【桥涵工程(第三版)—郭发忠】第二章(2-1)梁式桥设计
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梁式桥类型及适用条件
梁桥的分类
一、按施工方法分
1.整体浇筑式梁桥 2.装配式梁桥 3.组合式梁桥
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梁式桥类型及适用条件
二、按承重结构的横 截面形式划分 1.板梁桥
– 形状简单、施工方便、建筑高度小
– 受拉区混凝土多，增加了自重
gl x gx x gx (l x) 2 2 2 gl g Qx gx (l 2 x) 2 2 Mx
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式中
l ——简支梁的计算跨径；
x
——计算截面到支点的距离。
钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 结构重力内力计算图式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 式中 S——某根主梁某一截面的内力值；
•
•
1 ( x) ——单梁在x轴方向某一截面的内力影响线；
2 ( y) ——单位荷载沿桥面横向(y轴方向)作用在不同位置时，某梁所
分配的荷载比值变化曲线，也称作某梁的荷载横向分布影响线。 • P2 ( y)——当P作用于 a( x, y)点时沿横向分布给某梁的荷载（如图）， 暂以 P' 表示，P' P ( y) 。 2
L/O/G/O
桥涵工程
第二章 梁式桥设计
• 内容概要
• 本章主要介绍中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥
的主要类型、适用条件和一般特点；整体式板桥、装配式 板桥的构造；钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥的构造 要求和特点； 先简支后连续的装配式预应力混凝土梁桥 的连接构造； 梁桥的行车道板、主梁肋和横隔梁的计算
钢筋的混凝土 保护层厚度
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装配式简支梁桥的设计与构造
•装配式T 形梁肋钢筋 构造
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 横隔梁构造及连接方式
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 钢板连接
• 螺栓接头
；悬臂梁、连续梁桥及T型刚构的力学特点和构造要点；
橡胶支座的类型与选择。
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第二章 梁式桥设计
• • 教学目标 会描述中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的主 要类型、适用条件、构造要求与特点； • 会进行桥梁的行车道板、主梁肋和横隔梁的内力与挠度
计算；
• 会描述悬臂梁、连续梁桥及T型刚构的力学特点和构造
• 式中,
M0=M0p + M0g
M0p—— 1m宽简支板条的跨中活载弯矩
M0g—— 1m宽简支板条的跨中结构重力弯矩
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• （2）悬臂板的内力 •
1m宽悬臂板的弯矩为：
1 P 2 M gl02 (1 ) l0 2 4ab1
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 2）非预应力筋布置
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 装配式预应力混凝土简支梁标准设计图构造
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 先简支后连续的装配式预应力混凝土梁桥的工作特点与连 接构造
• 我们定义， P' max mP ，P为轮轴重，则m就称为荷载横向分布系数，它
要点；
• 会选择橡胶支座的类型；
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第二章 梁式桥设计
• 重点学习任务
• 1.认知中小跨径梁桥的主要类型、力学特点和构
造要求； • 2.进行梁桥的行车道板、主梁肋和横隔梁的内力 与挠度计算； • 主要学习活动设计
• 完成一孔简支T型梁桥的行车道板、主梁肋和横隔
梁的内力计算与主梁的挠度计算；
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 设计计算的基本程序
开始
拟定尺寸
内力计算 截面配筋验算 否 是否通过 是 计算结束
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 简支梁桥计算主要任务 行车道板计算 荷载横向分布计算 结构内力计算 变形、变位计算
b 1 P M gl02 (1 ) (l 0 1 ) 2 2a 2
1m宽悬臂板的剪力为：
b1 l0 b 〈 1 l0
Q gl0 (1 ) P l0 2ab1
1 P 2a
b1 l0 b 〈 1 l0
Q gl 0 (1 )
• （3）铰接板的内力
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梁式桥类型及适用条件
2.悬臂梁桥 – 单悬臂、双悬臂 – 卸载弯矩使跨中弯矩大大减小 – 静定体系对地基要求不高
– 跨中有接缝，行车条件不好
– 跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏 – 适合于中等以上跨径桥梁 – 施工不方便
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梁式桥类型及适用条件
– 空心板、实心板 – 适合于小跨径桥梁
板桥横截面
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梁式桥类型及适用条件
2.肋板式截面
– 形、I形、T形 – 截面效率指标
– 多用于纵向分缝装配式桥梁
– 适合于中等跨径简支桥梁
肋梁式桥横截面
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梁式桥类型及适用条件
3.箱形截面
和变形的空间性，求解这种结构的内力问题成为空间计算理论问题。因此，
设计者必须首先从桥横向确定出某根主要梁所承担的最不利荷载，然后再沿 桥纵向确定该梁某一截面的最不利内力，即：
S P 2 ( y) 1 ( x)
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
荷载在梁式桥上 荷载在单梁上
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
一、行车道板的计算
1.行车道板的作用和类型
行车道板的作用
——直接承受车轮荷载、 把荷载传递给主梁。
行车道板的分类
单向板—长宽比>=2，周边支承；单向配置受力筋； 双向板—长宽比<2，周边支承；双向配置受力筋； 悬臂板—三边支承。一侧作固端、一侧作悬臂处理； 铰接板—相邻翼板铰接。
钢筋混凝土简支梁桥的计算
2.可变作用（荷载）内力计算
1)荷载横向分布计算 （1）荷载横向分布系数 • 对多主梁桥，荷载横向分布指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行
分配，或者说各主梁如何分担车辆荷。
• 公路桥梁通常桥面较宽，主梁片数较多并与桥面板和横隔梁连接在一起。当 桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参与工作的程度不同，由于结构受力
a a2 2H 2b' a1 2b'
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 2l0
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 4.行车道板内力计算
• （1）多跨连续单向板的内力计算 • ①当t/h<1/4时，（即主梁抗扭刚度较大）注：t为板厚；h为梁肋高 • 跨中弯矩: M中=+0.5M0 • 支点弯矩: M支=-0.7M0 • ②当t/h≥1/4时，（即主梁抗扭刚度较小） • 跨中弯矩: M中=+0.7M0 • 支点弯矩: M支=-0.7M0
3.连续梁桥
– 结构重力、活载均有卸载弯矩
– 行车条件好
– 超静定体系对地基要求高
– 适合于中等以上跨径桥梁
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梁式桥类型及适用条件
梁式桥的基本体系
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钢筋混凝土简支板桥的构造
一、整体式简支板桥
• • • • • 适用范围—— 常用在5~8米跨径、不规则桥梁 截面形式——实心板、矮肋板、空心板 板厚——1/12~1/16L 受力及配筋——双向受弯、双向配筋 施工方法——整体现浇
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钢筋混凝土简支板桥的构造
钢筋混凝土整体式简支板桥构造图
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钢筋混凝土简支板桥的构造
二、装配式简支板桥的构造
• 适用范围—— 常用在16米－25米以下跨径 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 • 施工方法——预制拼装 • 截面形式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 梁格构造和行车道板支承方式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
2.车轮荷载在板上的分布
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：
a ' a1 t a2 2H t
但不小于l/3 t —— 板的厚度
（3）车轮靠近板的支承处时：
ax a ' 2 x
x—— 荷载离支承边缘的距离。
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 2）悬臂板的荷载有效分布宽度
• 《公桥规》对悬臂板的活载有效分布宽度规定取值为：
沿行车方向 a1=a2+2H 沿横向 b1=b2+2H 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：
P
P 2a1b1 P--为汽车轴重。 p
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
•3.板的有效工作宽度
•板在局部荷载作用下，不仅直接承压部分参加工作，其相邻的部分也会 共同参与工作，承担一部分荷载，所以我们需要解决板的有效工作宽度 问题。 《公桥规》中对于单向板的荷载有效分布宽度作如下规定: •1）单向板的荷载有效分布宽度 •（1）车轮位于跨间时： • 对于一个车轮荷载
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 扣环接头（主梁翼板联结构造 ）
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装配式简支梁桥的设计与构造
三、装配式预应力混凝土简支梁的构造与特点
1、构造布置及其尺寸
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 2、配筋特点 • 1）纵向预应力筋布置
a a1 l / 3 a2 2H l / 3
但不小于 2l / 3
• 对于几个靠近的相同荷载，有效分布宽度发生重叠时，则：
a a1 d l / 3 a2 2H d l / 3
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
（2）车轮位于板的支承处时：
• • 支承处1m宽板的弯矩为：
M 1 2 P b gl0 (1 ) (l0 1 ) 2 4a 4
悬臂根部的剪力为:
Q gl 0 (1 ) 1 P 4a
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
二、主梁梁肋的计算 1.结构重力的内力计算
在计算结构重力内力时，为了简化起见，往往将横梁、铺装层、人行道和 栏杆等重量均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算 结构重力是简单的均布荷载。为了更精确起见，也可根据施工安装的情况， 分阶段按后述的荷载横向分布的规律进行分配计算。 如图所示，计算出结构重力值g之后，则梁内各截面的弯矩M和剪力Q计 算公式为：
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钢筋混凝土简支板桥的构造
装置式简支实心板桥横剖面构造 （尺寸单位：cm） 1-预制板 ； 2-接缝；3-预留孔
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钢筋混凝土简支板桥的构造
实心板行车道板件构造（尺寸单位：cm）
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装配式简支梁桥的设计与构造
一、装配式简支梁桥的构造类型与截面形式
• 装配式简支梁桥截面形式
形、 T形、I形、槽形、箱形
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装配式简支梁桥的设计与构造
二、装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与特点
装置式T形简支梁桥概貌
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装配式简支梁桥的设计与构造
•主梁钢筋构造
单箱单室、单箱多室 分离多箱 整体性能好，抗扭惯矩大 上下缘均可受压、适合于连续桥梁 适合中等以上跨径桥梁
施工模板复杂
箱形梁桥横截面
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梁式桥类型及适用条件
三、按承重结构的静力体系分
1.简支梁
– 施工方便
– 静定体系对地基要求不高
– 弯矩最大
– 适合于中小跨径桥梁
梁式桥类型及适用条件
梁桥的分类
一、按施工方法分
1.整体浇筑式梁桥 2.装配式梁桥 3.组合式梁桥
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梁式桥类型及适用条件
二、按承重结构的横 截面形式划分 1.板梁桥
– 形状简单、施工方便、建筑高度小
– 受拉区混凝土多，增加了自重
gl x gx x gx (l x) 2 2 2 gl g Qx gx (l 2 x) 2 2 Mx
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式中
l ——简支梁的计算跨径；
x
——计算截面到支点的距离。
钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 结构重力内力计算图式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 式中 S——某根主梁某一截面的内力值；
•
•
1 ( x) ——单梁在x轴方向某一截面的内力影响线；
2 ( y) ——单位荷载沿桥面横向(y轴方向)作用在不同位置时，某梁所
分配的荷载比值变化曲线，也称作某梁的荷载横向分布影响线。 • P2 ( y)——当P作用于 a( x, y)点时沿横向分布给某梁的荷载（如图）， 暂以 P' 表示，P' P ( y) 。 2
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桥涵工程
第二章 梁式桥设计
• 内容概要
• 本章主要介绍中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥
的主要类型、适用条件和一般特点；整体式板桥、装配式 板桥的构造；钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥的构造 要求和特点； 先简支后连续的装配式预应力混凝土梁桥 的连接构造； 梁桥的行车道板、主梁肋和横隔梁的计算
钢筋的混凝土 保护层厚度
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装配式简支梁桥的设计与构造
•装配式T 形梁肋钢筋 构造
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 横隔梁构造及连接方式
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 钢板连接
• 螺栓接头
；悬臂梁、连续梁桥及T型刚构的力学特点和构造要点；
橡胶支座的类型与选择。
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第二章 梁式桥设计
• • 教学目标 会描述中小跨径钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的主 要类型、适用条件、构造要求与特点； • 会进行桥梁的行车道板、主梁肋和横隔梁的内力与挠度
计算；
• 会描述悬臂梁、连续梁桥及T型刚构的力学特点和构造
• 式中,
M0=M0p + M0g
M0p—— 1m宽简支板条的跨中活载弯矩
M0g—— 1m宽简支板条的跨中结构重力弯矩
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• （2）悬臂板的内力 •
1m宽悬臂板的弯矩为：
1 P 2 M gl02 (1 ) l0 2 4ab1
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 2）非预应力筋布置
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 装配式预应力混凝土简支梁标准设计图构造
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 先简支后连续的装配式预应力混凝土梁桥的工作特点与连 接构造
• 我们定义， P' max mP ，P为轮轴重，则m就称为荷载横向分布系数，它
要点；
• 会选择橡胶支座的类型；
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第二章 梁式桥设计
• 重点学习任务
• 1.认知中小跨径梁桥的主要类型、力学特点和构
造要求； • 2.进行梁桥的行车道板、主梁肋和横隔梁的内力 与挠度计算； • 主要学习活动设计
• 完成一孔简支T型梁桥的行车道板、主梁肋和横隔
梁的内力计算与主梁的挠度计算；
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 设计计算的基本程序
开始
拟定尺寸
内力计算 截面配筋验算 否 是否通过 是 计算结束
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 简支梁桥计算主要任务 行车道板计算 荷载横向分布计算 结构内力计算 变形、变位计算
b 1 P M gl02 (1 ) (l 0 1 ) 2 2a 2
1m宽悬臂板的剪力为：
b1 l0 b 〈 1 l0
Q gl0 (1 ) P l0 2ab1
1 P 2a
b1 l0 b 〈 1 l0
Q gl 0 (1 )
• （3）铰接板的内力
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梁式桥类型及适用条件
2.悬臂梁桥 – 单悬臂、双悬臂 – 卸载弯矩使跨中弯矩大大减小 – 静定体系对地基要求不高
– 跨中有接缝，行车条件不好
– 跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏 – 适合于中等以上跨径桥梁 – 施工不方便
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梁式桥类型及适用条件
– 空心板、实心板 – 适合于小跨径桥梁
板桥横截面
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梁式桥类型及适用条件
2.肋板式截面
– 形、I形、T形 – 截面效率指标
– 多用于纵向分缝装配式桥梁
– 适合于中等跨径简支桥梁
肋梁式桥横截面
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梁式桥类型及适用条件
3.箱形截面
和变形的空间性，求解这种结构的内力问题成为空间计算理论问题。因此，
设计者必须首先从桥横向确定出某根主要梁所承担的最不利荷载，然后再沿 桥纵向确定该梁某一截面的最不利内力，即：
S P 2 ( y) 1 ( x)
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
荷载在梁式桥上 荷载在单梁上
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
一、行车道板的计算
1.行车道板的作用和类型
行车道板的作用
——直接承受车轮荷载、 把荷载传递给主梁。
行车道板的分类
单向板—长宽比>=2，周边支承；单向配置受力筋； 双向板—长宽比<2，周边支承；双向配置受力筋； 悬臂板—三边支承。一侧作固端、一侧作悬臂处理； 铰接板—相邻翼板铰接。
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2.可变作用（荷载）内力计算
1)荷载横向分布计算 （1）荷载横向分布系数 • 对多主梁桥，荷载横向分布指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行
分配，或者说各主梁如何分担车辆荷。
• 公路桥梁通常桥面较宽，主梁片数较多并与桥面板和横隔梁连接在一起。当 桥上车队处于横向不同位置时，各主梁参与工作的程度不同，由于结构受力
a a2 2H 2b' a1 2b'
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 2l0
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 4.行车道板内力计算
• （1）多跨连续单向板的内力计算 • ①当t/h<1/4时，（即主梁抗扭刚度较大）注：t为板厚；h为梁肋高 • 跨中弯矩: M中=+0.5M0 • 支点弯矩: M支=-0.7M0 • ②当t/h≥1/4时，（即主梁抗扭刚度较小） • 跨中弯矩: M中=+0.7M0 • 支点弯矩: M支=-0.7M0
3.连续梁桥
– 结构重力、活载均有卸载弯矩
– 行车条件好
– 超静定体系对地基要求高
– 适合于中等以上跨径桥梁
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梁式桥类型及适用条件
梁式桥的基本体系
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钢筋混凝土简支板桥的构造
一、整体式简支板桥
• • • • • 适用范围—— 常用在5~8米跨径、不规则桥梁 截面形式——实心板、矮肋板、空心板 板厚——1/12~1/16L 受力及配筋——双向受弯、双向配筋 施工方法——整体现浇
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钢筋混凝土简支板桥的构造
钢筋混凝土整体式简支板桥构造图
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钢筋混凝土简支板桥的构造
二、装配式简支板桥的构造
• 适用范围—— 常用在16米－25米以下跨径 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 • 施工方法——预制拼装 • 截面形式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
• 梁格构造和行车道板支承方式
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
2.车轮荷载在板上的分布
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：
a ' a1 t a2 2H t
但不小于l/3 t —— 板的厚度
（3）车轮靠近板的支承处时：
ax a ' 2 x
x—— 荷载离支承边缘的距离。
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• 2）悬臂板的荷载有效分布宽度
• 《公桥规》对悬臂板的活载有效分布宽度规定取值为：
沿行车方向 a1=a2+2H 沿横向 b1=b2+2H 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：
P
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•3.板的有效工作宽度
•板在局部荷载作用下，不仅直接承压部分参加工作，其相邻的部分也会 共同参与工作，承担一部分荷载，所以我们需要解决板的有效工作宽度 问题。 《公桥规》中对于单向板的荷载有效分布宽度作如下规定: •1）单向板的荷载有效分布宽度 •（1）车轮位于跨间时： • 对于一个车轮荷载
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 扣环接头（主梁翼板联结构造 ）
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装配式简支梁桥的设计与构造
三、装配式预应力混凝土简支梁的构造与特点
1、构造布置及其尺寸
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装配式简支梁桥的设计与构造
• 2、配筋特点 • 1）纵向预应力筋布置
a a1 l / 3 a2 2H l / 3
但不小于 2l / 3
• 对于几个靠近的相同荷载，有效分布宽度发生重叠时，则：
a a1 d l / 3 a2 2H d l / 3
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（2）车轮位于板的支承处时：
• • 支承处1m宽板的弯矩为：
M 1 2 P b gl0 (1 ) (l0 1 ) 2 4a 4
悬臂根部的剪力为:
Q gl 0 (1 ) 1 P 4a
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钢筋混凝土简支梁桥的计算
二、主梁梁肋的计算 1.结构重力的内力计算
在计算结构重力内力时，为了简化起见，往往将横梁、铺装层、人行道和 栏杆等重量均匀分摊给各主梁承受。因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算 结构重力是简单的均布荷载。为了更精确起见，也可根据施工安装的情况， 分阶段按后述的荷载横向分布的规律进行分配计算。 如图所示，计算出结构重力值g之后，则梁内各截面的弯矩M和剪力Q计 算公式为：
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钢筋混凝土简支板桥的构造
装置式简支实心板桥横剖面构造 （尺寸单位：cm） 1-预制板 ； 2-接缝；3-预留孔
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钢筋混凝土简支板桥的构造
实心板行车道板件构造（尺寸单位：cm）
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装配式简支梁桥的设计与构造
一、装配式简支梁桥的构造类型与截面形式
• 装配式简支梁桥截面形式
形、 T形、I形、槽形、箱形
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二、装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与特点
装置式T形简支梁桥概貌
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装配式简支梁桥的设计与构造
•主梁钢筋构造
单箱单室、单箱多室 分离多箱 整体性能好，抗扭惯矩大 上下缘均可受压、适合于连续桥梁 适合中等以上跨径桥梁
施工模板复杂
箱形梁桥横截面
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三、按承重结构的静力体系分
1.简支梁
– 施工方便
– 静定体系对地基要求不高
– 弯矩最大
– 适合于中小跨径桥梁