第二章 钢筋混凝土简支粱

二、桥面板的计算 （一）、铁路桥面板（道碴槽板）的计算 计算模式：按固结在粱肋上的悬臂板计算 （1）恒载的计算：道碴板上的恒载包括：板自重、道碴重量 （包括线路设备）道碴容重按20kN/m3计算 （2）铁路列车荷载：按特种活载计算
枕木长度2.5 m，且轨枕下面道碴厚度为0.32m（分布长度为 2.5+2×0.32=3.14m 则分布面积为 ： 分布活载集度为： 1+μ为列车活载冲击系数 《铁路桥规》规定： 混凝土梁的顶上填碴厚度h≥1m时不计冲击力， 当混凝土梁的顶上填碴厚度h<1m时，按下式计算： S=1.2×3.14=3.77（m2） q=(1+μ）[250/1.2×3.14] =66.3（ 1+μ）(kN/m2)
铰接键
• 结构形式：具有主梁和横隔梁的简单梁格系(图a) ，具有主梁、横梁和内纵
梁的复杂梁格系(图b)，其桥面板实际上都是周边支承的板。
• 荷载的双向传递：周边支承的板，若长边/短边大于2，荷载即往短边传递。
.单边支承—悬臂板 .两边支承—单向板 .三边支承—悬臂板 .四边支承— 根据研究，对四边支承的板只要板的长边与短边之比≥2，则荷载 的绝大部分会沿短边方向传递，而沿长边方向传递的荷载将不足6%。比 值越大沿长边方向传递的荷载越小。
扩号内数字为木轨枕
桥上有车
桥上无车
（二）、公路桥面板（行车道板）的计算 混凝土肋梁桥（T）的桥面板是直接承受车辆轮压的混凝土板，它与主 梁梁肋和横隔梁联接在一起，既保证梁的整体作用，又将活载传递于主梁。 1.行车道板的类型：（力学模式）
横截面 横隔板 内纵板
横梁
纵梁
梁格仰视图 a)
翼缘板自由键
(1 + μ ) = 1 + a
6 30 + l
其中：
α =4（1-h)≤2
h——从轨底至道碴槽板顶面的填料厚度，m; l——板的计算跨度，m;
（3）人行道的恒载和活载 外侧的道碴槽板还应计算人行道恒载和活载。 人行道恒载包括：人行道支架和步行板重量。 人行道活载： 在距离桥中心2.45m以内的一段考虑养护上翻修道床时堆放道 碴，按10kN/m2计算。 在距离桥中心2.45m以外的一段，按4kN/m2计算。 （4）内力计算 内力计算时，沿桥梁方向取1m宽的板进行，荷载组合有： . 内侧板恒载＋列车活载； . 外侧板恒载＋人行活载； . 外侧板恒载＋列车活载＋桥梁中心2.45m外人行活载； 确定荷载 计算内力 截面配筋及检算
1、主梁梁高 梁高的确定应通过多方面的比较，它取决于经济、梁重、建筑 高度以及运输净空等因素，标准设计还要考虑梁的标准化。 铁路普通高度钢筋混凝土梁设计中，梁高与跨度之比，约为 1/6～1/9，跨度越大。公路普通钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约 为1/11~1/13，通常随跨度增大而取较小值。 2、梁肋厚度 梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布置要求。因支座处剪力比 跨中大，故主拉应力决定梁肋厚度时，跨中区段可以减薄。为了减轻 构件重量，在满足受力要求的情况下，梁肋应尽量做的薄，但需要保 证梁肋屈曲稳定条件，也不能使混凝土发生捣固困难。 铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度，一般可采用20cm～40cm。 公路混凝土桥常用的梁肋厚度为15～18cm，视梁内主筋的直径和 钢筋骨架的片数而定。
整跨粱分为：整孔式及分片式（装配式）
整孔式：结构合理，横向刚度大，稳定性能好，但受运粱 及架粱设备的起吊能力限制，适合于就地灌注。
分片式（装配式） 构造简单、制作方便、单片自重小，易于标准化设 计，有利于工厂预制、现场装配。
第一节 钢筋混凝土简支粱标准设计及构造
一、铁路钢筋混凝土简支粱
分片式
第二章 钢筋混凝土简支粱
概述: 钢筋混凝土简支粱特点 第一节 钢筋混凝土简支粱标准设计及构造 第二节 钢筋混凝土简支粱设计与计算
概述: 钢筋混凝土简支粱特点
受力特点—以主梁受弯承担使用荷载,截面带裂缝工作; 构造特点—构造简单,适用范围广,不受地质条件限制; 其它特点—施工简单,便于装配,易于标准化; 适用跨度范围—跨度20m以下的铁路公路桥;
3、梁肋间距 梁肋间距的确定取决道碴槽板（桥面板）厚度、起吊设备的能 力、预制安装的方便等因素确定。 铁路标准设计中均采用1.8m肋间距； 公路标准设计中采用1.6m～2.2m肋间距； 4、桥面板 板厚由构造要求及受力条件决定； 根据受力特点，翼缘板通常都做成变厚度的，即端部较薄。向根部 逐渐加厚。 为了保证翼缘板与梁肋联结的整体性，翼缘板与梁肋衔接处的厚度不 应小于主梁高度的1/12。对铁路桥梁，板与梗腋相交处不得小于梁高的 1/10（当梗腋斜坡不大于1：3时）
≈
悬臂板在荷载作用下除了直接受载的板条外，相领板条也发生挠 曲变形而承受部分弯矩，通过与上述单向板的类似分析可知，悬臂板 的有效工作宽度接近于两倍悬臂长度，也就是说,荷载可接近按45° 角向悬臂板支承分布。 《公桥规》对悬臂板的活载有效分布宽度规定取值为：
a = a2 + 2 H + 2b ' = a1 + 2b '
《公桥规》对分布荷载靠近板边的最不利情况b’等于悬臂板的跨径l0 。
a = a1 + 2 l0
悬臂板的有效工作宽度
4.行车道板内力计算 行车道板一般由弯矩控制设计，计算时，通常取单位宽板条来进行 计算。由板的有效工作宽度，可以得到板条上的荷载集度及其内力。 （1）多跨连续单向板的内力计算 ① 若主梁的抗扭刚度很大，板的行为就接近于固端梁。图（a） ② 若主梁的抗扭刚度极小，板与梁肋的连接就接近于自由转动的铰 接，板的受力就类似多跨连续梁体系。图（b） ③ 若实际上，行车道板和主梁梁肋的连接情况，既不是固接，也不 是铰接，而应是考虑为弹性固接。图（c） 简便的算法： 对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板的跨中弯矩M0，然后再 根据实验及理论分析的数据加以修正。
装配式T粱构造图
装配式T粱构造图
装配式T粱构造图
装配式T粱构造图
第二节 钢筋混凝土简支粱设计与计算
上部设计计算过程：
使用要求 跨径大小 桥面净空 荷载等级 施工条件 等基本资料
开始 拟定尺寸 内力计算 截面配筋验算 否 是否通过 是
主粱、横隔板、桥面板
计算结束
一、尺寸的拟定的原则 (1)每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的 起吊能力，梁的平面尺寸必须满足装载限界的要求。 (2)结构应该是经济的 (3)结构的构造应当简单，接头少。接头必须有耐久性，具有足 够的刚度以保证结构的整体性 (4)为便于制造及更换，截面尺寸应力求标准化。
行 车 方 向
车轮荷载分布计算式：
沿行车方向 a1=a2+2H 沿横向 b1=b2+2H a2——车轮沿行车方向的着地长度; b2——车轮的宽度 H ——为铺装层厚度 当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为：
a1=a2+2H b1=b2+2H
p =
P轮 a 1b1
P轮
——轮重，汽车轴重P的1/2为。
3.桥面板的有效工作宽度
截面弯矩图
. 跨中弯矩mx呈曲线 . 车轮荷载产生的跨中总弯矩为：
M =
∫m
x
dy = a × m x max
. a为板的有效工作宽度
M a= mx max
桥面板的有效工作宽度实际是等效宽度
《公桥规》中对于单向板的荷载有效分布宽度作如下规定: （1）单向板的荷载有效工作宽度 ① 荷载位于跨中 (a)对单独一个荷载
பைடு நூலகம்
a = a1 + l / 3 = a2 + 2 H + l / 3
(b)对几个靠近的相同荷载
但不小于
2l / 3
如按上式计算所得的各有效分布宽度发生重叠时，应按相邻靠近的 荷载一起计算其共有的有效分布宽度。
a = a1 + d + l / 3 = a2 + 2 H + d + l / 3
② 荷载位于支承边处
整体简支板桥的截面
2、装配式简支板桥梁 适用范围：跨度，5～13m； 斜交角，0o～45o 截面形式： 实心板 空心板——单孔、双孔 横向连接： 企口铰——圆形、棱形、漏斗形 钢板连接
企口混凝土铰接型式
钢板焊接联接
（二）装配式简支粱桥 1. 构造类型： 截面形式： T形、I形、槽形、箱形 块件划分：纵向竖缝、纵向水平缝、 划分原则： 起吊能力 接缝在应力最小处 接头少、施工方便 便于安装 标准化
主梁扭转对行车道板的影响
t / h < 1/4 时 (即主梁抗扭刚度较大) 即主梁抗扭刚度较大 M中= + 0.5 M0 ， M支= - 0.7 M0 t / h >= 1/4 时 （即主梁抗扭刚度较小） M中= + 0.7 M0 ， M支= - 0.7 M0 M0 = M0p + M0g
M 0g
la / lb la / lb la / lb
<2的板，则称为双向板，需要按两个方向分别配置受力钢 筋。 ≥2的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向板来设计 计算，而在长跨方向只布置一些构造钢筋。 ≥ 2 的装配式T梁，板的支承有两种情况：
（A）对翼缘板的端边是自由边，另三边由主梁及横隔梁支承的板， 可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬 臂板来分析。 （B）对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的情况，则行车道板应按 一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。 总之，按受力情况，实际工程中最常见的行车道板可以分为：单向板、 悬臂板、铰接悬臂板. 2.车辆荷载在板上的分布 公路汽车车轮压力通过桥面铺装层扩散到钢筋混凝土桥面板， 由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大，故在计算中将轮 压作为分布荷载来处理。 为了方便计算，通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形 面积。荷载在铺装层内的扩散分布，根据试验研究，对混凝土或沥青 面层，可以偏安全的假定呈45°角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面 板顶面的矩形荷载压力面的边长为：