理论教育 装配式钢筋混凝土简支梁桥-桥梁工程施工与加固改造技术

装配式钢筋混凝土简支梁桥-桥梁工程施工与加固改造技术

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:国内外所建造的钢筋混凝土简支梁桥,以T形梁桥最为普遍。因此,规范规定主筋与梁底面的净距应不小于3 cm,不大于5 cm;主筋与梁侧面净距应不小于2.5 cm;混凝土表面至箍筋或防裂分布钢筋间的净距应不小于1.5 cm。试验证明,焊接钢筋骨架整体性好,能保证钢筋与混凝土共同工作,其钢筋重心位置较低,梁肋混凝土体积较小,此外可避免产生大量就地绑扎工作,入模安装很快,是装配式T形梁桥常用的构造形式。

装配式钢筋混凝土简支梁桥-桥梁工程施工与加固改造技术

国内外所建造的钢筋混凝土简支梁桥,以T形梁桥最为普遍。我国已拟定了相关的标准设计。

1.构造布置

(1)主梁布置。

对于设计给定的桥面宽度,如何选定主梁的间距(或片数),是构造布局中首先要解决的问题。主梁间距不仅与钢筋和混凝土的材料用量以及构件的吊装重量有关,而且涉及翼板的刚度等问题。对于跨径大一些的桥梁,如果建筑高度不受限制,则适当加大主梁间距以减少片数,钢筋混凝土的用量会少一些,这样就比较经济;但此时桥面板的跨径增大,悬臂翼缘板端部较大的挠度引起桥面接缝处纵向裂缝的可能性会大一些。同时,构件重量的增大也使运输和架设工作趋于复杂。

(2)横隔梁布置。

①横隔梁在装配式T形梁桥中起着保证各根主梁相互连接成整体的作用,它的刚度愈大,桥梁的整体性愈好,在荷载作用下各根主梁就能更好地共同工作。然而,设置横隔梁使主梁模板工作稍趋复杂,横隔梁的接头焊接又往往在设于桥下的专门工作架上进行,施工比较麻烦。

②T形梁桥的端横隔梁是必须设置的,它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定,而且能加强全桥的整体性;有中横隔梁的梁桥,荷载横向分布比较均匀,且可以减少翼板接缝处的纵向开裂现象。故当梁跨径稍大时,应根据跨度、荷载、行车道板构造等情况,在跨径内增设1~3道横隔梁。

③横隔梁间距不宜过大,一般以4~6 m为宜。

2.截面尺寸

(1)主梁梁肋尺寸。

主梁的合理高度与梁的间距及活荷载的大小等有关。对于跨径10 m、13 m、16 m、20 m的桥,采用的梁高相应为0.9 m、1.1 m、1.3 m、1.5 m。

主梁梁肋在满足抗剪需要的前提下,一般都做得较薄,以减轻构件的重量。但是,从保证梁肋的屈曲稳定条件以及不使捣固混凝土较困难方面考虑,梁肋也不能做得太薄。目前常用的梁肋宽度为15~18 cm,视梁内主筋的直径和钢筋骨架的片数而定。

(2)横隔梁的尺寸。

跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度,通常可做成主梁高度的3/4左右。梁肋下部呈马蹄形加宽时,横隔梁延伸至马蹄形加宽处。

为便于安装和检查支座,端横隔梁底部与主梁底缘之间宜留一定的空隙,或做成和中横隔梁同高。但从梁体运输和安装阶段的稳定要求来看,端横隔梁宜做成与主梁同高。如何选择,可视施工的具体情况来定。

横隔梁的肋宽通常为12~16 cm,宜做成上宽下窄和内宽外窄的楔形,以便于脱模。

(3)主梁翼板尺寸。

一般装配式主梁翼板的宽度视主梁间距而定,在实际预制时,翼板的宽度应比主梁中距小2 cm,以便在安装过程中易于调整T形梁的位置和制作上的误差。翼板的厚度应满足强度和构造尺寸要求。根据受力特点,翼板通常做成变厚度的,即端部较薄,向根部逐渐加厚。为保证翼板与梁肋连接的整体性,翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/12。翼板厚度的具体尺寸有两种:一种是考虑翼板承担全部桥上的恒荷载与活荷载,板的受力钢筋全部设在翼板内,在铺装层内只有局部的加强钢筋网,这时一般做得较厚,端部厚度一般取10 cm;另一种是一般只承担自重、桥面铺装层恒荷载和施工临时荷载,活荷载则与布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担,在此情况下,端部厚度采用8 cm就够了。

3.主梁钢筋构造

(1)梁肋的钢筋构造。(www.daowen.com)

装配式T形梁桥的钢筋可分为纵向受力钢筋、架立钢筋、斜筋、箍筋和分布钢筋等。

简支梁承受正弯矩作用,故抵抗拉力的主筋设置在梁肋的下缘。随着弯矩向支点处减小,主筋可在跨间适当的位置处切断或弯起。为保证主筋在梁段有足够的锚固长度和加强支撑部分的强度,至少有2根并且不少于20%的主筋伸过支承截面。简支梁两侧的受拉主筋除应伸出支承截面以外,还应弯成直角,顺梁端延伸至顶部。两侧之间不向上弯曲的受拉主筋伸出支承截面的长度,对于带半圆弯钩的光圆钢筋不小于15d(d为钢筋直径)对于带直角弯钩的螺纹钢筋不小于10d。

由主筋弯起的斜筋用来增强梁体的抗剪强度,当无主筋弯起时,需配置专门的焊于主筋和架立钢筋上的斜筋。斜筋与梁的轴线一般布置成45°角。弯起钢筋应按圆弧弯折,圆弧半径(以钢筋轴线计算)不小于10d。

箍筋的主要作用也是增强主梁的抗剪强度。其间距应不大于梁高的1/2和40 cm,且两支点附近的第一个箍筋应设置在距支撑边缘5 cm处。其他有关规定可参阅《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)相应条文。

架立钢筋布置在梁肋的上缘,主要起固定箍筋和斜筋并使梁内全部钢筋形成立体或平面骨架的作用。

当T形梁梁肋高度大于100 cm时,为了防止梁肋侧面因混凝土收缩等而产生裂缝,需要设置纵向防裂的分布钢筋,其截面积对于整体浇筑的梁,As=(0.05~0.0010)bh;对于焊接骨架的薄壁梁,As=(0.001~0.002)bh。其中,b为梁肋宽度(cm);h为梁的全高(cm)。

当梁跨较大、梁肋较薄时取较大值。这种分布钢筋的直径为6~10 mm。靠近下缘,混凝土拉应力也大,故布置得密一些,在上部则可稀一些。

为了防止钢筋受到大气影响而锈蚀,并保证钢筋与混凝土之间的黏着力充分发挥作用,钢筋到混凝土边缘需要设置保护层。若保护层厚度太小,就不能起到以上作用,太大则混凝土表层因距钢筋太远而容易破坏,且减小了钢筋混凝土截面的有效高度,受力情况也不好。因此,规范规定主筋与梁底面的净距应不小于3 cm,不大于5 cm;主筋与梁侧面净距应不小于2.5 cm;混凝土表面至箍筋或防裂分布钢筋间的净距应不小于1.5 cm。

为了使混凝土的粗集料填满整个梁体,以免形成灰浆层或空洞,规范规定各主筋之间的净距,当主筋为三层或三层以下时不小于3 cm,且不小于钢筋直径;三层以上时不小于4 cm,且不小于钢筋直径的1.25倍。

在装配式T形梁中,钢筋数量多,如按钢筋最小净距要求(在高度方向钢筋的净距也要满足不小于3 cm或不小于1.25d的要求)排列就有困难,可将钢筋叠置,并与斜筋、架立钢筋一起焊接成钢筋骨架。试验证明,焊接钢筋骨架整体性好,能保证钢筋与混凝土共同工作,其钢筋重心位置较低,梁肋混凝土体积较小,此外可避免产生大量就地绑扎工作,入模安装很快,是装配式T形梁桥常用的构造形式。然而,焊接钢筋骨架的主筋与混凝土的黏结面积较小,抗裂性能稍差。因此,在实践中常采用表面呈螺纹形或竹节形的钢筋,并选用较小直径的钢筋。有条件时还可以将箍筋与主筋接触处点焊固结,以增大其黏结强度,从而改善其抗裂性能。

在焊接钢筋骨架中,为保证焊接质量,使焊缝处的强度不低于钢筋本身的强度,焊缝的长度必须满足下述要求。

①对于由主筋弯起的斜筋,在起弯处应与其他主筋焊接,可采用各边长2.5d的双面焊缝或一边长5d的单面焊缝。弯起钢筋的末端与架立钢筋(或其他主筋)焊接时,采用长5d的双面焊缝或长10d的单面焊缝。

②对于附加的斜筋,其与主筋或架立钢筋的焊缝长度,采用每边各长5d的双面焊缝或一边长10d的单面焊缝。

③各层主筋焊接固定时,采用长2.5d的双面焊缝或长5d的单面焊缝。

通常对于小跨径梁可采用双面焊缝,先焊好一边,再把骨架翻身焊另一边,这样既可缩短接头长度,又可减小焊接变形。当骨架较长而不便翻身时,就可采用单面焊缝。

(2)翼缘板内的钢筋构造。

T形梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘,以承受悬臂的负弯矩,在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。按规范要求,板内主筋的直径不小于10 mm,每米板宽内不少于5根。分布钢筋的直径不小于6 mm,间距不大于25 cm,在单位板宽内分布钢筋的截面积不小于主筋截面积的15%,在有横隔梁的部位,分布钢筋的截面积应增至主筋截面积的30%,以承受集中荷载作用下的局部负弯矩,所增加的分布钢筋每侧应从横隔梁轴线伸出l/4(l为横隔板的间距)的长度。

(3)横隔梁的钢筋构造。

在每根横隔梁上缘配置2根受力钢筋,下缘配置4根受力钢筋,分别用钢板连接成骨架。同时,在上、下钢筋骨架中均加焊锚固钢板的短钢筋。横隔梁的箍筋的作用是抵抗剪力

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