桥梁截面设计.ppt

2.1.3 2.1.3 横截面设计横截面设计桥梁系：陆桥梁系：陆 萍萍一、设计原则一、设计原则主梁既要保证抗弯，又要保证抗剪主梁既要保证抗弯，又要保证抗剪截面尺寸尽可能小，以减轻自重截面尺寸尽可能小，以减轻自重桥宽及建筑高度影响横截面布置桥宽及建筑高度影响横截面布置应有利于主梁的施工、安装应有利于主梁的施工、安装横向联系应简单、可靠横向联系应简单、可靠2024/4/20 2024/4/20 周六周六2 2二、板式截面二、板式截面2024/4/20 周六32024/4/20 周六特点：特点：建筑高度小，适于桥高受限场合建筑高度小，适于桥高受限场合构造简单、易于工厂化预制构造简单、易于工厂化预制预制构件重量轻，易于架设预制构件重量轻，易于架设开口截面，抗弯抗扭刚度小开口截面，抗弯抗扭刚度小空心板：空心板：截面挖空，减轻自重，减小拉区面截面挖空，减轻自重，减小拉区面积及重量，挖空形式多样积及重量，挖空形式多样为保证截面抗剪强度，最薄壁厚应为保证截面抗剪强度，最薄壁厚应8cm。2024/4/20 周六4内衬气囊内衬气囊要注意混凝土浇要注意混凝土浇筑时，气囊上浮筑时，气囊上浮安放气囊的安放气囊的位置位置2024/4/20 周六52024/4/20 周六6三、肋形截面2024/4/20 周六7肋形（肋形（T形）截面抵抗正弯矩特别有利，形）截面抵抗正弯矩特别有利，但抵抗负弯矩则不够方便，需加设下但抵抗负弯矩则不够方便，需加设下翼缘，形成工形截面翼缘，形成工形截面2024/4/20 周六8为适应向支点逐渐增为适应向支点逐渐增大的负弯矩和剪力要大的负弯矩和剪力要求求,可采取以下可采取以下3 3种措种措施施:增大梁高；增大梁高；加厚梁肋；加厚梁肋；增设逐渐拓宽的下增设逐渐拓宽的下缘翼板。缘翼板。肋形截面承受负弯矩2024/4/20 周六9组合梁桥组合梁桥 定义：用纵向水平缝将单梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分隔开来定义：用纵向水平缝将单梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分隔开来 的装配桥跨结构，使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。的装配桥跨结构，使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。1.1.优点可以显著减轻预制构件的重量，便于集中制造和运输吊装。优点：可以显著减轻预制构件的重量，便于集中制造和运输吊装。2.2.型式：型式：I I形组合梁桥：形组合梁桥：适用于混凝土简支梁桥适用于混凝土简支梁桥 箱形组合梁桥：箱形组合梁桥：适用于预应力混凝土梁桥适用于预应力混凝土梁桥3.3.构造：在组合梁中，梁与现浇板的结合面处，板的厚度不应小于构造：在组合梁中，梁与现浇板的结合面处，板的厚度不应小于15cm15cm；当梁顶伸入板中时，梁顶以上板的厚度不应小于当梁顶伸入板中时，梁顶以上板的厚度不应小于10cm10cm。4.4.受力特点：分阶段受力（拦腰截断）受力特点：分阶段受力（拦腰截断）组合梁梁肋的上下缘应力远大于组合梁梁肋的上下缘应力远大于T T梁上下缘的应力。梁上下缘的应力。装配式装配式T T梁与组合梁的应力图比较梁与组合梁的应力图比较（1 1）截面效率指标）截面效率指标 T 梁截面特征梁截面特征为了确保预应力混为了确保预应力混凝土梁截面受力的凝土梁截面受力的合理性，截面设计合理性，截面设计时应考虑截面的效时应考虑截面的效率指标。率指标。T梁截面细部尺寸梁截面细部尺寸预加力阶段预加力阶段运营阶段：运营阶段：截面效率指标：截面效率指标：（0.450.5以上，较大值为好）以上，较大值为好）（2 2 2 2）主梁梁肋尺寸）主梁梁肋尺寸）主梁梁肋尺寸）主梁梁肋尺寸主梁高度主梁高度：高跨比高跨比1/161/18左右（左右（1.32.5m）梁肋厚度梁肋厚度：16 24cm（屈曲稳定性、浇筑砼不致困难）（屈曲稳定性、浇筑砼不致困难）支点梁肋：为保证预筋锚固和抗剪，梁端需加宽与马蹄同宽支点梁肋：为保证预筋锚固和抗剪，梁端需加宽与马蹄同宽翼缘板：梁距（主梁片数讨论、截面效率指标）翼缘板：梁距（主梁片数讨论、截面效率指标）力学图示：弹性固结悬臂板，负弯矩，翼缘变厚力学图示：弹性固结悬臂板，负弯矩，翼缘变厚板厚：满足车辆荷载局部受力需要；板厚：满足车辆荷载局部受力需要；横向连接：为有足够砼连接厚度，端部至少横向连接：为有足够砼连接厚度，端部至少10cm，根部按计算取值，根部按计算取值下马蹄下马蹄：a.马蹄面积不少于全截面的马蹄面积不少于全截面的1020%；b.马蹄宽度为肋宽马蹄宽度为肋宽24倍；倍；c.马蹄平均高度约为马蹄平均高度约为0.15h0.2h，斜坡应陡于，斜坡应陡于45度度30m预应力预应力T梁设计图（中梁横截面）梁设计图（中梁横截面）2024/4/20 周六17（3 3 3 3）横隔梁尺寸）横隔梁尺寸）横隔梁尺寸）横隔梁尺寸高度高度：中主梁高度：中主梁高度3/4左右。端横隔梁与主梁同高或略低左右。端横隔梁与主梁同高或略低宽度宽度：12 16cm，上宽下窄。，上宽下窄。与马蹄关系与马蹄关系：从上至下延伸到马蹄加宽处。：从上至下延伸到马蹄加宽处。吊装后吊装后T T梁桥仰视照片梁桥仰视照片 四、箱形截面四、箱形截面v闭口截面，抗弯、抗扭惯性矩大；闭口截面，抗弯、抗扭惯性矩大；v顶板、底板面积大，能满足正负弯矩配筋需要顶板、底板面积大，能满足正负弯矩配筋需要v偏心荷载作用下，内力分布较均匀偏心荷载作用下，内力分布较均匀2024/4/20 周六192024/4/20 周六20v单箱单室：受力明确，施工方便，用料节省，适于单箱单室：受力明确，施工方便，用料节省，适于桥宽桥宽14m14m的桥梁；的桥梁；v单箱双室：有效减小顶板跨度，利于顶底板钢束布单箱双室：有效减小顶板跨度，利于顶底板钢束布置，但施工复杂，自重增加较多置，但施工复杂，自重增加较多顶板宽顶板宽20m顶板宽顶板宽25m顶板宽顶板宽 40m40m单箱单箱单室单室单箱单箱双室双室分离式分离式双箱单双箱单室室v造型美观造型美观v减少底板宽度，缩小墩台尺寸减少底板宽度，缩小墩台尺寸v减少正弯矩区混凝土用量减少正弯矩区混凝土用量v底板束的锚固和弯起复杂底板束的锚固和弯起复杂v支点负弯矩区，底板厚度需增厚支点负弯矩区，底板厚度需增厚v截面形心轴位置偏高，不利预筋力臂截面形心轴位置偏高，不利预筋力臂v浇筑模板需设置侧向支撑，耗用支架多浇筑模板需设置侧向支撑，耗用支架多2024/4/20 周六21斜腹板箱特点斜腹板箱特点竖腹板多用竖腹板多用2024/4/20 周六222024/4/20 周六23箱型截面细部尺寸箱型截面细部尺寸v顶板：满足顶板布筋需要（纵向即横向预应顶板：满足顶板布筋需要（纵向即横向预应力钢筋），满足行车道板厚度要求；力钢筋），满足行车道板厚度要求；v底板：满足跨中底板预应力布束要求，根部底板：满足跨中底板预应力布束要求，根部底板厚度须满足抗压要求，在破坏阶段还宜底板厚度须满足抗压要求，在破坏阶段还宜使中性轴保持在底板内，并有适当富余。使中性轴保持在底板内，并有适当富余。v腹板：承受剪应力和主拉应力，满足预应力腹板：承受剪应力和主拉应力，满足预应力束布置和砼浇注。束布置和砼浇注。翼缘板长度讨论翼缘板长度讨论2024/4/20 周六242024/4/20 周六25v梗腋：梗腋：提高箱梁抗弯、抗扭刚度，减小截面扭转提高箱梁抗弯、抗扭刚度，减小截面扭转剪应力和畸变应力；剪应力和畸变应力；力线过渡平稳、减小次应力；力线过渡平稳、减小次应力；提供预应力束的布置和锚固空间，减小顶提供预应力束的布置和锚固空间，减小顶底板厚度。底板厚度。一般箱梁上的一般箱梁上的常用形式常用形式常用于底板与腹常用于底板与腹板之间的下梗腋板之间的下梗腋常用于斜腹板常用于斜腹板与顶板之间与顶板之间常用于常用于箱梁箱梁截面较小的情形截面较小的情形2024/4/20 周六272024/4/20 周六28横隔板横隔板v增加箱梁横向刚度，限制箱梁畸变；增加箱梁横向刚度，限制箱梁畸变；v设置过多，将增加施工难度；设置过多将增加施工难度；v一般设置在支承处、梁端（如跨中），以承一般设置在支承处、梁端（如跨中），以承受和分布强大的支承反力；受和分布强大的支承反力；v支点横隔板厚度一般较厚，其余则可较薄。支点横隔板厚度一般较厚，其余则可较薄。2024/4/20 周六29主跨主跨174mT构每侧悬臂净长构每侧悬臂净长65.75m，分为，分为20节段对称地采用挂篮悬臂浇筑，近根部使用托架。节段对称地采用挂篮悬臂浇筑，近根部使用托架。主梁采用双箱单室断面，梁底呈抛物线变化，牛主梁采用双箱单室断面，梁底呈抛物线变化，牛腿支承处梁高腿支承处梁高3.2m，悬臂根部为，悬臂根部为11m(8m)。为了加。为了加强箱梁的整体性和横向刚度，距根部强箱梁的整体性和横向刚度，距根部 6.65m范围内范围内将量箱底板连通。采用三向预应力。将量箱底板连通。采用三向预应力。桥墩采用空心薄壁结构结构桥墩采用空心薄壁结构结构2024/4/20 周六302024/4/20 周六31