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futao 橋梁拆除 2019-06-11 4666 0
川渝拆除17713551981

梁橋構造

一、梁橋的分類

(一)按橫截面型式分

1.板橋

承重結構是矩形的鋼筋混凝土板。它的構造簡單、施工方便、建筑高度小。但從力學性能方面來看,位于受拉區的混凝土不但不能充分發揮作用,反而增大了結構重力,當板的跨徑稍大時,就顯得不經濟。因此,鋼筋混凝土簡支實心板橋的跨徑只用于5m~8m(圖1-1-10a),空心板橋的跨徑用到10m~16m(圖1-1-10b),預應力混凝土簡支空心板橋的跨徑用到16m~32m。

圖1-1-10裝配式梁橋的橫截面型式

圖1-1-10裝配式梁橋的橫截面型式

2.肋梁橋

承重結構是肋梁(圖1-1-10c、d)。它與橋面板結合在一起,節省了肋與肋之間處于受拉區的混凝土,減輕了結構的重力。圖1-1-10d在保持下翼緣足夠尺寸以便布置鋼筋的情

況下,使梁肋部分減小到可能容許的厚度,這樣可以進一步減輕梁體重力。鋼筋混凝土簡支肋梁橋的常用跨徑為13m~20m,預應力混凝土簡支肋梁橋的常用跨徑為25m~50m。

3.箱梁橋

承重結構是封閉的薄壁箱形梁。箱形梁因底板能承受較大壓力,因此,它不僅能承受正彎矩,而且也能承受負彎矩。同時箱形梁整體受力性能好,箱壁可以做得很薄,能有效減輕重力。一般大跨徑的懸臂梁橋、連續梁橋和斜拉橋往往采用箱形梁。為適應懸臂梁和連續梁的受力情況,箱形梁的截面高度常采用變高度的,在支點處較高,在跨中處較矮。

(二)按有無預應力分

1.鋼筋混凝土梁橋

2.預應力混凝土梁橋

(三)按施工方法分

1.整體式梁橋

建橋的全部工作都在施工現場進行,由于全橋在縱向和橫向都是現場整體澆筑,所以整體性好,可以按需要做成各種外形。但施工進度慢,又要耗費較多的支架和模板材料。

2.裝配式梁橋

上部構造在工地預制場分塊預制,再運到現場吊裝就位,然后在接頭處把構件連接成整體(圖1-1-10)。裝配式橋的預制構件質量易于保證,而且還能與下部工程同時施工,加快了施工進度,并能節約支架和模板材料。

3.組合式梁橋

承重結構的板或梁,一部分采用預制安裝,另一部分采用就地澆筑。預制安裝部分就作為現澆部分的模板和支架,現澆部分的混凝土則將預制部分結合成整體,共同承受結構重力和活載(圖1-1-11)。

圖1-1-11組合式梁橋的橫截面型式

圖1-1-11組合式梁橋的橫截面型式

1-預制工字梁;2-預制少筋微彎板;3-現澆橫隔梁;4-現澆接縫;5-現澆橋面鋪裝;

6-預制預應力槽形梁;7-預制預應力空心板;8-現澆端橫隔梁組合式梁橋與裝配式梁橋相比,預制構件的重力可以顯著減小,且便于運輸和安裝。

但是組合式梁橋施工工序較多,橋上現澆混凝土的工作量較大,而且預制部分的結構在施工過程中要單獨承受橋面現澆混凝土的重力,所以總的材料用量要比裝配式橋多一些。

(四)按靜力體系分

1.簡支梁橋

構造簡單,屬于靜定結構,相鄰各孔單獨受力(圖1-1-12a)。

2.懸臂梁橋

圖1-1-12橋梁的靜力體系

圖1-1-12橋梁的靜力體系

一端懸出的懸臂梁稱為單懸臂梁橋,兩端均懸出的懸臂梁稱為雙懸臂梁橋。對于較大的橋,可以借簡支的掛梁與懸臂梁一起組成多孔橋(圖1-1-12b)。在受力方面,懸臂部分使支點上產生負彎矩,減小跨中的正彎矩。懸臂梁屬靜定結構,墩臺的不均勻沉降不會在梁內引起附加內力。

3.連續梁橋

梁不間斷地連續跨越幾個橋孔而形成一個超靜定結構體系(圖1-1-12c)。通常連續的孔數為三孔或五孔,當橋長較大時,可沿橋長分成幾段,采用幾組連續梁。在受力方面,梁由幾孔連成一體,承受荷載時相互制約,共同工作,所以跨中彎矩比相同跨徑的簡支梁小,可以采用較小的建筑高度。由于連續梁是超靜定結構,任一支點有沉降時,都會使各跨的梁身內產生附加內力,所以對地基要求比較高。

二、簡支板橋構造

(一)整體式簡支板橋構造

1.整體式正交板橋

整體式簡支板橋具有整體性好、橫向剛度大、易于澆筑所需要的形狀等優點,在小跨徑的橋梁上得到廣泛的應用。

整體式板橋的板寬大,在荷載作用下,板的橫向發生彎曲。當荷載位于橋軸線時,板內將產生正的橫向彎矩;當荷載位于板的兩邊時,板內將產生負的橫向彎矩。由此可知,板中除了布置縱向主筋之外,尚需布置與主筋方向相垂直的橫向鋼筋,稱為分布鋼筋。主筋與分布鋼筋構成的縱橫鋼筋網尚可防止由于混凝土收縮、溫度變化所引起的裂縫。當板寬較大時,板的橫向將產生負彎矩,為此,還必須在板的頂部配置適當的橫向鋼筋。板內主筋直徑應不小于10mm,間距不大于20cm。板內主筋可以不彎起,也可以彎起。當彎起時,通過支點不彎起鋼筋,每米板寬內不少于3根,截面積不少于跨中主筋截面的1/4。彎起的角度為30°或45°,彎起的位置為沿板高中線的1/4~1/6計算跨徑處。

對于分布鋼筋,應采用直徑不小于6mm,間距不大于25cm,同時在單位長度板內的截面積應不少于單位寬度板內主筋截面積的15%。板的主鋼筋與板邊緣間的凈距離應不小于2cm,分布鋼筋與板邊緣間的凈距應不小于1.5cm。

圖1-1-13為標準跨徑6n,行車道寬度7m,兩邊設0.25m的安全帶,按汽車一10級;履帶-50設計的整體式簡支板橋的構造圖。橋跨結構的混凝土標號為25號。

2.整體式斜交板橋

橋梁軸線與水流方向的交角不是按90°布置的橋梁,稱為斜交橋。相交的角度(銳角),稱為斜交角;橋梁軸線與支承線垂線的夾角,稱為斜度。斜度位于橋梁軸線(以路線前進方向)左邊時,為左斜交;位于右邊時,為右斜交。在荷載作用下,斜交板橋的受力比正交板橋復雜,它具有如下特性(圖1-1-14):

圖1-1-13正交板橋的構造 尺寸單位:cm

圖1-1-13正交板橋的構造

尺寸單位:cm

圖1-1-14斜交板橋的受力特性1-主彎矩方向;2-橫向彎矩方向; 3-支承反力分布

圖1-1-14斜交板橋的受力特性1-主彎矩方向;2-橫向彎矩方向;3-支承反力分布

1)最大主彎矩方向,在板的中央部分接近于垂直支承邊;在板的自由邊處接近于自由邊與支承邊垂線之間的中間方向。

2)在鈍角處有垂直于鈍角平分線的負彎矩,它隨斜度的增大而增加。

3)支承反力從鈍角處向銳角處逐漸減小,因此,銳角有向上翹起的傾向,同時存在著相當大的扭矩。

斜板鋼筋的配置,當斜度小于15°時,可按正交板布置鋼筋;當斜度大于15°時,按斜交板布置鋼筋。斜交板的主鋼筋布置,當l/b≥1.3時,主鋼筋平行于自由邊布置(圖

1-1-15a);當l/b<1.3時,從鈍角開始主鋼筋垂直于支承邊布置,靠近自由邊的局部范圍內沿斜跨徑方向布置(圖1-1-15b),一直到與中間部分的主鋼筋相銜接時為止。

分布鋼筋的布置,當l/b≥1.3時,從兩鈍角起到板跨中央的一段,分布鋼筋方向與主鋼筋垂直,在支承邊附近范圍內的分布鋼筋平行支承邊,一直到與中間部分的分布鋼筋相銜接為止(圖1-1-15a);當l/b<1.3時,分布鋼筋方向平行支承邊(圖1-1-15b)。

··當板的斜度a>15°時,應在板的鈍角底層增設方向平行于鈍角平分線的附加鋼筋(為了克服鈍角布筋層數過多的缺點,可改用平行于主鋼筋和分布鋼筋方向的鋼筋網);在

圖1-1-15斜板橋布筋a)主筋平行于自由邊;b)主筋垂直于支承邊

圖1-1-15斜板橋布筋a)主筋平行于自由邊;b)主筋垂直于支承邊

板的鈍角上層處設置垂直于鈍角平分線的附加鋼筋。為了抵抗扭矩,在板的自由邊上層加設一些鋼筋網。當斜度較大時,應在支承附近上層布置平行于支承邊的鋼筋網,布置的范圍約為斜跨徑的1/5。

斜板橋在使用過程中,橋板有向銳角方向轉動的趨勢,如果板的支座沒有錨固,應在板的銳角處的墩臺帽上設置防爬設備。

(二)裝配式簡支板橋構造

1.裝配式正交實心板橋

這種板橋是目前最常用的,它具有形狀簡單,施工方便,建筑高度小,施工質量易于保證等優點,得到普遍的應用。

圖1-1-16為裝配式簡支實心板橋橫剖面構造。圖1-1-17為標準跨徑6m,行車道寬7m,兩邊設0.75m的人行道,按汽車-20級,掛車-100,人群荷載3kN/m2設計的裝配式行車道板

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圖1-1-16裝配式簡支實心板橋橫剖面構造尺寸單位:cm

1-塊件;

2-厚2cm瀝青表面處治;

3-厚6cm水泥混凝土;

4-橫向排水坡;

5-錨固栓釘孔

圖1-1-17實心板行車道塊件構造

圖1-1-17實心板行車道塊件構造

尺寸單位:cm塊件構造。塊件安裝后在企口縫內填筑30號小石子混凝土,并澆筑厚6om的30號防水混凝土鋪裝層使之連成整體。為了加強預制板與鋪裝層的結合以及相鄰預制板的連擇將板中的箍筋伸出預制板頂面,待板安裝就位后將這段鋼筋放平,并與相鄰預制板中的鎮筋相互搭接,以鐵絲綁扎,然后澆筑于混凝土鋪裝層中。預制板的混凝土標號為25號。

2.裝配式正交空心板橋

空心板的開孔型式很多,圖1-1-18為幾種常用的開孔型式。a)和b)型開成單孔,挖空面積最多,但頂板需配置橫向受力鋼筋以承擔車輪荷載;c)型挖成兩個圓孔或一個圓孔,當用無縫鋼管作心模時施工較方便,但其挖空面積小;d)型的心模由兩個半圓和兩塊側模板組成,當板的厚度改變時,只需更換兩塊側模板。空心板橫斷面最薄處不得小于7cm。

圖1-1-18空心板的截面型式

圖1-1-18空心板的截面型式

圖1-1-19為標準跨徑13m,行車道寬度11m,兩邊設0.25m安全帶,按汽車一超20級,掛車-120設計的裝配式先張法預應力混凝土空心板橋的行車道板塊件構造。預制空心板和填筑鉸縫混凝土的標號均為40號。預應力鋼筋采用15(75)鋼絞線,其標準強度為1500000kPa。預應力筋的錨固長度取75d(d為鋼絞線直徑),圖中的預應力鋼筋的有效長度已包括了傳力錨固長度。預應力筋有效長度范圍以外部分,一定要采取有效措施進行失效處理。

3.裝配式斜交板橋

裝配式斜交板橋同整體式一樣,具有斜交板的力學特性。不過,由于每塊裝配式板的跨寬比很大,所以斜板內的受力情況比整體式板好。板的鋼筋布置與斜度大小有關,當斜度a=10°~20時,主鋼筋順橋向布置,箍筋平行于支承線布置(1-1-20a);當斜度Q=30°

~60時,主鋼筋順橋向布置,箍筋垂直于主鋼箍布置。另外,在塊件兩端支點附近各增加與主鋼筋斜交的、平行于支承線的箍筋(圖1-1-20b)。

在斜板塊件的鋼筋布置中,當a>20°時,需在塊件兩端底層布置垂直于支承線的附加鋼筋(圖1-1-21a),并在橋面鋪裝層內布置垂直鈍角平分線的附加鋼筋;當a>50°時,還需在塊件兩端頂布置垂直鈍角平分線的附加鋼筋(圖1-1-21b)。

4.裝配式板的橫向連接

為了增加塊件間的整體性和在外載作用下相鄰板塊能共同工作,在塊件之間必須設置橫向連接,這種橫向連接的構件一般采用棱形鉸(圖1-1-22)。它是在塊件安裝就位后,在企口縫內用30號~40號小石子混凝土填筑密實而成的。

三、裝配式簡支梁橋構造

裝配式T形梁橋是由幾根T形截面的主梁(包括主梁肋和設在主梁肋頂部的翼板(也稱為行車道板)和與主梁肋相垂直的橫向肋板(也稱為橫隔梁)組成,通過設在橫隔梁下方和橫隔梁頂部翼緣板處的焊接鋼板連接成整體(圖1-1-23)。

(一)裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁橋

1.主梁和橫隔梁的布置

圖1-1-19預應力空心板行車道板塊件構造 尺寸單位:cm

圖1-1-19預應力空心板行車道板塊件構造尺寸單位:cm

圖1-1-20斜板橋塊件的鋼筋布置

圖1-1-20斜板橋塊件的鋼筋布置

圖1-1-21斜板橋塊件附加鋼筋布置1-底層附加鋼筋;2-頂層附加鋼筋

圖1-1-21斜板橋塊件附加鋼筋布置1-底層附加鋼筋;2-頂層附加鋼筋

主梁間距大小不但與鋼筋和混凝土的材料用量、構件的安裝重力有關,而且和翼板的剛度也有關。一般說來,對于跨徑大一些的橋,適當地加大主梁間距,可減少鋼筋和混凝土的用量。但構件重力的增大也使吊運和安裝工作增加困難。主梁間距一般在1.5m~

圖1-1-23用焊接鋼板連接的裝配式T形梁橋

圖1-1-23用焊接鋼板連接的裝配式T形梁橋

1-梁肋;2-端橫隔梁;3-中橫隔梁;4-焊接鋼板;5-翼板;6-人行道

2.2m之間。

橫隔梁在裝配式梁橋中起著連接主梁的作用,它的剛度愈大,橋梁的整體性越好,在荷載作用下各主梁就能更好地共同受力,因此,T形梁橋需在跨內設3~5道的橫隔梁。

2.主梁和橫隔梁的鋼筋構造

1)主梁的鋼筋構造

裝配式T形梁的主梁鋼筋包括主鋼筋、彎起鋼筋、箍筋、架立鋼筋和防收縮鋼筋。由于縱向主鋼筋的數量多,常采用多層焊接鋼筋骨架。

主鋼筋設在梁的下緣,隨著彎矩向支點逐漸減少。主鋼筋可在跨間適當位置切斷或彎起。為保證主梁在梁端有足夠的鋼筋數量,伸過支點截面的鋼筋不應少于主鋼筋面積的20%,且不少于2根。主梁中的每片骨架的縱向鋼筋根數一般為3~7根,豎直排焊的總高度不宜大于梁高的0.15~0.20倍。伸過支點截面的鋼筋應彎成直角順梁端延伸至頂部與架立鋼筋焊接。

斜鋼筋的作用是抵抗剪力。當主鋼筋彎起數量不足時,可在主鋼筋和架立鋼筋上焊上斜鋼筋。斜鋼筋與梁的軸線一般布置成45°。彎起鋼筋應按圓弧彎折,圓弧半徑(至鋼筋軸線)不小于10d。

箍筋的作用也是抵抗剪力,其間距不應大于梁高的3/4和50cm,直徑不小于6cm,且不小于1/4主鋼筋直徑。在梁與梁交叉處不設箍筋。在支座附近箍筋宜加密或采用四肢箍筋,并在支座部位的梁底部加設鋼筋網。

架立鋼筋布置在梁的上緣,主要起固定斜鋼筋和箍筋的作用,并使梁內全部鋼筋形成骨架。

防收縮鋼筋是防止梁肋側面因混凝土收縮等原因而導致的裂縫。其鋼筋面積A。=(0.0015~0.002)bh(b為梁肋寬度,h為梁高)。鋼筋直徑為6mm~10mm,靠近下部布置得密些,靠近上部布置得稀些。

為了防止鋼筋受到大氣影響而銹蝕,并保證鋼筋與混凝土之間的粘著力充分發揮作用,鋼筋至混凝土邊緣需設置保護層。若保護層太小,就不能達到以上的作用;太大則混凝土表面距鋼筋太遠,減小了鋼筋混凝土截面的有效高度。因此,主鋼筋與梁底面的凈距不小于3cm;也不大于5cm;主鋼筋與梁側面的凈距不小于2.5cm;箍筋或防收縮鋼筋與梁側面的凈距不小于1.5cm(圖1-1-24)。為了使混凝土的骨料能填滿整個梁體,以免形成灰漿

層或空洞,各主鋼筋之間的距離,主鋼筋為三層或三層以下者不小于3cm,且不小于鋼筋直徑;三層以上者不小于4cm,且不小于鋼筋直徑的1.25倍(圖1-1-24)。在焊接鋼筋骨架中,為保證焊接質量,使焊縫處強度不低于鋼筋本身強度,對焊縫長度必須滿足下述要求(圖1-1-25):

(1)利用主鋼筋彎起的斜筋,在彎起處應與其它主鋼筋相焊接。焊縫長度:雙面焊為2.5d;單面焊為5.0d。

圖1-1-24混凝土保護層 厚度和鋼筋間距 尺寸單位:cm

圖1-1-24混凝土保護層厚度和鋼筋間距尺寸單位:cm

(2)附加的斜筋與主鋼筋或架立鋼筋的焊縫長度:雙面焊為5.0d;單面焊為10d。

(3)各層主鋼筋相互焊接的焊縫長度:雙面焊為2.5d;單面焊為5.0d。翼緣板內的受力鋼筋沿橫向布置在板的上緣,以承受懸臂的負彎矩。在順橋向還應設置分布鋼筋(圖1-1-26)。板內主鋼筋的直徑不小于10mm,間距不宜大于20cm。分布鋼筋直徑不小于6mm,間距不大于25cm,且單位板寬內分布鋼筋面積不小于主鋼筋的15%。

在有橫隔梁部位,分布鋼筋面積應增至主鋼筋面積的30%,以承受集中輪載作用下的局

圖1-1-25多層焊接鋼筋骨架的焊縫長度

圖1-1-25多層焊接鋼筋骨架的焊縫長度

圖1-1-26翼緣板的鋼筋布置(圖中為雙面焊縫尺寸)

圖1-1-26翼緣板的鋼筋布置(圖中為雙面焊縫尺寸)

尺寸單位:cm部負彎矩,所增加的分布鋼筋每側應從橫隔梁軸線伸長L/4(L為板的跨徑)的長度。

圖1-1-27為標準跨徑20m,行車道寬7m,兩邊設0.75m的人行道,按汽車-20級,掛車-100,人群荷載3kN/m2設計的裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁塊件構造。主梁的混凝土標號為25號。

2)橫隔梁的鋼筋構造

圖1-1-27裝配式T形梁塊件梁肋鋼筋構造

圖1-1-27裝配式T形梁塊件梁肋鋼筋構造

尺寸單位:cm圖1-1-28為橫隔梁的鋼筋構造。在每根橫隔梁上緣配置2根受力鋼筋,下緣配置4根受力鋼筋,各用鋼板連接成骨架。同時,在上、下鋼筋骨架中均加焊錨固鋼板的短鋼筋(N2、N.)。橫隔梁的箍筋是抵抗剪力的。

3.裝配式T形梁的橫向連接

裝配式T形梁的橫向連接是保證橋梁整體性的關鍵,因此連接處應有足夠的強度和剛度,在使用過程中不致因受荷載的反復作用而發生松動。連接的方法有以下兩種:

1)鋼板連接(圖1-1-29)。它是在橫隔梁上下進行鋼板焊接。在端橫隔梁靠臺一側,因不好施焊,沒有設置鋼板焊接接頭。

這種橫隔梁的T形梁,翼緣板之間均做成企口鉸接式的簡易連接(圖1-1-30)。

2)混凝土連接(圖1-1-31)。它是在橫隔梁上下伸長連接鋼筋,并進行主鋼筋焊接,現澆接頭混凝土。

這種橫隔梁的T形梁橋,一般是橫隔梁采用現澆混凝土連接的同時,翼緣板也采用現

圖1-1-28裝配式T形梁的中橫隔梁鋼筋構造尺寸單位:cm澆混凝土連接。

圖1-1-28裝配式T形梁的中橫隔梁鋼筋構造尺寸單位:cm澆混凝土連接。

(二)裝配式預應力混凝土簡支T形梁橋

1.主梁構造

主梁間距大多采用1.6m。對于跨徑較大的預應力混凝土簡支梁橋,主梁間距也可以適當加大,但橫向應采用現澆混凝土連接。主梁高度為跨徑的1/15~1/25。主梁梁肋的寬度,由于預應力混凝土梁內有效壓應力和彎起力筋的作用,肋中的主拉應力較小,一般按構造要求確定,即滿足預應力筋的保護層要求和便于澆筑混凝土,可取0.14m~0.16m。

在梁高較大的情況下,過薄的肋對剪力和穩定性是不利的,此時肋寬不宜小于肋高的1/

15。為了承受梁端部每個錨具的局部壓力,在梁端約2m范圍內,梁肋寬度逐漸加寬到下翼緣寬度。T形梁的下緣布置預應力筋,應做成馬蹄形,其面積不宜過小,一般應占總面

圖1-1-29橫隔梁用鋼板連接

圖1-1-29橫隔梁用鋼板連接

1-2160mm×60mm×12mm蓋接鋼板;

2-2160mm×60mm×12mm蓋接鋼板;

3-預埋鋼板;

4-焊縫;

5-砂漿塞縫;

6-主梁;

7-橫隔梁

圖1-1-30用鋪裝層做成的鉸接連接 尺寸單位:cm

圖1-1-30用鋪裝層做成的鉸接連接

尺寸單位:cm

圖1-1-31橫隔梁用混凝土連接 尺寸單位:cm

圖1-1-31橫隔梁用混凝土連接

尺寸單位:cm

積的10%~20%。馬蹄形寬度約為肋寬2~4倍。

T形梁翼緣板厚度和鋼筋混凝土梁一樣。

橫隔梁采用開洞的形式,除減輕重力外,還為梁就位后,便于在翼緣板下施工穿行。

2.主梁梁肋鋼筋構造

裝配式預應力混凝土T形梁的主梁鋼筋包括預應力筋,其它非預應力鋼筋如箍筋、水平防收縮鋼筋、錨固端加固鋼筋網、力筋定位鋼筋網和架立鋼筋等。

1)預應力鋼筋布置

在裝配式預應力混凝土簡支T形梁橋中,力筋在一定區段內逐漸彎起,有以下三個目的:

(1)簡支梁的彎矩從跨中向支點逐漸減小,故預應力筋的偏心距也應逐漸減小,否則上緣的拉應力會過大。為此,必須將部分力筋彎起,以減小支點的負彎矩。

(2)臨近支點的區段剪力很大,可用彎起力筋所產生的豎向分力來抵消它。

(3)分散梁端預壓應力和便于布置錨具。

2)非預應力鋼筋的布置

預應力混凝土T形梁和鋼筋混凝土梁一樣,應按規定布置箍筋、防收縮鋼筋、架立鋼筋等。還應在馬蹄中設置閉合鋼筋,間距不大于15cm(梁肋內箍筋間距不大于25cm)。在梁端錨固區(即一倍梁高長度內)配鋼筋網(圖1-1-32a),間距縱橫均約為10cm。錨具下設置墊板,墊板厚度不小于1.6cm。為使錨底局部應力不過于集中,墊板下設置螺距3cm,長21cm,直徑9cm的螺旋筋一個(圖1-1-32b)。

圖1-1-32梁端非預應力鋼筋構造尺寸單位:cm

圖1-1-32梁端非預應力鋼筋構造尺寸單位:cm

1-后澆封頭混凝土;2-墊板;

3-鋼筋網(直徑8,間距10cm)

圖1-1-33為標準跨徑30m,行車道寬7m,兩邊設0.75m人行道,按汽車-20,掛車-100,人群荷載3kN/m2設計的裝配式預應力簡支T形梁塊件構造。跨中下部配置7根預應力鋼絲束(圖1-1-35a),每根鋼絲束由24根高強碳素鋼絲(g)組成,采用后張法張拉。為適應梁的彎矩、剪力和主拉應力,預應力鋼絲束分五次彎起,其中3次是每次彎1根(N5、N6、N7),二次是每次彎兩根(N1和N2、N3和N4)。彎起的曲線部分為圓弧線(圖1-1-34)。

圖1-1-33預應力混凝土簡支T形梁橋構造

圖1-1-33預應力混凝土簡支T形梁橋構造

尺寸單位:cm

1-防水混凝土鋪裝;2-鋪裝層鋼筋網

梁肋箍筋用直徑8mm,中部間距為20cm,端部間距為10cm的I級鋼筋。馬蹄形的箍筋用直徑10mm,間距為10cm的I級鋼筋(圖1-1-35b)。翼緣板鋼筋同鋼筋混凝土梁一樣。

架立鋼筋和縱向防裂鋼筋已在圖中示出。

四、大跨徑橋構造特點

當鋼筋混凝土簡支梁橋跨徑大于20m,預應力混凝土簡支梁橋跨徑大于50m時,梁高很大,重力急劇增加,材料用量也急劇增加,顯得很不經濟。因此,宜采用預應力混凝土連

圖1-1-34主梁預應力鋼絲束的縱向布置 尺寸單位:cm

圖1-1-34主梁預應力鋼絲束的縱向布置尺寸單位:cm

圖1-1-35主梁橫截面鋼筋布置 尺寸單位:cm a)預應力鋼絲束布置;b)普通鋼筋布置 1-箍筋;2-架立鋼筋;3-縱向防裂鋼筋;4-馬蹄形閉合鋼筋續梁或懸臂梁,以及其它體系的橋梁如斜拉橋等。這里將扼要介紹幾種常用的大跨徑橋的構造特點。 (一)連續梁橋和懸臂梁橋 在簡支梁橋中,雖然在支點附近彎矩已經很小,但為了抵抗剪力,梁的截面不但不能減小,有時反而比跨中大。與簡支梁橋相比,連續梁和懸臂梁有減小跨中正彎矩的支點負彎矩,因而降低了梁在跨中的建筑高度。同時支點的截面可以得到充分利用。而且跨中的受力鋼筋除彎起以承受主拉應力外,還可繼續通過支點抵抗負彎矩。 通常,連續梁或懸臂梁的主梁高度是變化的,由跨中向支點逐漸加高,加高部分稱為承托,承托坡度不應陡于1:3,這時主梁底的外形是折線型(圖1-1-36a)。有時為了美觀和更好地配合受力,常將梁底做成曲線型(圖1-1-36b)。加高中間支點處主梁高度是由于支點彎矩比跨中大,受壓區在梁底部,橋面板處于受拉區不能參加受力。加高端支點處的主梁高度是為了外表上的對稱。有時,由于采用頂推法施工,主梁也做成等高度。 主梁橫截面大多采用箱形薄壁截面,抗扭剛度大,在懸臂施工時橫向穩定性比較好。

圖1-1-35主梁橫截面鋼筋布置

尺寸單位:cm a)預應力鋼絲束布置;b)普通鋼筋布置

1-箍筋;2-架立鋼筋;3-縱向防裂鋼筋;4-馬蹄形閉合鋼筋續梁或懸臂梁,以及其它體系的橋梁如斜拉橋等。這里將扼要介紹幾種常用的大跨徑橋的構造特點。

(一)連續梁橋和懸臂梁橋

在簡支梁橋中,雖然在支點附近彎矩已經很小,但為了抵抗剪力,梁的截面不但不能減小,有時反而比跨中大。與簡支梁橋相比,連續梁和懸臂梁有減小跨中正彎矩的支點負彎矩,因而降低了梁在跨中的建筑高度。同時支點的截面可以得到充分利用。而且跨中的受力鋼筋除彎起以承受主拉應力外,還可繼續通過支點抵抗負彎矩。

通常,連續梁或懸臂梁的主梁高度是變化的,由跨中向支點逐漸加高,加高部分稱為承托,承托坡度不應陡于1:3,這時主梁底的外形是折線型(圖1-1-36a)。有時為了美觀和更好地配合受力,常將梁底做成曲線型(圖1-1-36b)。加高中間支點處主梁高度是由于支點彎矩比跨中大,受壓區在梁底部,橋面板處于受拉區不能參加受力。加高端支點處的主梁高度是為了外表上的對稱。有時,由于采用頂推法施工,主梁也做成等高度。

主梁橫截面大多采用箱形薄壁截面,抗扭剛度大,在懸臂施工時橫向穩定性比較好。

圖1-1-36懸臂梁橋和連續梁橋

圖1-1-36懸臂梁橋和連續梁橋

(二)斜拉橋

預應力混凝土斜拉橋,由于跨越能力大,結構經濟合理,外型輕巧美觀,便于無支架施工等優點,修建數量不斷增加。

斜拉橋主要由加勁主梁、塔架和斜拉鋼索三部分組成。利用由塔架伸出的高強鋼索作為加勁主梁的彈性支承以代替中間支墩,降低主梁內的彎矩,減小主梁高度,減輕重力,增大跨越能力。同時斜拉鋼索拉力的水平分力對主梁起著軸向預施壓力的作用,增強主梁的抗裂性能。由于主梁彎矩決定于鋼索間距,而與全橋跨徑無關。

斜拉橋的加勁主梁有連續梁、懸臂梁等形式。主梁截面采用抗扭剛度較大的箱形截面。

斜拉橋的塔架型式很多,在橫橋向常用的有單柱型、雙柱型、門型、斜腿門型、倒V型和倒Y型等。當中央有分車帶且跨徑較小時,可在橋梁軸線上設置單柱型塔架和單面索體系(圖1-1-37a-1);當中央無分車帶且跨徑較大時,可設置倒V型(或倒Y型)塔架和雙斜面索體系(圖1-1-37a-3);在橋面較寬的橋梁中,可設置門型(或斜腿門型)塔架和雙面索體系(圖1-1-37a-2)。

圖1-1-37斜拉鋼索的布置

圖1-1-37斜拉鋼索的布置

a)鋼索的橫向布置;b)鋼索的縱向布置

1-單面索;2-雙面索;3-雙斜面索;4-輻射形;5-豎琴形;6-扇形;7-星形斜拉橋的鋼索有單面索、雙面索和雙斜面索。其縱向布置大致可分成四種型式:輻射形、豎琴形、扇形和星形(圖1-1-37b)。鋼索的縱向吊點間距一般為10m~25m。

五、梁橋的細部構造

(一)梁橋的橋面系構造

1.橋面鋪裝

裝配式梁橋的橋面鋪裝可采用厚6cm~8cm瀝青混凝土鋪筑或采用厚8cm~13cm防水混凝土鋪筑。

2.橋面排水

鋼筋混凝土結構不宜經受時而濕潤、時而干曬的交替作用,因為滲入混凝土微細發紋內的水分在結冰時會使混凝土發生破壞,也會使鋼筋銹蝕。因此,除加強橋面鋪裝層的防水能力外,應使橋上的雨水迅速排出橋面。

為了迅速排除橋面雨水,橫橋向橋面鋪裝層的表面應做成1.5%~2%的橫坡。為了節省鋪裝材料并減輕重力,可以將橫坡直接設在墩臺頂部而做成傾斜的橋面板。橋面鋪裝的表面通常采用直線型或拋物線型。人行道設1%的向內橫坡,表面采用直線型。

圖1-1-38鑄鐵管構造 尺寸單位:mm

圖1-1-38鑄鐵管構造

尺寸單位:mm

在縱橋向,當橋面縱坡大于2%而橋長小于50m時,雨水可沿橋上縱向排出,不設泄水管,此時應在路基兩側設置流水槽,以免雨水沖刷引道路基;當橋面縱坡大于2%而橋長大于50m時,為防止雨水積滯橋面,就需要設置泄水管,順橋向每隔12m~15m設置一個;當橋面縱坡小于2%時,泄水管就需設置更密一些,一般順橋長每隔6m~8m設置一個。

排水用的泄水管設置在行車道兩側,可對稱排列。泄水管離路緣石的距離為0~0.5m。泄水管的過水面積通常按每平方米至少設一平方厘米的泄水管面積。目前常用的泄水管有鑄鐵管(圖1-1-38)和塑料管。

3.伸縮縫

當氣溫變化時,梁的長度也隨之變化,因此在梁與梁之間、梁與橋臺之間應設置伸縮縫。伸縮縫處的欄桿和橋面鋪裝都要斷開。伸縮縫的構造既要保證梁能自由地變形,又要不漏水,安裝和養護簡單方便。常用的伸縮縫有以下種:

1)IST彈塑體伸縮縫

它是以TST彈塑體作為跨縫材料,其構造如圖1-1-39所示。該彈塑體在溫度140℃以上時呈熔融狀,可以直接澆灌;在低溫下具有彈性和防水性。小縫直接澆灌;大縫添加碎石,適用于伸縮量為0~

50mm的橋梁伸縮縫。

圖1-1-39TST彈塑體伸縮縫構造1-梁體;2-橋面鋪裝; 3-IST彈塑體;4-跨縫板; 5-碎石;6-海綿體

圖1-1-39TST彈塑體伸縮縫構造1-梁體;2-橋面鋪裝;

3-IST彈塑體;4-跨縫板;

5-碎石;6-海綿體

2)鋼板伸縮縫

它是以鋼板作為跨縫材料,其構造如圖1-1-40所示。它的構造比較復雜,只有在溫差較大地區或跨徑較大的橋梁上才采用。當跨徑很大時,一方面要加厚鋼板,另一方面采用更完善的梳形鋼板伸縮縫。

3)橡膠伸縮縫

它是以橡膠條作為跨縫材料,其構造如圖1-1-41所示。橡膠條富有彈性,又易于膠貼,既能滿足變形和防水的要求,又可隨人行道彎折。這種伸縮縫的構造簡單,使用方便。當伸縮量比較大時,可用“W”型的橡膠伸縮縫。

4.人行道和安全帶

人行道塊件一般都采用肋板式截面。安裝在橋面的型式有非懸臂式和懸臂式兩種(圖1-1-42),其中懸臂式是借助于錨栓獲得穩定。

安全帶多數采用矩形截面(圖1-1-43),就地澆筑。安全帶內設錨栓鋼筋,施工時預埋在預制板(梁)塊件內。

5.欄桿

欄桿是一種安全防護設施,應簡單實用。

欄桿高度通常為80cm~120cm。對公路橋梁可用結構簡單的扶手欄桿(圖1-1-44a)。這種欄桿每隔1.6m~2.7m設置欄桿柱。柱的截面為18cm×14cm,內配4根直徑為10mm的I級鋼筋;扶手的截面為12cm×8cm,內配4根直徑為8mm的I級鋼筋。扶手用水泥砂漿固定在柱的預留孔內。對于城郊橋梁,可采用造型美觀的雙棱形花板欄桿(圖1-1-44b);對于汽車專用公路可采用防撞欄桿(圖1-1-44c)。

(二)梁橋的支座構造

圖1-1-40鋼板伸縮縫尺寸單位:mm

圖1-1-40鋼板伸縮縫尺寸單位:mm

1-鋼板;2-角鋼;3-鋼筋;

4-行車道塊件;5-行車道鋪裝層

圖1-1-41橡膠條伸縮縫尺寸單位:mm

圖1-1-41橡膠條伸縮縫尺寸單位:mm

1-橡膠條;2-鋼板;3-角鋼;4-鋼筋;5-焊縫;6-行車道塊件;7-行車道鋪裝層

圖1-1-42人行道

圖1-1-42人行道

a)非懸臂式;b)懸臂式

1-欄桿;2-人行道鋪裝層;3-緣石;4-T形梁;5-錨接鋼板;6-錨接鋼筋支座的作用是將上部構造的荷載傳遞到墩臺上,同時保證結構的自由變形,使結構的受力情況與計算圖式相符。下面介紹常用的二種支座形式。

1.墊層支座

跨徑10m和10m以內的板梁橋一般不設專門支座,而將上部結構的端部直接支承在墩臺頂面的油毛氈(二層或三層)上。墩臺頂面如不平整,需用水泥砂漿抹平。

2.板式橡膠支座和盆式橡膠支座

中等跨徑的板(梁)橋可采用板式橡膠支座。板式橡膠支座是由幾層氯丁橡膠和薄鋼板疊合而成,橡膠片之間嵌入薄鋼板以阻止橡膠層側向膨脹,提高橡膠層的抗壓強度。橡膠具有良好的彈性,因此橡膠支座能較好地傳遞支承壓力并適應梁端的轉動和位移。此外還能吸收部分動能,減輕車輛的沖擊作用。橡膠支座具有構造簡單、造價較低和安裝方便等優點。

圖1-1-43安全帶尺寸單位:cm 1-欄桿柱; 2-預制板(梁)

圖1-1-43安全帶尺寸單位:cm

1-欄桿柱;

2-預制板(梁)

矩形板式橡膠支座的平面尺寸,目前常用的有0.12m×0.14m、0.14m×0.18m、0.15m×0.20m、0.15m×0.30m、0.16m×0.18m、0.18m×0.20m、0.20m×0.25m等。橡膠片的厚度為0.5cm,薄鋼板厚為0.2cm,橡膠硬度為550~60°(邵式硬度),適用于溫度不低于一25℃的地區。支座高度可根據橡膠支座的剪切位移而采用不同層數組合而成。目前生產的板式橡膠支座厚度為1.4cm(二層鋼板)、2.1cm(三層鋼板)、2.8cm(四層鋼板)、4.2cm(六層鋼板)等,一般以0.7cm為一臺階(圖1-1-45a)。

圖1-1-44欄桿

圖1-1-44欄桿

尺寸單位:cm設置橡膠支座時,通常不分固定支座和活動支座。如全跨都用等高的橡膠支座,則在水平力作用下各支座能產生相同的水平位移,也就能將水平力均勻地傳遞到各支座上。

如有必要設置固定支座時,可采用較薄的橡膠支座。

安裝橡膠支座時,支座中心應對準上部構造的計算支點。為防止因安裝不平而造成受力不均勻,上部結構底面及墩臺頂面與支座接觸面應保持水平和緊密貼合,并保持表面清潔和粗糙,增加接觸面的摩阻力而避免相對滑動,必要時可先鋪一薄層水灰比不大于0.5的1:3水泥砂漿墊層。

對于斜橋可采用圓形板式橡膠支座。大跨徑橋梁,可采用承載能力較大的盆式橡膠支座(圖1-1-45b)。

圖1-1-45板式和盆式橡膠支座構造

圖1-1-45板式和盆式橡膠支座構造

尺寸單位:mm

1-上支座板;2-不銹鋼板;3-聚四氟乙烯板;4-橫向止移板;5-盆環;6-氯丁橡膠板;7-密封圈;8-盆塞;9-氯丁橡膠防水圈;10-下支座板


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