第3章 铁路钢筋混凝土简支梁

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'
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。
1m宽简支板的跨中恒载弯矩
M 0g 1 2 gl 8
(2)铰接悬臂板内力
根部弯矩
P b1 M Aq (1 μ) (l0 ) 4a 4
M Ag 1 2 gl0 2
M A M Aq M Ag
(3)悬臂板内力
p 2 P 2 M Aq (1 ) l 0 (1 ) l0 2 4ab1
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wk.baidu.com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
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。
(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 ''
wa
3 Pa la
48EI a
wb
3 Pblb
48EI b
wa wb
3 Pa la
48EI a

3 Pblb
48EI b

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:
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
2.内力计算
• 控制截面:板肋交接处及板厚变化处 • 计算截面形状:沿桥长方向取1m宽板带 • 荷载组合: 内侧板:恒载+列车活载 外侧板:恒载+人行活载 恒载+列车活载+2.45m以外人行活 载 • 利用一般的力学方法计算出截面的弯矩和剪力
(二)、公路桥面板(行车道板)的 计算
1.行车道板的类型 • 板支承在纵梁和横梁上,按支承情况和板尺寸,从 力学计算角度分为以下几类: 单向板:长边/短边≥2 荷载绝大部分沿短跨方向传 递可视为单由短跨承载的单向板; 双向板:长边/短边<2 悬臂板:如翼板端边自由(即三边支承板),可作 为沿短跨一端嵌固,而另一端自由的悬臂板 铰接悬臂板:相邻翼缘板在端部做成铰接接缝的情 况
(1)多跨连续单向板:先计算同跨简支板跨
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
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
三、荷载横向分布计算
(其实质是“内力”横向分布)
(一)概述
公路桥梁一般由多片主梁组成,并通过一定的横向 联结连成一个整体。当一片主梁受到荷载作用后,除了 这片主梁承担一部分荷载外,还通过主梁间的横向联结 把另一部分荷载传到其他各片主梁上去,因此对每个集 中荷载而言,梁是空间受力结构,实用计算中把结构空 间力学分析简化为平面梁元。 需求出任一位臵集中力沿桥横向分布给某梁的荷载 力,然后按平面问题求某梁某截面内力。
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
第一节 及构造
钢筋混凝土简支梁标准设计
一、铁路钢筋混凝土简支梁标准设计及构造 (一)标准设计简介
跨度16m及以下普遍采用。 标准设计(直、曲线轮廓尺寸相同,但配筋不同) 叁标桥1023 75年编 4 5 6 8 10 12 16 20m跨,普高、 道碴 叁标桥1024 75年编 4 5 6 8 10 12 16 20m跨,低高、 道碴 专 桥1023 4 5 6 8 10 12 16 20m跨,普 高、道碴 专 桥1024 4 5 6 8 10 12 20m跨,低高、 道碴
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。
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
b1 b1 P M Aq (1 ) pb1 (l0 ) (1 ) (l 0 ) 2 2a 2
( b1 l 0 时)
( b1 l 0 时)

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
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
(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。
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。
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
• 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
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
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
竖向裂纹上升至腹板时开展过宽 联系筋:防止水平筋与箍筋向外鼓
道碴槽主筋:N18、N19、N20布臵在板顶部 道碴槽构造筋:N50、N51 加强板与肋的联系
(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。
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。
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