橋梁蓋梁的設(shè)計要點及體會
2021-03-26 來源:呱大呱 

 ?。?)普通鋼筋混凝土蓋梁抗彎設(shè)計

  計算活載彎矩時,支點負(fù)彎矩采用活載非對稱布置時的數(shù)值;跨中正彎矩采用活載 對稱布置時的數(shù)值。鑒于普通鋼筋混凝土蓋 梁在使用過程中容易出現(xiàn)裂縫,建議配彎矩 鋼筋時在正常計算結(jié)果的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加。

  經(jīng)計算發(fā)現(xiàn):增加20%~30%的受拉鋼筋數(shù)量,對于防止裂縫十分有效。要注意的是鋼 筋要盡量均勻布置,合理調(diào)配彎矩筋和彎起 的斜筋,避免出現(xiàn)局部鋼筋間距過大的情況。

  選擇合理的柱間距和懸臂段長度間的比值,不僅能節(jié)省受彎鋼筋,而且對彎剪鋼筋的 合理布置也有好處。通過計算總結(jié),建議雙柱式蓋梁采用柱間距和懸臂段長度的比值為 2.45~2.95為最適宜。現(xiàn)在立交橋一般為了 美觀或橋下通行的需要,蓋梁多采用大懸臂, 而對柱間距不受限制的跨河橋,宜采用此比例布置。3柱式蓋梁此比值平均采用2.8為宜,中柱頂?shù)膹澕翡摻钜话銜源笥谶呏敚?為避免浪費,可單獨配筋。

 ?。?)鋼筋混凝土蓋梁抗剪設(shè)計

  蓋梁是以彎剪受力為主的構(gòu)件,在彎曲 正應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下,將產(chǎn)生與梁 軸線斜交的主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力?;炷恋目箟簭?qiáng)度較高一般不會被壓壞,當(dāng)主拉應(yīng)力較大時,則可能使構(gòu)件沿著垂直于主拉應(yīng)力方向產(chǎn)生斜裂縫,并導(dǎo)致蓋梁斜截面發(fā)生破 壞。因此,鋼筋混凝土蓋梁除應(yīng)進(jìn)行正截面強(qiáng)度計算外,還需對彎矩和剪力同時作用的 區(qū)段進(jìn)行斜截面強(qiáng)度計算,這就要求蓋梁除了具有合理的截面尺寸之外,還應(yīng)配置斜彎 鋼筋和箍筋。

  在蓋梁抗剪設(shè)計中,通常采用的方法是:當(dāng)截面尺寸滿足斜截面抗剪要求且需配剪力 筋時,按《公橋規(guī)》極限狀態(tài)法的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進(jìn)行剪力分配:計算的剪力值60%由混凝 土和箍筋共同承擔(dān),40%由彎起筋承擔(dān)。上述方法一般適用于等截面的簡支梁結(jié)構(gòu),其 高跨比一般在1/25~1/15,而對于普通鋼筋混凝土橋墩臺蓋梁,其高跨比一般在1/6~1/ 4,用此方法計算蓋梁的抗剪強(qiáng)度易造成彎起 鋼筋的數(shù)量要偏大很多,容易造成較大浪費。

  基于大量的鋼筋混凝土梁抗剪強(qiáng)度試驗,認(rèn)為:對于梁的抗剪能力,箍筋和混凝土比斜筋能起到更有效的作用(條文說明 4.1.10~4.1.14條)。因此本方法的計算思路是用足箍筋與混凝土的抗剪能力,之后剩余的剪力才由彎起鋼筋承擔(dān),即先給定一個合理的箍筋間距及面積,再計算所需彎起筋的面積。

  

  現(xiàn)有的計算軟件對剪力計算的方法是有區(qū)別的。西安方舟計算機(jī)有限責(zé)任公司的 “橋梁通CAD6”軟件兩種方法都可采用。經(jīng)驗證第一種計算方法比第二種斜筋多用35% ~55%,且計算出需要斜筋的截面(位置)也比第二種計算方法要多,造成較大的浪費,所以建議采用第二種計算方法。

 ?。?)設(shè)計體會

  ★箍筋間距不宜過大,一般10~20cm為宜,這樣有利于提高蓋梁的抗裂和抗扭能 力。箍筋可用I級鋼筋,直徑不宜小于φ10。

  ★彎起筋(斜筋)可以適當(dāng)加強(qiáng),益于抵抗扭轉(zhuǎn)內(nèi)力(未計算)。

  ★充分發(fā)揮箍筋與混凝土的作用,合理 配置彎起筋。

  ★對于箱梁中較寬的蓋梁,還要在橫向 進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計。因箱梁的支座較少且反力較 大,應(yīng)盡量使墩臺柱與支座位置相對應(yīng),這樣 會大大改善蓋梁的受力。通??梢圆捎貌贾?工字鋼來解決局部承壓過大的問題。

  

  (4)預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁設(shè)計

  隨著近些年寬橋的大量出現(xiàn),以及下部 結(jié)構(gòu)輕型化,再加上橋梁使用過程中的耐久 性漸漸得到重視,預(yù)應(yīng)力蓋梁用得越來越多。預(yù)應(yīng)力蓋梁可以適應(yīng)大懸臂和大跨徑的需 要,還能有效的防止裂縫,因此預(yù)應(yīng)力蓋梁的設(shè)計與計算顯得尤為重要。

  預(yù)應(yīng)力蓋梁的抗彎設(shè)計是最主要的,其中預(yù)應(yīng)力束起到?jīng)Q定性的作用。同普通鋼筋混凝土蓋梁一樣,預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁也有合理的柱間距和懸臂段長度間的比值,但是由于預(yù)應(yīng)力蓋梁經(jīng)常是單純追求大懸臂或是大跨徑,所以這個比值往往不是控制因素。其設(shè)計要點為:

 ?、儆嬎銜r不僅要觀察使用階段的應(yīng)力,還要逐個觀察各施工階段的應(yīng)力。施工階段劃分要準(zhǔn)確全面。因為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工階段有時是控制設(shè)計的,尤其是施加預(yù)應(yīng)力、拆除支架、上梁等階段,決不能忽視。

 ?、诜磸?fù)調(diào)整預(yù)應(yīng)力束的位置、數(shù)量及張 拉順序,保證各施工和使用階段的應(yīng)力均滿足規(guī)范,并找出最佳布束方式,盡量提高預(yù)應(yīng)力的張拉效率。這一點很重要,因為預(yù)應(yīng)力 蓋梁標(biāo)準(zhǔn)化程度很低,一般都需要單獨計算。有的設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼束浪費現(xiàn)象嚴(yán)重,上下鋼束應(yīng)力互相抵消,張拉效率很低。預(yù)應(yīng)力蓋梁布束方式很多,好的設(shè)計是在滿足規(guī)范要求的前提下,布束節(jié)省、線形簡單、 規(guī)格統(tǒng)一、方便施工,這要求設(shè)計人員業(yè)務(wù)熟 練的同時要有較強(qiáng)的責(zé)任心。

  ③預(yù)應(yīng)力鋼束宜采用較大噸位鋼鉸線,否則預(yù)應(yīng)力管道過多,不僅消弱了混凝土截 面,且施工相對繁瑣。

 ?、茕撌朔殖蓛膳鷱埨?,張拉次數(shù)過多會使施工不便,次數(shù)過少則不能同時滿足施 工和營運要求。

 ?、莺侠韯澐趾驼{(diào)整蓋梁施工順序,對于 有效利用模板和節(jié)省工期都是有好處的。

  

  一般簡支梁板橋的預(yù)應(yīng)力蓋梁很少進(jìn)行抗剪計算,原因是:

 ?、購澠鸬念A(yù)應(yīng)力鋼束有豎向分力,可以 抵抗剪力;

 ?、陬A(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的軸向力可以抵消部 分主拉應(yīng)力,有利于蓋梁抗剪;

 ?、垲A(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁較大的截面,較高 的混凝土標(biāo)號,再加上合理的箍筋布置,對抗 剪作用很大。

  

  普通鋼筋設(shè)計:預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁中的普通鋼筋設(shè)計必 須重視。如果把預(yù)應(yīng)力鋼束比作骨骼,}昆凝 土比作肉,那么普通鋼筋就是筋,沒有普通鋼筋的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是無法正常工作的。布置普通鋼筋時要避免與預(yù)應(yīng)力孔道沖突,還要注意的是:

  ①縱筋:在受拉區(qū)配縱筋(受彎鋼筋),可 以使蓋梁施工階段的拉應(yīng)力控制提高,適當(dāng) 節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束??v筋應(yīng)為Ⅱ級筋,直徑不宜小于φ16,最好選用φ20或更粗的鋼筋,布 置要均勻,間距不大于15cm為宜。

 ?、诠拷睿汗拷顚︻A(yù)應(yīng)力蓋梁的抗扭和抗剪作用極大。箍筋間距不宜過大,一般10~ 15cm為宜。大懸臂段截面由于高度漸變而消 弱了抗剪截面,因此箍筋間距應(yīng)適當(dāng)加密。 箍筋可用I級鋼筋,直徑不宜小于φ12,現(xiàn)在設(shè)計中也有采用Ⅱ級鋼筋作為箍筋的。



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