合構件中采取預應力時，所需的預應力應小一點。（因為組合截面總比全截面的整體

7、性小）（因為肋要承擔所有的恒載，肋的下緣受拉比較大。）（三）.縱、橫向豎縫劃分：（先縱向豎縫橫向豎縫，分成較小的梁段）劃分的原則：進一步減小尺寸和減輕重量；橫向聯系方式：橫向預應力筋施加預應力，保證接縫具有足夠的連結強度；串聯梁的概念：橫向分段預制的裝配式梁。串聯梁優缺點：優點：當然是塊件尺寸小，重量輕，批量化生產；缺點：塊件的預制精度要求高。第二節 裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋裝配式T形簡支梁橋概貌一.構造布置：（一）.主梁布置：主梁間距：與主梁間距相關的因素：材料用量、構件的吊裝重量、翼板的剛度。由設計和施工的經驗，主梁的間距一般均為1.52.2m之間。：對行車道寬7m并附加兩側人行道的這種上

8、部結構。統一采用主梁間距為1.6m的主梁式設計。（二）.橫隔梁的布置：橫隔梁的作用：將各主梁連成整體，保證結構的整體性； 分布荷載，使各主梁共同受力； 減小翼板連接處的縱向裂縫（翼板連接處）。在簡支梁橋中，一般在跨中四分點、支點處各設一道橫隔梁，就能滿足要求。二.截面尺寸：裝配式T梁縱橫截面(標準跨徑為20m)（一）.主梁尺寸：1、梁高：（1）.相關因素：梁的間距、活載的大小。（2）.高跨比：1/111/18。（3）.書上畫出標準跨徑下的梁高。2梁肋寬度：（一般梁肋的寬度：1624cm）主梁梁肋寬度應滿足：抗剪強度； 保證梁肋的屈曲穩定； 方便振搗。（二）.橫隔梁尺寸中橫梁高度3/4主梁高度（

9、這樣為保證有足夠的抗彎剛度）邊橫梁高度=3/4主梁高度（安裝和檢查支座有利） =主梁高度（運輸、安裝穩定）（三）.主梁翼板尺寸1、寬度：=主梁中距-2cm（便于調整T梁位置和制作上的誤差）2、厚度：應滿足強度的要求；滿足構造最小尺寸的要求。3、翼板與梁肋銜接處的厚度（翼板為變厚度時）：1/10主梁厚度三主梁鋼筋構造1、主鋼筋不宜截斷，可在跨間適當的位置彎起。截斷要求：在充分利用該鋼筋強度的截面至少延伸（la+h0）長度處； 在不需要該鋼筋的截面至少延伸20倍的鋼筋直徑。2、鋼筋種類及作用： 主筋縱向受拉斜筋增強梁體的抗剪強度（斜筋與梁軸線夾角一般為45）箍筋增強梁體的抗剪強度縱向分布鋼筋防止因

10、混凝土收縮等原因產生裂縫（T梁腹板兩側）架力鋼筋固定箍筋和斜筋，并使梁內全部鋼筋形成骨架（布置在梁肋的上緣）3、鋼筋最小保護層厚度：見規范中相應規定（與結構所處環境有關）4、規范要求：主鋼筋應至少有兩根且不少于總數20%通過梁的支點處（為了保證主鋼筋和梁端有足夠的錨固長度和加強支承部分的強度）。兩外側鋼筋應伸出支點截面以外，并彎成直角順梁高延伸至頂部，與頂層縱向架力鋼筋相連。兩側之間不向上彎起的受拉主鋼筋伸出支承截面的長度不應小于10倍鋼筋直徑。 梁端主鋼筋的錨固 混凝土保護層的厚度5、焊接鋼筋骨架（為了減小梁肋尺寸）焊接鋼筋骨架焊縫尺寸圖(圖中尺寸為雙面焊縫，單面焊縫應加倍)T梁的鋼筋布置（

11、T形梁翼板內的受力鋼筋沿橫向 凈距10m裝配式T梁梁端加強鋼筋網的布置布置在板的上緣，以承受懸臂負彎矩。） 標準跨徑為20m的裝配式T梁配筋圖四裝配式主梁的聯結結構1、對接頭的要求：有足夠的強度，以保證結構的整體性； 運營過程中不會因為荷載反復作用和沖擊作用而發生松動。中主梁橫隔梁構造(主梁跨徑20m)2、接頭的種類： 焊接鋼板接頭（橫隔梁接頭構造） 螺栓接頭、扣環接頭企口鉸接頭（主梁翼板連接構造）第三節 裝配式預應力混凝土簡支梁橋因為當普通鋼筋混凝土梁橋跨徑超過20m時，不但鋼材的耗量大，而且在實際的運應中，混凝土開裂現象也很嚴重。嚴重的影響耐久性。因此在建橋中豎跨徑大于20m時，往往采取預

12、應力混凝土結構。目前我國的標準設計：后張法裝配式預應力混凝土簡支梁橋：25、30、35、40。截面類型：T形、門形、工形。為了增強抗扭而采用箱形。劃分方式：常用縱向豎縫劃分的T梁；也可能做成串連梁。一.構造布置跨徑30m預應力混凝土T梁的構造布置魚腹形梁的構造布置（1）可看出主梁間距為1.6m。這與鋼筋混凝土相同。（2）對跨徑較大的預應力混凝土簡支梁橋。經過書上一些數量的對比，得出結論：豎吊裝重量不受控制時，對于較大跨徑的T梁、應推薦較大的主梁間距（1.82.3）.另外，橋面板施加橫面預應力時，主梁間距可適當加大。（3）預應力混凝土簡支T梁肋下常做成馬蹄形，用來滿足鋼絲束的布置和承受很大的預應

13、力的需要。（4）在梁端為布置鋼絲和安放張拉千斤頂，在支點附近的腹板也要加寬至與馬蹄同寬，加寬范圍最好達一倍梁高左右。（5）魚腹梁（6）橫隔梁的處理，基本與鋼筋混凝土梁橋相同，有些情況下將中部挖空二.截面尺寸.截面效率指標按簡支梁在預加力階段和運營階段上、下緣拉應力為零的前提來分析其截面的受力特點。任意截面的截面特征如右圖。h：截面高度k0、ku：上、下核心距e0：預應力筋的偏心距 預應力混凝土簡支梁的應力狀態總共移動了K=K+K，此時截面下緣的應力剛好為零。對以上兩個階段可寫出內力平衡式：=（對上邊緣而言） （1） -）（+）=+（對下邊緣而言） （2）由式，e實際上起到了無償抵消主梁自重的作

14、用，而且進一步分析得到，如果e增大，則可減小N，這樣就會減少預應力的數量。而要使e增大，那么應使截面的形心升高。（這就說明了當跨度增大，自重增大時一般應增大梁距采用寬翼緣板的原因）（問題：截面形心軸是如何確定的。寬翼緣的形心為什么升高了？）由式，截面核心距的大小體現了運營階段承受荷載的能力。而且K越大，預應力筋就越節省。截面效率指標定義為=K/h。因為K要增大，且排除h的影響，使盡可能大。大的截面較經濟，常為0.450.5以上。主梁高度與細部尺寸常取的高度比=1/151/25。在建筑高度不受限制時，對中等跨徑的預應力混凝土T梁，高跨比可取1/161/18T 梁翼板的厚度對于中小跨徑按鋼混凝土梁

15、橋同樣的原則來確定。在翼板和梁肋連接處設置折線形承托或圓角，為了避免局部應力集中。在預應力混凝土梁內，肋寬實踐中常取0.140.16m對馬蹄的要求：馬蹄寬度約為肋寬的24倍，馬蹄部分的管道保護層不宜小于6cm馬蹄全寬部分高度加1/2斜坡區高度改為（0.150.20m），斜坡宜陡于45馬蹄不宜過高、過大，否則會降低截面形心，減小偏距e，且導致降低抵消自重的能力。為適應預應力筋布置的要求，T梁的下緣一般要擴大成馬蹄形。從截面效率指標分析，馬蹄越是寬而矮越經濟。三.裝配式預應力混凝土梁的配筋特點（一）.縱向預應力筋布置1、預應力混凝土簡支梁中所采用的預應力主筋布置圖式如圖所示。共同的特點均靠近梁的下

16、緣布置，以對施加的壓力來抵消荷載引起的拉應力。圖a：直線布置構選簡單，適合于先張法的小跨度梁。突出的缺點：支點附近產生過大的負彎距，導致梁頂出現過高的拉應力，甚至開裂 圖b：為了減小梁端附近的負彎并節省鋼材，將主筋在梁的中間截面處截斷。（優：主筋最省、張拉摩阻力最小；缺：預應力筋沒有充分發揮抗剪作用，且梁體在錨固處的受力和構造也較復雜。） 圖c、d：是目前采用最廣泛的布筋方式。 圖c，預應力筋的數量不太多，為使張拉工藝簡便，將預應力筋全部彎至梁端錨固。彎起角20 圖d，預應力筋較多或梁高受到限制時（就是沒有足夠的地方布筋），不能全部在梁端錨固，將一部分彎出梁頂。彎起角為2530 圖e：魚腹梁，

17、一般很少采用。 圖f：為串連梁2、后張法預應力混凝土簡支梁中預應力筋要向梁端起彎的原理。（1）、束界圖束界的確定：按梁在最小荷載（恒載g）作用下，和最不利荷載（恒載g，二期恒載g，活載P）作用下的兩種情況，分別確定N在各種截面上偏心距的極限值（限心點C0和Cu）。由此繪出兩條e的限值線E-E。只要布置的預應力筋重心位于此界(C0和Cu點）以內，就能保證任何截面在各個受力階段上下緣應力都不超過規定值。結論：因為簡支梁彎距向梁端逐漸減小，故束界上下限也上移，這就是必須將大部分預應力筋向梁端逐漸彎起的原因之一。（2）、減余剪力圖預加力N具有彎起角時，對混凝土截面必然產生與荷載剪力相反的豎向分力，越大

18、，起彎的力筋越多，朝支點所累積的Q越大。豎向分力（預剪力）：Q=N Q隨的增大而增大減余剪力：Q+ Q、Q+ Q結論：彎起的預應力筋顯著抵消了梁內的荷載剪力，大大減小了預應力混凝土梁內的剪應力進一步降低了腹板所承受的主拉應力。這是將預應力筋彎起的另一重要原因（3）、預應力筋的彎起位置梁在跨中區段彎距變化平緩以及荷載剪力也不大，故常在三分點到四分點之間開始將預應力筋彎起（4）、預應力筋起彎的曲線形狀：圓弧形、拋物線形、懸鏈線三種（5）、預應力筋在橫截面內的布置：束界內。盡量使重心靠下，以增大預應力偏心距，節省高強鋼材。滿足構造的前提下，盡量靠攏，減小馬蹄尺寸。在腹板中布置一定數量的預應力筋，以便

19、起彎。（二）.縱向預應力筋的錨固1.先張法的錨固先張法是靠粘結力來傳遞并保護預加應力的。受力過程：拉緊的鋼絲被切斷時，外端鋼絲恢復至原來的直徑而發生回縮量。（鋼筋的應力通過混凝土之間的摩阻作用和粘結作用逐漸傳遞至混凝土）。達到傳遞長度l時（第三個圖），粘結力為零，此時混凝土承受全部的預應力（傳遞長度l，取決于梁端混凝土的品質，鋼絲的直徑和鋼絲的表面形狀）（3）端截面加寬要求：.加寬的原因：為使預應力筋可靠的錨固.加寬的長度不小于縱向預應力筋直徑的20倍.錨固要配置足夠的封閉式箍筋或螺旋鋼筋（4）對直徑稍大的預應力鋼絲錨固的處理后張法的錨固（1）后張法是靠工作錨具來傳遞和保持預加應力的（2）受力：錨具附近應力非常集中，產生很大的壓應力，因此需配置足夠的鋼筋予以加強。劈裂力的概念：沿錨具中線截面上拉應力的合力（3）梁端錨固區（約等于