桥梁工程板桥的设计与构造PPT课件

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1、第二章 板桥的设计与构造 结构形式结构形式简支板桥简支板桥连续板桥连续板桥悬臂板桥悬臂板桥2.1 板桥的类型和特点第1页/共32页第2页/共32页第3页/共32页第二章 板桥的设计与构造2.1 板桥的类型和特点板桥的截面形式板桥的截面形式整体式整体式装配式装配式实心板实心板异形板异形板实心板实心板空心板空心板装配装配-整体式整体式第4页/共32页第二章 板桥的设计与构造2.2 简支板桥的构造根据施工方法不同，板桥可分为整体式板桥和装配根据施工方法不同，板桥可分为整体式板桥和装配式板桥式板桥 整体式板桥构造整体式板桥构造1截面特点 通常采用等厚度矩形截面，现场浇筑完成。不仅用于正交板桥，而且可用

2、于斜交板桥和平面线形较复杂的其他板桥。适宜跨径一般小于。第5页/共32页第6页/共32页第7页/共32页2.2 简支板桥的构造 整体式板桥构造整体式板桥构造2受力特点受力特点 1）在均布恒载作用下在均布恒载作用下，桥跨板基本处于，桥跨板基本处于单向受力状态，其跨中截面单位宽度上的单向受力状态，其跨中截面单位宽度上的弯矩弯矩 可像简支梁跨中弯矩那样确定，可像简支梁跨中弯矩那样确定，而与之正交截面单位宽度上的弯矩而与之正交截面单位宽度上的弯矩 比比弯矩弯矩 小的多。小的多。 2）当）当车轮荷载作用车轮荷载作用在在板中板中时，桥跨时，桥跨板处于双向受力状态。其跨中截面弯矩板处于双向受力状态。其跨中截

3、面弯矩 沿板横向沿板横向(y轴方向轴方向)是非均匀分布的是非均匀分布的(图图2-3-1)， 随着距荷载作用点的距离增加而减随着距荷载作用点的距离增加而减小。而横向弯矩小。而横向弯矩 虽大于均布恒载作用虽大于均布恒载作用下的该值，但与下的该值，但与 相比仍然很小。相比仍然很小。 3）当）当车轮荷载车轮荷载作用在作用在自由边附近自由边附近时，时， v 和和 的分布规律与荷载作用在板中类的分布规律与荷载作用在板中类似，但似，但 数值较大，而数值较大，而 值较小。值较小。第8页/共32页第二章 板桥的设计与构造 3构造及配筋特点构造及配筋特点1）整体式正交简支板桥的）整体式正交简支板桥的板厚板厚通常取

4、跨径的通常取跨径的1/201/15，但不宜小于但不宜小于10cm。2）纵向纵向受力受力主筋主筋需通过计算确定，依据桥规规定，板中主需通过计算确定，依据桥规规定，板中主筋直径不宜小于筋直径不宜小于10mm，间距不大于，间距不大于20cm，且每米板宽不少于，且每米板宽不少于5根；根；分布筋分布筋直径不宜小于直径不宜小于6mm，间距不大于，间距不大于25cm。当车辆荷载。当车辆荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的的值较大作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的的值较大(车轮荷载有效分布宽度小于板中车轮荷载有效分布宽度小于板中)，因此在板边缘的，因此在板边缘的1/6板宽内主板宽内主筋配

5、筋量通常增加筋配筋量通常增加15%，同时应考虑布置适量边缘构造钢筋。，同时应考虑布置适量边缘构造钢筋。 3）此外，还需布置不少于纵向主筋）此外，还需布置不少于纵向主筋15%20%的的横向分布横向分布筋筋，用于承受车轮荷载引起的横向弯矩，用于承受车轮荷载引起的横向弯矩 和防止混凝土收缩及温和防止混凝土收缩及温度变化引起的裂纹。度变化引起的裂纹。4）由于整体式板主拉应力较小，按计算不需设置）由于整体式板主拉应力较小，按计算不需设置弯起钢筋弯起钢筋，但通常还是将部分主筋在但通常还是将部分主筋在1/41/6跨径处按照跨径处按照 弯起。通过支点的弯起。通过支点的不弯起主筋，每米宽内不少于不弯起主筋，每米

6、宽内不少于3根，并不少于主钢筋面积的根，并不少于主钢筋面积的1/4。 整体式板桥构造整体式板桥构造第9页/共32页第二章 板桥的设计与构造 整体式板桥构造整体式板桥构造 3构造及配筋特点第10页/共32页 4构造实例构造实例 整体式板桥构造整体式板桥构造公路公路-级的荷载标准设计的整体式简支板桥。计算跨径为级的荷载标准设计的整体式简支板桥。计算跨径为5.69m，板厚，板厚32cm，约为跨径的约为跨径的1/18。纵向主筋为直径。纵向主筋为直径20mm的的级钢筋，在中间级钢筋，在中间2/3板宽内按间距板宽内按间距12.5cm布置，两侧各布置，两侧各1/6板宽内按间距板宽内按间距11cm布置，并在跨

7、径两端布置，并在跨径两端1/41/6的范围的范围内按内按30度弯起。横向分布钢筋为度弯起。横向分布钢筋为10mm的的级钢，按单位宽度截面上所配主筋面级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的积的15%配置，并沿纵向按间距配置，并沿纵向按间距20cm布置。布置。第11页/共32页第12页/共32页第二章 板桥的设计与构造第二章 板桥的设计与构造2.2 简支板桥的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造1构造与受力特点构造与受力特点 1）装配式板桥一般由数块一定宽度的实心或空心）装配式板桥一般由数块一定宽度的实心或空心预制板组成。各板利用板间企口缝填充混凝土或钢板预制板组成。各板利用板间企口缝填充混凝土或钢板

8、相连接。实心板桥跨径不超过相连接。实心板桥跨径不超过8m，钢筋混凝土空心板，钢筋混凝土空心板桥跨径范围桥跨径范围6，预应力混凝土空心板桥跨径范，预应力混凝土空心板桥跨径范围在。围在。第13页/共32页第二章 板桥的设计与构造1构造与受力特点构造与受力特点 2）如右图）如右图2-3-3 在荷载作用下，每块板相当于单向在荷载作用下，每块板相当于单向受力的梁式窄板，除在主跨径方向受力的梁式窄板，除在主跨径方向承受弯曲外，还承受通过板间接缝承受弯曲外，还承受通过板间接缝（绞缝）传递剪力而引起的扭转。（绞缝）传递剪力而引起的扭转。3）板中主要受力钢筋的数量由）板中主要受力钢筋的数量由计算得到的内力确定，

9、此外在板中计算得到的内力确定，此外在板中布置适量的构造钢筋以承受计算时布置适量的构造钢筋以承受计算时忽略的某些内力。忽略的某些内力。2.2 简支板桥的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造第14页/共32页第二章 板桥的设计与构造标准跨径为标准跨径为6米，桥面净空为净米，桥面净空为净-7（无人行道），荷载等级（无人行道），荷载等级为公路为公路-级标准。桥跨结构中部采用六块宽度为级标准。桥跨结构中部采用六块宽度为99cm的的预制板，两侧边板采用宽度为预制板，两侧边板采用宽度为74cm的预制板，主筋为的预制板，主筋为12根根直径直径18的的级光圆钢筋。级光圆钢筋。第15页/共32页第二章 板桥的设计与

10、构造2.2 简支板桥的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造2举例说明举例说明图图2-3-5为标准跨径为为标准跨径为13米的装配式预应力混凝米的装配式预应力混凝土空心板桥的构造。桥面净空为净土空心板桥的构造。桥面净空为净-7+2 *0.25m的的安全带，由安全带，由8块块99cm的预制空心板组成，板间隙为的预制空心板组成，板间隙为1cm。荷载等级为公路。荷载等级为公路-级。计算跨径级。计算跨径12.6m，选，选用的板厚为用的板厚为60cm。预制板和填塞铰缝的混凝土标。预制板和填塞铰缝的混凝土标号为号为C40。每块板底层配置。每块板底层配置7根直径为根直径为 20mm的的级冷拉钢筋做预应力筋。板顶面

11、除配制级冷拉钢筋做预应力筋。板顶面除配制3根根12的架的架立钢筋外，在支点附近还配置立钢筋外，在支点附近还配置6根根8的非预应力钢的非预应力钢筋来承担由预加力产生的拉应力。筋来承担由预加力产生的拉应力。第16页/共32页第17页/共32页装配式、先张法第18页/共32页装配式、后张法第19页/共32页3装配式板桥的横向联结装配式板桥的横向联结第二章 板桥的设计与构造2.2 简支板桥的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造1）企口混凝土铰联结）企口混凝土铰联结企口式混凝土铰的型式有圆形，企口式混凝土铰的型式有圆形，棱形，漏斗形等三种（棱形，漏斗形等三种（图（图（a）。）。铰缝内用铰缝内用C25C30

12、以上的细骨料混以上的细骨料混凝土填实。如果要使桥面铺装层也凝土填实。如果要使桥面铺装层也参与受力，也可以将预制板中的钢参与受力，也可以将预制板中的钢筋伸出以与相邻板的同样钢筋互相筋伸出以与相邻板的同样钢筋互相绑扎，再浇筑在铺装层内（绑扎，再浇筑在铺装层内（图（图（a）中中d）。）。 第20页/共32页 2）钢板联结）钢板联结 钢板联结一般在预制板顶面钢板联结一般在预制板顶面沿纵向两侧边缘每隔沿纵向两侧边缘每隔0.81.5m预埋一块钢板，如预埋一块钢板，如图图2-3-6（b）所示，连接时将钢所示，连接时将钢盖板与相邻预制板顶面对应盖板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板焊接在一起。通的预埋钢板焊接在一

13、起。通常在跨中部分钢板联结布置常在跨中部分钢板联结布置的较密，而两端支点部分较的较密，而两端支点部分较稀疏。实践证明这两种联结稀疏。实践证明这两种联结能够很好的传递横向剪力使能够很好的传递横向剪力使各板块共同受力。各板块共同受力。3装配式板桥的横向联结装配式板桥的横向联结2.2 简支板桥的构造 装配装配式板桥构造式板桥构造第21页/共32页第二章 板桥的设计与构造2.3 斜板桥的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点第22页/共32页第二章 板桥的设计与构造2.3 斜板桥的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点1）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。）荷载有向两支承边之间最短距

14、离方向传递的趋势。如图如图2-3-7所示，在较宽的斜板中部，其最大主弯矩所示，在较宽的斜板中部，其最大主弯矩方向几乎接近与支承边正交，即在垂直于该方向的截面方向几乎接近与支承边正交，即在垂直于该方向的截面上没有扭矩。其次，无论对宽的或窄的斜板，其两侧的上没有扭矩。其次，无论对宽的或窄的斜板，其两侧的主弯矩方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线主弯矩方向虽接近平行于自由边，但仍有向支承边垂线方向偏转的趋势。方向偏转的趋势。第23页/共32页2.3 斜板桥的受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点2）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述。）各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作来描述。如

15、图如图2-3-8所示，在斜板所示，在斜板“Z”形条带形条带A-B-C-D上各点上各点的受力情况，可以用三跨连续梁来比拟，在的受力情况，可以用三跨连续梁来比拟，在钝角钝角B、C处产生较大的负弯矩，处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线；其方向垂直于钝角的二等分线；同时，在同时，在B、C点的反力也较大点的反力也较大，锐角，锐角A、D点的反力较点的反力较小，当斜交角与斜的跨宽比都较大时，锐角便有向上翘小，当斜交角与斜的跨宽比都较大时，锐角便有向上翘起的趋势。此时若固定锐角角点，势必导致板内有较大起的趋势。此时若固定锐角角点，势必导致板内有较大的扭矩。的扭矩。第24页/共32页2.3 斜板桥的

16、受力与构造特点斜板的受力特点斜板的受力特点3）在均布荷载下，当桥轴线方向的跨长相同时，斜板）在均布荷载下，当桥轴线方向的跨长相同时，斜板桥的桥的最大跨内弯矩比正桥要小最大跨内弯矩比正桥要小，跨内纵向最大弯矩或最，跨内纵向最大弯矩或最大应力的位置，随着斜交角大应力的位置，随着斜交角 的变大，而自中央向钝角的变大，而自中央向钝角方向移动。方向移动。图图2-3-9a表示斜板桥最大跨内弯矩表示斜板桥最大跨内弯矩 与正桥跨中弯与正桥跨中弯矩矩 的比值随斜交角的比值随斜交角 改变的变化曲线；改变的变化曲线；图图2-3-9b表示表示在满布均布荷载时，跨内最大弯矩位置沿板宽的变化曲在满布均布荷载时，跨内最大弯

17、矩位置沿板宽的变化曲线。由图可知，当斜交角线。由图可知，当斜交角 在在 15以内时，可以近似以内时，可以近似按正交板桥计算。按正交板桥计算。第25页/共32页4）在上述同样情况下，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥的却要大，可以认为横向弯矩增加的量，相当于跨径方向弯矩减少的量。第26页/共32页1）整体式斜板）整体式斜板整体式斜板的斜跨长整体式斜板的斜跨长 与垂直于行车方向的桥宽与垂直于行车方向的桥宽b之比一般之比一般均小于均小于13，根据上面所述斜板主弯矩方向的特点，主钢筋，根据上面所述斜板主弯矩方向的特点，主钢筋的配置有以下两种方案。的配置有以下两种方案。第一方案第一方案 按主弯矩方向的变化配置主

18、筋，其分布钢筋则按主弯矩方向的变化配置主筋，其分布钢筋则与支承边平行，（与支承边平行，（如图如图2-3-10a）所示。）所示。根据钝角处有较大的反力和负弯矩的特性，在钝角处约根据钝角处有较大的反力和负弯矩的特性，在钝角处约1/5跨径的范围内，应配置加强钢筋，在下层其方向与钝角的跨径的范围内，应配置加强钢筋，在下层其方向与钝角的二等分线平行；在上层与二等分线垂直（二等分线平行；在上层与二等分线垂直（2-3-10b）。加强钢）。加强钢筋的每米数量约为主钢筋每米数量的筋的每米数量约为主钢筋每米数量的061倍（视斜交角的大倍（视斜交角的大小而定）。此外还在自由边缘的上层加设一层钢筋网，以抵抗小而定）。

19、此外还在自由边缘的上层加设一层钢筋网，以抵抗板内的扭矩。板内的扭矩。 第二方案第二方案 在两钝角角点之间的范围内，主钢筋方向与支在两钝角角点之间的范围内，主钢筋方向与支承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向布置，直至承边垂直，在靠近自由边处主钢筋则沿斜跨径方向布置，直至与中间部分主筋完全衔接为止，其横向分布钢筋与支承边平行与中间部分主筋完全衔接为止，其横向分布钢筋与支承边平行（图图2-3-10c）。其余钢筋的配置仍与第一种方案相同。）。其余钢筋的配置仍与第一种方案相同。2.3 斜板桥的受力与构造特点斜板桥的构造特点斜板桥的构造特点第27页/共32页第28页/共32页2）装配式斜板桥）装配

20、式斜板桥装配式斜板桥的跨宽比一般均大于装配式斜板桥的跨宽比一般均大于13，主钢筋沿斜，主钢筋沿斜跨径方向配置，分布钢筋在两钝角角点之间的范围内与主跨径方向配置，分布钢筋在两钝角角点之间的范围内与主钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向则与支承边平钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向则与支承边平行（行（图图2-3-11）。）。图图2-3-12所示为交通部颁布的装配式钢筋混凝土斜板所示为交通部颁布的装配式钢筋混凝土斜板桥构造的标准图示例，斜交角从桥构造的标准图示例，斜交角从 25到到60。板的钢筋。板的钢筋分布方案大体分两种：分布方案大体分两种： 第一方案第一方案 当斜交角当斜交角 度度2535

21、时，主钢筋沿斜跨时，主钢筋沿斜跨径方向布置，分布钢筋按平行于支承边方向布置。（径方向布置，分布钢筋按平行于支承边方向布置。（图图2-3-12(a)）第二方案，当斜交角第二方案，当斜交角 4060，主钢筋仍按平行，主钢筋仍按平行于自由边布置，而分布钢筋在钝角范围内垂直于主筋布置，于自由边布置，而分布钢筋在钝角范围内垂直于主筋布置，支撑边附近平行于支承边布置（支撑边附近平行于支承边布置（图图2-3-12(b)）。）。2.3 斜板桥的受力与构造特点斜板桥的构造特点斜板桥的构造特点第29页/共32页第30页/共32页此外，在各种块件的两端还要布置一些加强钢筋。此外，在各种块件的两端还要布置一些加强钢筋。 要布置底层的加强钢筋，其方向则与支承边相垂直（要布置底层的加强钢筋，其方向则与支承边相垂直（2-3-12(c)）；）； 除了底除了底层要布置于支承边的加强钢筋外，在顶层还要布置与钝角的二等分线相垂直的层要布置于支承边的加强钢筋外，在顶层还要布置与钝角的二等分线相垂直的加强钢筋（加强钢筋（图图2-3-12(d)）。为了使铰接斜板支承处不翘扭以及防止发生位移，）。为了使铰接斜板支承处不翘扭以及防止发生位移，在板端中心处预设锚栓孔，待安装完毕后，用栓钉固定。在板端中心处预设锚栓孔，待安装完毕后，用栓钉固定。第31页/共32页感谢您的观看。第32页/共32页