西南交大桥梁工程6

第三节 混凝土简支梁桥的设计计算一、概述二、结构尺寸的拟定

三、公路桥面板(行车道板)的计算四、铁路桥面板(道碴槽板)的计算 五、公路桥梁荷载横向分布计算 六、公路和铁路主梁内力计算 七、横隔梁内力计算 八、挠度、预拱度的计算

一、概述在桥梁设计中，一般总是先根据使用要求、跨径大小、桥面净空、 荷载等级、施工条件等基本资料，运用对结构的构造知识，并参考已有 桥梁的设计经验，来拟定结构物各构件的截面形式和细部尺寸，估算结 构的自重；然后根据作用在结构上的荷载，用熟知的数学力学方法计算 出结构各部分可能产生的最不利的内力；再由已求得的内力进行强度、 刚度和稳定性的验算，依此来判断原先拟定的尺寸是否符合要求。如不 满足则重新修正原来的尺寸再进行验算，直到满意为止。 在简支梁设计计算中的项目一般有主梁、横隔梁、桥面板和支 座等。 计算的一般步骤为：主梁、横隔梁、桥面板、支座。

二、结构尺寸的拟定

1、尺寸的拟定的原则

2、尺寸的拟定的内容

1、尺寸的拟定的原则 (1)每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备 的起吊能力，梁的平面尺寸必须满足装载限界的要求。 (2)结构应该是经济的 (3)结构的构造应当简单，接头少。接头必须有耐久性，具有 足够的刚度以保证结构的整体性 (4)为便于制造及更换，截面尺寸应力求标准化。

2、尺寸的拟定的内容 (1)主梁梁高 (2)梁肋厚度

(3)上翼缘板尺寸 (4)下翼缘板尺寸

(1)主梁梁高

梁高的确定应通过多方面的比较，它取决于经济、梁重、建 筑高度以及运输净空等因素，标准设计还要考虑梁的标准化。

铁路普通高度钢筋混凝土梁设计中，梁高与跨度之比，约为 1/6~1/9,而预应力混凝土梁的高跨比为1/10~1/11,跨度越大， 比值越小。公路普通钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为 1/11~1/16;预应力混凝土梁的高跨比为1/15~1/25,通常随跨度 增大而取较小值。

(2)梁肋厚度

梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布臵要求。因支座处剪力比 跨中大，故主拉应力决定梁肋厚度时，跨中区段可以减薄。梁肋变截 面位臵可由主拉应力小于容许应力值及斜筋布臵要求加以确定。为了 减轻构件重量，在满足受力要求的情况下，梁肋应尽量做的薄一些但 需要保证梁肋屈曲稳定条件，也不能使混凝土发生捣固困难。铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度，一般可采用20cm(跨中) ~60cm(端部)。 预应力混凝土梁的梁肋厚度一般不小于14cm,并且当腹板内有预 应力箍筋时，腹板厚度不得小于上下翼板梗腋之间

腹板高度的1/20, 当无预应力箍筋时，则不得小于1/15。 公路混凝土桥常用的梁肋厚度为15~18cm,视梁内主筋的直径和 钢筋骨架的片数而定。

(3)上翼缘板尺寸 上翼缘板宽度视主梁间距而定，在实际预制公路T梁时，上翼缘板 宽度应比主梁中距小2cm左右，以便在安装过程中调整位臵和制作上的 误差。 铁路桥梁道碴槽顶宽不应小于3.9cm,以此确定上翼缘板宽度。 翼缘板厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求。 根据受力特点，翼缘板通常都做成变厚度的，即端部较薄。向根 部逐渐加厚。 为了保证翼缘板与梁肋联结的整体性，翼缘板与梁肋衔接处的厚 度不应小于主梁高度的1/12。对铁路桥梁，板与梗腋相交处不得小于 梁高的1/10(当梗腋斜坡不大于1:3时)

(4)下翼缘板尺寸

下翼缘板尺寸根据主筋数量、类型、排列及规定的钢 筋净距和保护层厚度加以确定。对预应力混凝土梁，则 主要取决预预应力钢筋的布臵。为了获得最大偏心距， 预应力钢筋应尽量排列在下翼缘板内，要求紧凑而且对 称于梁截面竖轴，混凝土保护层和钢丝束管道净距应符 合有关规定。同时还应考虑到张拉端锚头的布臵以及在 运输和架设过程中移梁的稳定性要求。

三、公路桥面板(行车道板)的计算 1.计算模型 2.车辆荷载在板上的分布 3.板的有效工作宽度 4.行车道板的内力计算

1.计算模型 (1)概述 (2)行车道板的分类

(1)概述

混凝土肋梁桥的桥面板是直接承受车辆轮压的混凝 土板，它与主梁梁肋和横隔梁联接在一起，既保证梁 的整体作用，又将活载传递于主梁。

(2)行车道板的分类混凝土肋板式梁桥的行车道板在构造上与主梁和横隔梁联结 在一起，形成复杂的梁格体系图6.3.1。按其支情况可分为：

(一)单边支承 (二)两边支承 (三)三边支承 (四)四边支承

根据研究，对四边支承的板只要板的长边与短边之比≥2,a / l b l 则荷载的绝大部分会沿短边方向传递，而沿长边方向传递的荷载将不 足6%。比值越大沿长边方向传递的荷载越小。

l a / l b <2的板，则称为双向板，需要按两个方向分别配臵受力钢筋。

l a / l b ≥2的周边支承板当作仅由短跨承受荷载的单向板来设计 计算，而在长跨方向只布臵一些构造钢筋。 la / lb ≥2 的装配式T梁，板的支承有两种情况：

(A)对翼缘板的端边是自由边，另三边由主梁及横隔梁支承的板， 可以像边梁外侧的翼缘板一样视为沿短跨一端嵌固而另一端为自由的悬 臂板来分析。 (B)对相邻翼缘板在端部相互形成铰接缝的情况，则行车道板应 按一端嵌固另一端铰接的悬臂板进行计算。 总之，按受力情况，

实际工程中最常见的行车道板可以分为： 单向板、悬臂板、铰结板和双向板.

6.3.1

梁格构造和桥面板的支承方式

2.车辆荷载在板上的分布

(1)概述

(2)车辆荷载在板上的分布面积

(1)概述公路汽车车轮压力通过桥面铺状层扩散到钢筋混凝土路桥面板， 由于板的计算跨径相对于轮压分布宽度不是很大，故在计算中将轮 压作为分布荷载来处理。

为了方便计算，通常可近似的把车轮与桥面的接触面看作是矩形 面积。 图 6.3.2

荷载在铺状层内的扩散分布，根据试验研究，对混凝土或沥青面 层，可以偏安全的假定呈45°角扩散。因此作用在钢筋混凝土桥面板 顶面的矩形荷载压力面的边长为：

(2)车辆荷载在板上的分布面积沿行车方向 沿横向 a1=a2+2H b1=b2+2H

图 6.3.2

H ——为铺装层厚度 当车辆荷载作用于桥面板上时作用于板面上的局部分布荷载为：

p

P 轮 a1b1

P轮

——轮重，汽车轴重P的1/2为。

图 6.3.2

车轮荷载在板面上的分布

3.板的有效工作宽度

(1)板的有效工作宽度的含义 (2)单向板的荷载有效工作宽度 (3)悬臂板的荷载有效工作宽度

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