第3章 铁路钢筋混凝土简支梁

• 由于跨度加大，梁高也相应增加为节省材料和减轻梁重，便 于架设和运输，则采用肋式T形截面。单片T梁易于侧向倾 覆，运输时应在梁两侧设置临时支撑，在架梁就位时，两侧 也应有临时支撑保护，防止翻梁。在桥位安装就位后，须把 横隔板连成整体。
跨度5m的板式梁
肋式截面T形、π 形梁
肋式梁：以16mT梁为例介绍构造特点
250 q (1 ) 66 . 3 (1 ) kN m 2 列车活载强度: 1 . 2 3 . 14
6 1 1 ( ) 30 L
4(1h) 2
其中：h―轨底到道碴槽板顶面的高度 L―板计算跨度 人行道恒载：支架栏杆、步板； 人行道活载：距桥中心2.45m以内（考虑维修道床 时堆放道碴），按10kN/m2计算； 距桥中心2.45m以外，按4kN/m2计算； 明桥面：按4kN/m2计算。
P p 2a 1 b1
3 桥面板有效工作宽度
板有效工作宽度（荷载有效分布宽度）：除轮压 局部分布荷载直接作用板带外，其邻近板也参与 共同分担荷载。 板有效工作宽度影响因素：板支承条件、荷 载性质、荷载位臵
公路《桥规》规定：
（1）单向板 ①荷载在跨中
单个荷载 多个荷载
l l 2 a a1 a2 2 H ≮ l 3 3 3
横隔板 （盖板焊接） 横隔板两侧与顶面预埋 钢板，T梁也预埋钢板 还有扣环连接 和盖板拴接 行车道板湿接缝 扣环式钢筋连接构造 行车道板连续构造 简支梁桥上梁缝过多，不利于 行车。采取假连续构造措施，即将梁与梁端部的 行车道板连续起来，以减少桥上缝过多不利行车 的缺点。
第二节 钢筋混凝土简支梁设计与 计算
1、梁的总体设计（见下页图）
梁长16.5m、道碴槽宽1.92m、梁高1.9m、梁中心距1.8m 跨中腹板300mm → 端部490mm ，以适应主拉应力的变化 下翼缘宽700mm → 利于钢筋布臵 道碴槽板按规定最小120mm，为使道碴槽板与主梁共同工 作，道碴槽与腹板相交处设梗肋，其底坡1：3 →道碴槽板 厚与主梁梁高比 hi/h > 1/10 挡碴墙设有5条断缝 →使墙不参与主梁工作，防止墙顶混凝 土压碎。内边墙也设臵断缝。 横隔板：连成整体，保持横向稳定性，共同工作，防止梁受 扭转变形。 端横隔板比中横隔板为厚：维修或更换支座时，顶梁之用。
（二）T梁构造及配筋
以 16m跨T梁为例简介构造 （见下页图）
梁长159.6cm 梁高130cm 梁中心距 220cm 上翼缘宽 预制T梁160cm，安装后220cm，湿接缝 60cm，以减少预制、运输、安装片数，加快施工速 度，减轻吊装重量和加强整体性。 跨中腹板 厚度18cm，纵筋需排5层，每隔60cm主 筋相互焊接，它们与架立筋、斜筋一起组成一片平 面骨架。
一、结构尺寸拟定
• 每片梁的重量应当满足运输工具和架梁设备的起 吊能力，梁的截面尺寸满足装载界限的要求 • 经济性 • 构造简单，接头数量少。接头耐久可靠，具有足 够的刚度以保证结构的整体性 • 截面尺寸和形状力求标准化
1、主梁高度
主梁高度取决于使用、经济条件。 铁路：普通高度的钢筋混凝土梁，梁高与跨度之 比，约为h/L=1/6～1/9；低高度的钢筋混凝土梁 则约为h/L=1/11～1/15 。 公路：板式截面梁高与跨度之比，约为 h/L=1/11～1/20；肋式截面梁高与跨度之比，约 为h/L=1/11～1/13。 跨度越大，高跨比越趋下限。
普通高度与低高度梁
普通高度：一般情况下采用 1/6-1/9 低高度：建筑高度受限时（平原、河网、立交） 采用1/11-1/15 混凝土标号高，用钢量大，有时混凝 土用量增大（马蹄加大，腹扳增厚）
（二）分片简支梁构造
主梁截面形式：板式(矩形)、 肋式(T形、π形) 板式：跨度≤6m • 由于梁高低，为制造方便，采用板式截面。板下部适当减 窄。由于底部支撑较宽，重心低，不会发生侧向倾覆，两片 梁间无横隔板联结。 肋式：跨度在8m及以上的梁
2、梁内钢筋布置 （见下页图）
主梁受力纵筋 43ф20 15个编号 （N1-N15）
N1-N10 端 部 伸 入 受 压 区 长 度 大 于 20 倍 直 径 ， 满足锚固长度，不设弯钩和直段。 N11-N12 不满足锚固长度， 需弯转至受压区 N13-N14 不满足锚固长度， 需加直段。 N15 伸入支座 N1-N7 布 臵 在 下 翼 缘 中 心 部 分 ， 可 在 跨 中 部 分相继弯起 N8-N14 布臵在中心偏外，只能在腹板较厚处弯起
荷载横向分布影响线：P=1在梁上横向移动时，某主 梁所相应分配到的不同的荷载作用力。 对荷载横向分布影响线进行最不利加载Pi，可求 得某主梁可行最大荷载力 荷载横向分布系数：将Pi除以车辆轴重。
（二）杠杆分配法
荷载横向分布影响线为三角形
适用情况 ①只有两根主梁 ②虽为多主梁，但计算梁端支承处荷载 ③无中间横隔梁
4、桥面板
板厚由构造要求及受力条件确定，板的最小厚 度为120mm。
二、桥面板计算
（一）、铁路桥面板计算 1．计算图式与荷载
图式：固结在肋上的悬臂梁 恒载：自重及线路、设备、道碴等，道碴容 重按20kN/m3 活载：按特种活载，换算成均布荷载计算。 方法如下： 顺桥向：按1.2m； 横桥向：自枕木底面向下按45°扩散，以木枕 为例，分布宽度：2.5+2×0.32=3.14m
2、梁肋厚度
取决于：主拉应力和主筋布臵构造要求 ①跨中至梁端，梁肋可变厚度以适应剪力沿 梁长变化 ②主筋布臵考虑如何排列、钢筋间净距、保 护厚度等，下翼缘可做成马蹄状 ③一般为200～400mm，最小构造厚度一般为 140mm
3、梁肋间距
铁路（1.8m）：考虑内外道碴槽板悬臂弯 矩大致相近，有利于板内钢筋布臵。运架时， 梁重心位于梁肋中心附近，保持梁的稳定性。 公路（一般取1.6～2.2m）：考虑起吊能 力，便于预制安装，可能时尽量加大间距，减 少梁数。
b1 b1 P M Aq (1 ) pb1 (l0 ) (1 ) (l 0 ) 2 2a 2
（ b1 l 0 时）
（ b1 l 0 时）
或
恒载弯矩
M Ag
1 2 gl0 2
1m宽板条的最大设计弯矩
M A M Ag M Aq
*注 ①以上按轮重为P/2的汽车荷载推算 ②挂车可将轮重换为P/4来计算 ③履带车可将P/2a臵换为每条履带 每延米的荷载强度
挡碴墙：N52封闭筋，防意外受力；墙内钢筋断开 横隔板上方的道碴槽板：N48、N49 承受可能发生的
负弯矩
公路钢筋混凝土简支梁标准设计及构造
标准设计截面形式 空心板 与 T梁
JT/GGQS011-84 5 6 8m跨，斜交角0 15 30 45度 空心板梁 JT/GQB002-93 6 8 10 13m跨，斜交角10 20 30 40度 空心板 JT/GQB025-84 10 13 16 20m T梁
wa
3 Pa la
48EI a
wb
3 Pblb
48EI b
wa wb
3 Pa la
48EI a

3 Pblb
48EI b
如
I a Ib
Pb la Pa lb
3
2．车轮荷载在板上分布

轮压一般作为分布荷载处理，以力求精确 车轮着地面积：a2×b2 桥面板荷载压力面：a1×b1 荷载在铺装层内按45°扩散。 沿纵向：a1＝a2 +2H 沿横向：b1=b2+2H 桥面板的轮压局部分布荷载：
（三）偏心受压法
假定
①横梁是刚性的 ②忽略主梁抗扭刚度 将偏心力P分解为通过扭转中心的P及M=Pe 通过扭转中心的P作用下，各片主梁挠度相等， 可求得中心荷载P在各片主梁间的荷载分布为：
R
' i
Ii
I
i 1
n
P
i
在偏心力矩M=Pe作用下，桁梁绕扭转中心O 有一个微小的转动角φ，因此各片主梁所分配 的荷载为： ai I i e ''
'
a a2 2H 2b' a1 2b'
注：对履带荷载，因其着地面较长，不 考虑压力面以外板参加工作。
4 行车道板的内力计算
行车道板通常由弯矩控制设计，常取沿桥 长方向1m宽板条，按梁式板计算。 根据板的有效宽度可得梁式板计算荷载，即 荷载除以相应的板有效工作宽度便得每米板宽荷 载。
（1）多跨连续单向板：先计算同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ简支板跨
中弯矩，再修正。
t 1 h 4 t 1 h 4
M 中 0.7 M 0
M 中 0.5M 0
M 支 0.7 M 0
M 支 0.7 M 0
M 0 M 0q M 0 g
1m宽简支板的跨中活载弯矩
M 0q P b1 (1 ) (l ) 8a 2
（一）空心板标准设计简介
以 10m跨，斜交角10或20度空心板为例简介构造 （见下页图） 混凝土标号 C25 板宽124cm 板与板间1cm砂浆缝 板顶两侧伸出N8钢筋 加强板与板间的连接。 板与板之间槽口要填充混凝土，桥面铺装10cm混凝 土以形成整体。在配筋计算时，行车道板的计算板 高计入8cm的混凝土桥面铺装。
l l a a1 d a2 2 H d 3 3
l-板的跨径（梁肋不宽时取梁肋中心距，梁肋宽 时为梁肋净距加板厚） d-最外两个荷载中心距离
②荷载在板支承处
③荷载靠近板支承处
（2）悬臂板
l a a1 t a2 2 H t ≮ 3
'
ax a 2 x
主梁箍筋 4肢 2个编号 （N21，N22）下翼缘有小箍筋
主梁构造筋
架立筋：如N53，箍筋钩于其上，形成钢筋骨架
纵向水平钢筋：防止腹板收缩裂纹，限制下翼缘