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    橋梁蓋梁的設計要點及體會
    2021-03-26 來源:呱大呱 

     ?。?)普通鋼筋混凝土蓋梁抗彎設計

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

      經計算發現:增加20%~30%的受拉鋼筋數量,對于防止裂縫十分有效。要注意的是鋼 筋要盡量均勻布置,合理調配彎矩筋和彎起 的斜筋,避免出現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,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?,F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,中柱頂的彎剪鋼筋一般會略大于邊柱頂, 為避免浪費,可單獨配筋。

     ?。?)鋼筋混凝土蓋梁抗剪設計

      蓋梁是以彎剪受力為主的構件,在彎曲 正應力和剪應力的共同作用下,將產生與梁 軸線斜交的主拉應力和主壓應力?;炷恋目箟簭姸容^高一般不會被壓壞,當主拉應力較大時,則可能使構件沿著垂直于主拉應力方向產生斜裂縫,并導致蓋梁斜截面發生破 壞。因此,鋼筋混凝土蓋梁除應進行正截面強度計算外,還需對彎矩和剪力同時作用的 區段進行斜截面強度計算,這就要求蓋梁除了具有合理的截面尺寸之外,還應配置斜彎 鋼筋和箍筋。

      在蓋梁抗剪設計中,通常采用的方法是:當截面尺寸滿足斜截面抗剪要求且需配剪力 筋時,按《公橋規》極限狀態法的結構設計原理進行剪力分配:計算的剪力值60%由混凝 土和箍筋共同承擔,40%由彎起筋承擔。上述方法一般適用于等截面的簡支梁結構,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度易造成彎起 鋼筋的數量要偏大很多,容易造成較大浪費。

      基于大量的鋼筋混凝土梁抗剪強度試驗,認為: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,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。

      

      現有的計算軟件對剪力計算的方法是有區別的。西安方舟計算機有限責任公司的 “橋梁通CAD6”軟件兩種方法都可采用。經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)可以適當加強,益于抵抗扭轉內力(未計算)。

      ★充分發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 進行加強設計。因箱梁的支座較少且反力較 大,應盡量使墩臺柱與支座位置相對應,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)預應力混凝土蓋梁設計

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

      預應力蓋梁的抗彎設計是最主要的,其中預應力束起到決定性的作用。同普通鋼筋混凝土蓋梁一樣,預應力混凝土蓋梁也有合理的柱間距和懸臂段長度間的比值,但是由于預應力蓋梁經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。其設計要點為:

     ?、儆嬎銜r不僅要觀察使用階段的應力,還要逐個觀察各施工階段的應力。施工階段劃分要準確全面。因為預應力結構的施工階段有時是控制設計的,尤其是施加預應力、拆除支架、上梁等階段,決不能忽視。

     ?、诜磸驼{整預應力束的位置、數量及張 拉順序,保證各施工和使用階段的應力均滿足規范,并找出最佳布束方式,盡量提高預應力的張拉效率。這一點很重要,因為預應力 蓋梁標準化程度很低,一般都需要單獨計算。有的設計預應力鋼束浪費現象嚴重,上下鋼束應力互相抵消,張拉效率很低。預應力蓋梁布束方式很多,好的設計是在滿足規范要求的前提下,布束節省、線形簡單、 規格統一、方便施工,這要求設計人員業務熟 練的同時要有較強的責任心。

     ?、垲A應力鋼束宜采用較大噸位鋼鉸線,否則預應力管道過多,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?,張拉次數過多會使施工不便,次數過少則不能同時滿足施 工和營運要求。

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

      

      一般簡支梁板橋的預應力蓋梁很少進行抗剪計算,原因是:

     ?、購澠鸬念A應力鋼束有豎向分力,可以 抵抗剪力;

     ?、陬A應力鋼束產生的軸向力可以抵消部 分主拉應力,有利于蓋梁抗剪;

     ?、垲A應力混凝土蓋梁較大的截面,較高 的混凝土標號,再加上合理的箍筋布置,對抗 剪作用很大。

      

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

     ?、倏v筋:在受拉區配縱筋(受彎鋼筋),可 以使蓋梁施工階段的拉應力控制提高,適當 節省預應力鋼束??v筋應為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應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,因此箍筋間距應適當加密。 箍筋可用I級鋼筋,直徑不宜小于φ12,現在設計中也有采用Ⅱ級鋼筋作為箍筋的。



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