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桥梁盖梁的设计要点及体会

文章来源:admin    时间:2021-05-13

(1)普通钢筋混凝土盖梁抗弯设计

  计算活载弯矩时,支点负弯矩采用活载非对称布置时的数值;跨中正弯矩采用活载 对称布置时的数值。鉴于普通钢筋混凝土盖 梁在使用过程中容易出现裂缝,建议配弯矩 钢筋时在正常计算结果的基础上适当增加。

  经计算发现:增加20%~30%的受拉钢筋数量,对于防止裂缝十分有效。要注意的是钢 筋要尽量均匀布置,合理调配弯矩筋和弯起 的斜筋,避免出现局部钢筋间距过大的情况。

  选择合理的柱间距和悬臂段长度间的比值,不仅能节省受弯钢筋,而且对弯剪钢筋的 合理布置也有好处。通过计算总结,建议双柱式盖梁采用柱间距和悬臂段长度的比值为 2.45~2.95为最适宜。现在立交桥一般为了 美观或桥下通行的需要,盖梁多采用大悬臂, 而对柱间距不受限制的跨河桥,宜采用此比例布置。3柱式盖梁此比值平均采用2.8为宜,中柱顶的弯剪钢筋一般会略大于边柱顶, 为避免浪费,可单独配筋。

  (2)钢筋混凝土盖梁抗剪设计

  盖梁是以弯剪受力为主的构件,在弯曲 正应力和剪应力的共同作用下,将产生与梁 轴线斜交的主拉应力和主压应力。混凝土的抗压强度较高一般不会被压坏,当主拉应力较大时,则可能使构件沿着垂直于主拉应力方向产生斜裂缝,并导致盖梁斜截面发生破 坏。因此,钢筋混凝土盖梁除应进行正截面强度计算外,还需对弯矩和剪力同时作用的 区段进行斜截面强度计算,这就要求盖梁除了具有合理的截面尺寸之外,还应配置斜弯 钢筋和箍筋。

  在盖梁抗剪设计中,通常采用的方法是:当截面尺寸满足斜截面抗剪要求且需配剪力 筋时,按《公桥规》极限状态法的结构设计原理进行剪力分配:计算的剪力值60%由混凝 土和箍筋共同承担,40%由弯起筋承担。上述方法一般适用于等截面的简支梁结构,其 高跨比一般在1/25~1/15,而对于普通钢筋混凝土桥墩台盖梁,其高跨比一般在1/6~1/ 4,用此方法计算盖梁的抗剪强度易造成弯起 钢筋的数量要偏大很多,容易造成较大浪费。

  基于大量的钢筋混凝土梁抗剪强度试验,认为:对于梁的抗剪能力,箍筋和混凝土比斜筋能起到更有效的作用(条文说明 4.1.10~4.1.14条)。因此本方法的计算思路是用足箍筋与混凝土的抗剪能力,之后剩余的剪力才由弯起钢筋承担,即先给定一个合理的箍筋间距及面积,再计算所需弯起筋的面积。

  

  现有的计算软件对剪力计算的方法是有区别的。西安方舟计算机有限责任公司的 "桥梁通CAD6"软件两种方法都可采用。经验证第一种计算方法比第二种斜筋多用35% ~55%,且计算出需要斜筋的截面(位置)也比第二种计算方法要多,造成较大的浪费,所以建议采用第二种计算方法。

  (3)设计体会

  ★箍筋间距不宜过大,一般10~20cm为宜,这样有利于提高盖梁的抗裂和抗扭能 力。箍筋可用I级钢筋,直径不宜小于φ10。

  ★弯起筋(斜筋)可以适当加强,益于抵抗扭转内力(未计算)。

  ★充分发挥箍筋与混凝土的作用,合理 配置弯起筋。

  ★对于箱梁中较宽的盖梁,还要在横向 进行加强设计。因箱梁的支座较少且反力较 大,应尽量使墩台柱与支座位置相对应,这样 会大大改善盖梁的受力。通常可以采用布置 工字钢来解决局部承压过大的问题。

  

  (4)预应力混凝土盖梁设计

  随着近些年宽桥的大量出现,以及下部 结构轻型化,再加上桥梁使用过程中的耐久 性渐渐得到重视,预应力盖梁用得越来越多。预应力盖梁可以适应大悬臂和大跨径的需 要,还能有效的防止裂缝,因此预应力盖梁的设计与计算显得尤为重要。

  预应力盖梁的抗弯设计是最主要的,其中预应力束起到决定性的作用。同普通钢筋混凝土盖梁一样,预应力混凝土盖梁也有合理的柱间距和悬臂段长度间的比值,但是由于预应力盖梁经常是单纯追求大悬臂或是大跨径,所以这个比值往往不是控制因素。其设计要点为:

  ①计算时不仅要观察使用阶段的应力,还要逐个观察各施工阶段的应力。施工阶段划分要准确全面。因为预应力结构的施工阶段有时是控制设计的,尤其是施加预应力、拆除支架、上梁等阶段,决不能忽视。

  ②反复调整预应力束的位置、数量及张 拉顺序,保证各施工和使用阶段的应力均满足规范,并找出最佳布束方式,尽量提高预应力的张拉效率。这一点很重要,因为预应力 盖梁标准化程度很低,一般都需要单独计算。有的设计预应力钢束浪费现象严重,上下钢束应力互相抵消,张拉效率很低。预应力盖梁布束方式很多,好的设计是在满足规范要求的前提下,布束节省、线形简单、 规格统一、方便施工,这要求设计人员业务熟 练的同时要有较强的责任心。

  ③预应力钢束宜采用较大吨位钢铰线,否则预应力管道过多,不仅消弱了混凝土截 面,且施工相对繁琐。

  ④钢束宜分成两批张拉,张拉次数过多会使施工不便,次数过少则不能同时满足施 工和营运要求。

  ⑤合理划分和调整盖梁施工顺序,对于 有效利用模板和节省工期都是有好处的。

  

  一般简支梁板桥的预应力盖梁很少进行抗剪计算,原因是:

  ①弯起的预应力钢束有竖向分力,可以 抵抗剪力;

  ②预应力钢束产生的轴向力可以抵消部 分主拉应力,有利于盖梁抗剪;

  ③预应力混凝土盖梁较大的截面,较高 的混凝土标号,再加上合理的箍筋布置,对抗 剪作用很大。

  

  普通钢筋设计:预应力混凝土盖梁中的普通钢筋设计必 须重视。如果把预应力钢束比作骨骼,}昆凝 土比作肉,那么普通钢筋就是筋,没有普通钢筋的预应力结构是无法正常工作的。布置普通钢筋时要避免与预应力孔道冲突,还要注意的是:

  ①纵筋:在受拉区配纵筋(受弯钢筋),可 以使盖梁施工阶段的拉应力控制提高,适当 节省预应力钢束。纵筋应为Ⅱ级筋,直径不宜小于φ16,最好选用φ20或更粗的钢筋,布 置要均匀,间距不大于15cm为宜。

  ②箍筋:箍筋对预应力盖梁的抗扭和抗剪作用极大。箍筋间距不宜过大,一般10~ 15cm为宜。大悬臂段截面由于高度渐变而消 弱了抗剪截面,因此箍筋间距应适当加密。 箍筋可用I级钢筋,直径不宜小于φ12,现在设计中也有采用Ⅱ级钢筋作为箍筋的。

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