混凝土简支梁桥的设计计算

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（2）车辆荷载在板上的分布面积
沿行车方向 a1=a2+2H 沿横向 b1=b2+2H
图 6.3.2
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：
p P轮 a1b1
P轮 ——轮重，汽车轴重P的1/2为。
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图 6.3.2 车轮荷载在板面上的分布
3.板的有效工作宽度 （1）板的有效工作宽度的含义 （2）单向板的荷载有效工作宽度 （3）悬臂板的荷载有效工作宽度
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图6.3.8
悬臂板的有效工作宽度
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4.行车道板的内力计算
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 （2）悬臂板的内力计算 （3）铰接悬臂板内力
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（1）多跨连续单向板的内力计算 1）概述 2）弯矩的计算 3）支点剪力的计算
（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、铰结板和双向板.
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目录返回 6.3.1 梁格构造和桥面板的支承方式
2.车辆荷载在板上的分布 （1）概述 （2）车辆荷载在板上的分布面积
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图 6.3.3 行车道板的 受力和变形状态
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对板来讲：以宽度为a的板来承受车轮荷载产生的总弯矩， 既可满足弯矩最大值的要求，计算也方便。
对荷载而言：荷载只在a范围内有效，且均匀分布。一旦确 定了a的值就可以确定作用在axb1范围内的荷载集度p了。
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通过对不同支承条件、不同荷载性质以及不同荷载位置 情况下，随承压面大小变化的板有效工作宽度与跨径的比 值a/l的分析，可知两边固结的板的有效工作宽度要比简支 的板小30%~40%左右，全跨满布的条形荷载的有效分布 宽度也比局部分布荷载的小些。另外，荷载愈靠近支承边 时，其有效工作宽度也愈小。
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1）概述
①若主梁的抗扭刚度很大，板的行为就接近于固端梁。图5-44（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5-44（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5-44（c） 简便的算法：
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（1）板的有效工作宽度的含义
若设想以 a m的x,m矩ax 形来代替此曲线图形
a mx,max mxdy M
弯矩图形的换算宽度为：
图 6.3.3
M a
mx,max
M——车轮荷载产生的跨中总弯矩；
m x max-——荷载中心出的最大弯矩值，可以按弹性薄板理论分析求解。
a——板的有效工作宽度或荷载有效分布宽度。
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。
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图5-44
主梁扭转对行车道板的影响
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2）弯矩的计算 ①当t/h<1/4时，（即主梁抗扭刚度较大） ②当t/h≥1/4时，（即主梁抗扭刚度较小）
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①当t/h<1/4时，（即主梁抗扭刚度较大）
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三、公路桥面板（行车道板）的计算 1.计算模型 2.车辆荷载在板上的分布 3.板的有效工作宽度 4.行车道板的内力计算
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1.计算模型 （1）概述 （2）行车道板的分类
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（1）概述 混凝土肋梁桥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。
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（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。梁肋变截面 位置可由主拉应力小于容许应力值及斜筋布置要求加以确定。为了减 轻构件重量，在满足受力要求的情况下，梁肋应尽量做的薄一些但需 要保证梁肋屈曲稳定条件，也不能使混凝土发生捣固困难。
第三节 混凝土简支梁桥的设计计算
一、概述 二、结构尺寸的拟定 三、公路桥面板（行车道板）的计算 四、铁路桥面板（道碴槽板）的计算 五、公路桥梁荷载横向分布计算 六、公路和铁路主梁内力计算 七、横隔梁内力计算 八、挠度、预拱度的计算
一、概述
在桥梁设计中，一般总是先根据使用要求、跨径大小、桥面净空、荷 载等级、施工条件等基本资料，运用对结构的构造知识，并参考已有桥 梁的设计经验，来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸，估算结构 的自重；然后根据作用在结构上的荷载，用熟知的数学力学方法计算出 结构各部分可能产生的最不利的内力；再由已求得的内力进行强度、刚 度和稳定性的验算，依此来判断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不满 足则重新修正原来的尺寸再进行验算，直到满意为止。
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（3）上翼缘板尺寸 上翼缘板宽度视主梁间距而定，在实际预制公路T梁时，上翼缘板宽
度应比主梁中距小2cm左右，以便在安装过程中调整位置和制作上的 误差。
铁路桥梁道碴槽顶宽不应小于3.9cm，以此确定上翼缘板宽度。
翼缘板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求。 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。
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（2）行车道板的分类
混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结在
一起，形成复杂的梁格体系图6.3.1。按其支情况可分为： （一）单边支承 （二）两边支承 （三）三边支承 （四）四边支承
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载的根绝据大研部究分，会对沿四短边边支方承向的传板递只，要而板沿的长长边边方与向短传边递之的比荷≥2载，将不la足则/ 6l荷b%。
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）
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（4）下翼缘板尺寸
下翼缘板尺寸根据主筋数量、类型、排列及规定的钢 筋净距和保护层厚度加以确定。对预应力混凝土梁，则 主要取决预预应力钢筋的布置。为了获得最大偏心距， 预应力钢筋应尽量排列在下翼缘板内，要求紧凑而且对 称于梁截面竖轴，混凝土保护层和钢丝束管道净距应符 合有关规定。同时还应考虑到张拉端锚头的布置以及在 运输和架设过程中移梁的稳定性要求。
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图6.3.5 单向板板的有效工作宽度
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图6.3.6 单向板板的有效工作宽度
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图6.3.7 单向板板的有效工作宽度
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(2)悬臂板
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。
比值越大沿长边方向传递的荷载越小。
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。
la
/
lb
≥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。
la / lb ≥ 2 的装配式T梁，板的支承有两种情况：
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（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。
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M0p
1
P
8a
(l
b1 2
)
μ——汽车冲击系数，一般取0.3； P——轴重，对汽车车轮重力（应取用加重车后轴的轴重力） a——荷载有效分布宽度
l—— 板的计算跨径。
H—— 板的H厚度。
《公路桥规》规定：计算Fra bibliotek矩时: l=l0+t ≯l0+b
计算剪力时:
l=l0
l0—— 板的净跨径。
t—— 板的厚度。
b—— 梁肋宽度。
但不小于 2l / 3
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(b) 对几个靠近的相同荷载
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。
在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支座 等。
计算的一般步骤为：主梁、横隔梁、桥面板、支座。
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二、结构尺寸的拟定
1、尺寸的拟定的原则 2、尺寸的拟定的内容
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1、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。
x—— 荷载离支承边缘的距离。
当荷载由支承处向跨中移动时，相应的有效分布宽度时近似按45° 线过度的。
不同荷载位置时单向板的有效分布宽度图形见图6.3.6所示。
对履带车荷载来说，因接触面较长，通常不考虑荷载压力面以外的 板条参加工作，不论在跨中或支点处，均取1m宽的板条进行计算。
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图6.3.4 行车道板的受力状态
《公桥规》中对于单向板的荷载有效分布宽度作如下规定:
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（2）单向板的荷载有效工作宽度 ① 荷载位于跨中 ② 荷载位于支承边缘 ③ 荷载在板的支承处
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① 荷载位于跨中 (a)对单独一个荷载 (b)对几个靠近的相同荷载
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(a)对单独一个荷载应满足：
a a1 l / 3 a2 2H l / 3
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《公桥规》对悬臂板的活载有效分布宽度规定取值为：
a a2 2H 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 。