6.3简支梁桥桥面板计算PPT

作用在桥面上的车轮压力，通过桥面铺
装层扩散分布在钢筋混凝土板面上，计
算时应较精确地将轮压作为分布荷载来
处理，既避免了较大的计算误差，又能
节约桥面板的材料用量。
第二章 简支板、梁桥-2
14
车辆荷载在板面上的分布
行 车 方 向
第二章 简支板、梁桥-2
15

将轮压作为均布荷载 a2——车轮沿行车方向的着地长度 b2——车轮的宽度 矩形荷载压力面的边长 沿纵向a1=a2+2H 沿横向b1=b2+2H 一个加重车后轮（轴重为P）作用于桥面 板上的局部分布荷载为
第二章 简支板、梁桥-2
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荷载的双向传递
第二章 简支板、梁桥-2
10
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。
la / lb
<2的板，则称为双向板，需要按两个方向分别配 臵受力钢筋。 板来设计计算，而在长跨方向只布臵一些构造 钢筋。 ≥ 2 的装配式T梁，板的支承有两种情况：
l a / l b ≥2的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向 la / lb
（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、铰结板和双向板.
（b1>= l0时）
（b1< l0时）
M Ap 2
P b1 (1 ) (l0 ) 2a 2
M Ag 1 2 gl0 2
（
M A M Ap M Ag
荷载组合系数）
第二章 简支板、梁桥-2 34
铰接悬臂板的内力
T形梁翼缘板常用铰接方式连接
M AP P b1 (1 ) (l0 ) 4a 4 M Ag 1 2 gl0 2
6.3 混凝土简支梁的设计与计算
6.3.1尺寸的拟定
（1）主梁梁高 （2）梁肋厚度 （3）梁肋间距 （4）桥面板
（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，而预应力混凝土梁的高跨比为 1/10~1/11，跨度越大，比值越小。公路普通钢筋混凝 土梁高跨比的经济范围约为1/11~1/16；预应力混凝土 梁的高跨比为1/15~1/25，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臵要求。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。梁肋变截面位臵可由主拉应力小于容许应力 值及斜筋布臵要求加以确定。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。
l l a a1 d a2 2 H d 3 3
第二章 简支板、梁桥-2 23
（b）荷载在板的支承处
l a a1 t a2 2 H t 3
'பைடு நூலகம்
（c）荷载靠近板的支承处
ax a 2 x
'
第二章 简支板、梁桥-2 24
悬臂板受力状态
悬臂根部 弯矩图 自由边 自由边
5
1 桥面板的分类

行车道板：直接承受车辆轮压，与主梁梁肋
和横隔梁联结，保证梁的整体作用并将活载
传给主梁。

行车道板从结构形式上看都是周边支承的板。
第二章 简支板、梁桥-2
6
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。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
M 0g 1 2 gl 8
gl0 Q支 (1 )( A1 y1 A2 y2 ) 2
P A1 2a
P ' 2 A2 ( a a ) ' 8aa b1
悬臂板计算图式 a）铰接悬臂板 b）悬臂板
第二章 简支板、梁桥-2
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悬臂板的内力
P 2 M AP1 (1 ) l0 4ab1
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， 1+μ=1
当混凝土梁的顶上填碴厚度h<1m时，按下式计算：
a=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;
6 (1 ) 1 a 30 l
（3）人行道的恒载和活载
i 1
m
第二章 简支板、梁桥-2
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正常使用极限状态
短期效应组合
S sd S自重 0.7 S汽（不计冲击力） 1.0S人
i 1 m
长期效应组合
S sd S自重 0.4S汽（不计冲击力） 0.4S人
i 1
第二章 简支板、梁桥-2 37
m
桥面板的计算示例



计算如图所示T梁翼板所构成铰接悬臂板 的设计内力。 桥面铺装为 2 cm厚的沥青混凝土面层 （容重为21KN/m3）、平均厚9cm的混凝 土垫层（容重为23 kN／m3） C30 T梁翼板钢筋混凝土的容重为25 kN ／m 3

单向板：把边长或长宽比大于等于2的周边支
承板看作单由短跨承受荷载的单向受力板来设 计，在长跨方向仅布置分布钢筋。

双向板：边长或长宽比小于2的周边支承板，
需按两个方向的内力分别配置受力钢筋。

工程实践中最常见的行车道板受力图式： 单向板，悬臂板，铰接悬臂板
第二章 简支板、梁桥-2 13
2 车辆在板上的分布
≈
第二章 简支板、梁桥-2
25
悬臂板的有效工作宽度
第二章 简支板、梁桥-2
26

《桥规》对悬臂板的活载有效工作宽度的规定：
a a2 2H 2b a1 2b
'

'
分布荷载靠近板边为最不利，故
a a1 2l0

跨中和支点均取一米板宽板条按实际荷载强度 p 进行计算。
第二章 简支板、梁桥-2
（4）桥面板
板厚由构造要求及受力条件确定。从受力看，板厚在横 桥向承受悬臂弯矩，在纵向作为主梁受压翼缘参与主梁 受力。规范规定板的最小厚度为120mm.
6.3.2 公路桥面板的设计与计算


1 2 3 4
桥面板的分类 车辆在板上的分布 桥面板的有效工作宽度 桥面板的内力计算
第二章 简支板、梁桥-2
M支= - 0.7 M0

t / h >= 1/4 时， M中= + 0.7 M0 ，
M支= - 0.7 M0

M0 = M0p + M0g
第二章 简支板、梁桥-2 30
)


a）求跨中弯矩 b）求支点剪力

图2-2-10 单向板 的内力计算图式
M 0P
P b1 (1 ) (l ) 8a 2
P p 2a1b1
第二章 简支板、梁桥-2 16
3 桥面板的有效工作宽度

单向板 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
第二章 简支板、梁桥-2 17
桥面板的受力状态
截面弯矩图
（2）铁路列车荷载
铁路混凝土简支梁设计中，道碴槽板承受的列车活载 按特种活载计算。特种活载轴重经钢轨、枕木、道碴分布 到道碴槽板顶上，分布方式如图5-38所示。
假定特种活载轴重（250kN）自枕木底面向下按45度扩 散，由于钢轨作用顺梁方向的分布长度取为1.2m。如果桥上 采用木枕，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+2X0.32=3.14)
铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度，一般可采用20cm （跨中）～60cm（端部）。 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。
（3）梁肋间距
铁路梁的梁肋间距是根据梁肋两侧内外道碴槽板的悬臂 弯矩大致相近，有利板内钢筋布臵来确定。同时考虑梁在 运输架设时的稳定性，每片梁的重心尽量位于梁肋重心附 近。为使结构标准化，各种跨径梁肋间距一律采用1.8m。 公路T梁的梁肋间距主要取决于起吊设备的能力，预制 安装的方便，标准设计中梁肋间距取1.6～2.2。
M A M Ap M Ag （荷载组合系数）
第二章 简支板、梁桥-2 35
内力组合
承载能力极限状态的基本组合
结构重力对结构的承载能力不利时
m
Sud 1.2S自重 1.4S汽 0.8 1.4S人
i 1
结构重力对结构的承载能力有利时
Sud 1.0S自重 1.4S汽 0.8 1.4S人
第二章 简支板、梁桥-2
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根据最大弯矩按矩形换算的有效工作宽度a

a)简支板，跨中单个荷载
b)固结板，跨中单个荷载


c)简支板，全跨窄条荷载
d)简支板，1／4跨径处单个荷载
第二章 简支板、梁桥-2
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第二章 简支板、梁桥-2
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有效工作宽度与支承条件、荷载性质及 位置的关系

梁格系构造和桥面板的支承形式
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
铰接键
第二章 简支板、梁桥-2
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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。
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4 桥面板的内力计算

实体矩形截面桥面板：由弯矩控制
设计，设计时以每米宽的板条进行
计算。
第二章 简支板、梁桥-2
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多跨连续单向板的内力

行车道板和主梁梁肋的支承条件，不是
固端也不是铰支而是弹性固结。板的受 力如多跨连续梁。
第二章 简支板、梁桥-2
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用简支梁的跨中弯矩加以修正：
t / h < 1/4 时， M中= + 0.5 M0 ，
第二章 简支板、梁桥-2
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铰接悬臂行车道板（单位：cm）
第二章 简支板、梁桥-2
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悬臂上的荷载图式
第二章 简支板、梁桥-2
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作业：
条件：图示T形翼板横向刚接构成的单向连续板。设计 荷载为公路-II级，冲击系数μ=0.3。桥面铺装为5cm 沥青混凝土面层（容重为22KN/m3）和15cm防水砼垫层 容重（25KN/m3）。计算单向连续板的跨中正弯矩及支 点负弯矩的设计内力。(承载能力极限状态基本组合内 力，正常使用极限状态短期效应和长期效应组合内力）
两边固结的板的有效宽度比简支的小， 满布条形荷载比局部分布荷载的小， 荷载越接近支承边时越小。
第二章 简支板、梁桥-2
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荷载有效分布宽度
≮
≮
《桥规》对单向板荷载有效工作宽度的规定
（a）荷载在跨径中间

单独一个荷载
l l 2 a a1 a2 2 H l 3 3 3

几个相邻荷载
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： 道碴桥面和明桥面的人行道4.0KPa 人行道板按竖向集中荷载1.5KN检算
8 15 5 14 20
18 162
第二章 简支板、梁桥-2 41
三、铁路桥面板（道碴槽板）的计算
1、计算图式与荷载 （1）恒载的计算 （2）铁路列车荷载 （3）人行道的恒载和活载 2、内力计算 （1）双向板 （2）单向板
（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） 道碴重度按20 kN/m3计算
图5-38 （b） 铁路道碴槽板上活载分布情况
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+2X0.32=3.14m
则分布面积为 ： 分布活载集度为： S=1.2×3.14=3.77（m2） q=(1+μ）[250/1.2×3.14] =66.3（1+μ）
1+μ为列车活载冲击系数