混凝土橋梁設計中的配筋問題探討

1、<p>　　混凝土橋梁設計中的配筋問題探討</p><p>　　【摘要】橋梁結(jié)構的耐久性和可持續(xù)發(fā)展是業(yè)內(nèi)非常關注的問題，避免和處理結(jié)構開裂是確保橋梁結(jié)構安全耐久的重要煮組成部分。本文就介紹了混凝土橋梁設計在配筋設計的原則，結(jié)合實例探討了設計過程中的配筋問題。 </p><p>　　【關鍵詞】混凝土；橋梁；設計；配筋 </p><p>　　中圖分類號：U4

2、45 文獻標識碼：A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　在混凝土橋梁設計中，配筋的選用關系到橋梁結(jié)構的經(jīng)濟、適用和安全。由于我國的交通行業(yè)在之前一段很長的時間里發(fā)展非常緩慢，因此在橋梁上行駛的載重車輛的車流量較小，而且基本上都是兩軸或者三軸，而且配筋經(jīng)常處于超負荷的狀態(tài)，從而導致公路橋梁的損壞現(xiàn)象日益嚴重。因此，當今對于混凝土橋梁設計中

3、的配筋問題就應當?shù)玫皆絹碓蕉嗟纳钊腙P注和探索。 </p><p>　　一、混凝土橋梁配筋設計原則 </p><p>　　第一，配置體外預應力筋抵抗橋梁的豎向剪力, 其數(shù)值為荷載產(chǎn)生的豎向剪力與按公式計算所得剪力之差。體外預應力筋的轉(zhuǎn)向和錨固上要滿足構造要求, 如不滿足, 則調(diào)整與改善體外預應力筋錨固及轉(zhuǎn)向的構造或位置。 </p><p>　　第二，在配有上述體外預應

4、力筋的情況下, 計算橋梁控制截面的彎矩, 然后按計算所得的彎矩配置體內(nèi)預應力筋。 </p><p>　　第三，由于體內(nèi)預應力筋在極限狀態(tài)時有更高的作用效率, 一般對體外預應力筋的用量進行控制, 以保證極限狀態(tài)時橋梁的抗彎能力。 </p><p>　　二、混凝土橋梁設計中剮構橋角隅處的配筋 </p><p>　　而對于閉合框架橋或門式剛構橋的配筋，通常多采用梁單元來進

5、行計算，但是又常常會忽略其角隅位置的鋼筋配置，以至于這部分配筋的不當最終可能會導致混凝土被拉裂或壓碎。通過對混凝土橋梁角隅位置在其對角線截面上所產(chǎn)生的塊單元正應力云圖進行分析，可以看出，其斜截面上正應力的分布是呈非線性的，而其最大拉應力則在截面高度上的2／3位置左右，其最大壓應力則在內(nèi)側(cè)的邊緣。因此相應受拉鋼筋的設計配置，也應該考慮下面幾個問題：第一，受拉鋼筋轉(zhuǎn)彎半徑不應當采用一般鋼筋的彎鉤半徑，且不應過小，而應當符合《公路鋼筋混凝土及

6、預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(TJGD62-2004)中的相關規(guī)定和要求，也就是其轉(zhuǎn)彎半徑不能小于10d，倘若小于該值就會在其受拉鋼筋的轉(zhuǎn)彎處內(nèi)側(cè)因為壓應力過大而導致混凝土被壓碎。假如受到條件限制，其轉(zhuǎn)彎半徑小于了規(guī)范的規(guī)定，則應當在鋼筋的內(nèi)側(cè)進行鋼筋網(wǎng)的設置，以此來提高其混凝土的抗壓強度。第二，由于其最大正應力大約在截面高度上的2／3位置左右，則鋼筋也應在其拉應力的最大處通過。而當轉(zhuǎn)彎半徑過大、截面高度較小時，則應當加大加掖，此時根據(jù)經(jīng)

7、驗應當取r≤0.8h。而當轉(zhuǎn)彎半徑的外側(cè)混凝土的保護層過厚的話，</p><p>　　三、混凝土橋梁中樁基的構造配筋 </p><p><b>　　1、理論要求 </b></p><p>　　對于樁基的各個截面配筋，在理論上應當根據(jù)樁基的內(nèi)力來進行計算和布置，而對樁基內(nèi)力進行計算一般可采用“ m”法。按照“m”法來計算樁基的時候，其樁身彎矩可以

8、體現(xiàn)出以下以下四個特征(詳見圖1)。 </p><p>　　圖1： “m”法計算中的樁基彎矩 </p><p>　　(1)其彎矩分布的規(guī)律近似一條自上而下的衰減波形曲線，并且衰減得很快。 </p><p>　　(2)樁身的最大彎矩是發(fā)生在其第一個非完整的波形中。 </p><p>　　(3)在第一次彎矩零點以下的樁身彎矩很小，幾乎可以忽略，其

9、下部樁身則主要是起到豎向力傳遞的作用。 </p><p>　　(4)其第一次彎矩零點的位置就在樁基入土深度h=ah／4的位置。其中a為土中基礎變形系數(shù)，h為地面(無沖刷時)或局部沖刷線以下的基礎入土深度。 </p><p><b>　　2.鋼筋布置方式 </b></p><p>　　一般樁基的鋼筋布置方式有兩種第一，根據(jù)其最大彎矩來進行配筋，也

10、就是所謂的長短筋布置：第二，樁基的主筋一直延伸到樁底，也就是所謂的通長筋布置。 </p><p><b>　　3.設計配筋經(jīng)驗 </b></p><p>　　根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTGD63—2007)，再結(jié)合長期以來的一些常用經(jīng)驗和做法，對于樁基的配筋設計可以得出以下幾點經(jīng)驗 </p><p>　　(1)鉆孔灌注樁的最小配筋率

11、應取0，6％，而樁底的素混凝士，其長度取值通常要求： 當長度不超過20m的時候，可以取其樁長的1／5；而當長度超過20m的時候，則可取其樁長的1／3.75左右且樁底素混凝土長度最好不要超過1 2m。 </p><p>　　(2)樁基內(nèi)的主筋應當分成兩批進行截斷，其中第一批應當在其最大彎矩截面處以下的樁徑的5—8倍位置。而且嵌巖樁應當注意將鋼筋伸到樁底，其他樁當ah≥4，并且樁側(cè)的土質(zhì)較差時，同樣也應當考慮將鋼筋伸

12、到樁底。 </p><p>　　(3)樁基的箍筋應當采用螺旋箍筋，直徑應當根據(jù)樁直徑、主筋直徑等來確定，通常為8— 14mm。其在樁頂部分的箍筋應當按照抗震的措施和要求進行加密。并且螺旋箍筋接頭應當采用焊接，且其端頭應當伸入混凝土的核心內(nèi)。 </p><p>　　(4)由于樁身的最大彎矩通常發(fā)生在地面之下約3m的位置上，因此主筋可以從樁項一直伸至樁身最大彎矩的一半處以下的一定錨固長度的位置

13、，在此處住下可以減少一半的配筋，剩下的主筋則一直伸到其彎矩為零以下的一定錨固長度的位置，而再往下則可設置為素混凝土，但是注意對于軟土基礎，樁基主筋最好應當穿過其軟土層。 </p><p><b>　　四、實例分析 </b></p><p><b>　　1、設計概況 </b></p><p>　　某市A17公路中的一座跨線橋

14、．橋梁單幅寬度為17．25 m，設計跨徑為(30+50+30)m。為預應力混凝土連續(xù)箱梁．采用滿樘支架現(xiàn)澆施工．按預應力混凝土A類構件設計。除邊支點外，要求縱向計算截面不出現(xiàn)拉應力 具體參數(shù)如下： </p><p>　?。?）橋?qū)挒?．5 m防撞墻+16．25 m車行道+0．5 m防撞墻，共17．25 m，扣除兩側(cè)防撞墻下懸滴水槽各0．15 m，實際結(jié)構寬16．95 m。 </p><p>

15、;　?。?）梁高為邊支點2．4 m，中支點2．7 m．跨中為2．4 m。 </p><p>　?。?）荷載標準為公路I級 </p><p>　?。?）計算車道數(shù)為4，橫向折減系數(shù)0．67，橫向偏載系數(shù)1．15。 </p><p>　　（5）二期恒載為10 cm瀝青面層+8 cm鋼筋混凝土鋪裝，兩側(cè)防撞墻各l1．2 KN／m </p><p>

16、　?。?）整體升降溫為30 K．沉降10 mm </p><p>　　（7）溫度梯度按JTG D60-2004《公路橋涵設計通用規(guī)范》取用 </p><p>　?。?）箱梁采用C50混凝土,預應力鋼絞線采用符合GB／T 5224—2003標準的270級Φ1.5 高強度、低松弛鋼絞線. </p><p><b>　　2、配束估算 </b><

17、/p><p>　　箱梁計算之前先建立計算模型，再進行截面配束面積估算。將箱形主梁作為平面桿系劃分成若干單元，采用橋梁博士軟件進行整體受力計算分析，計算出各個截面的配束面積(見圖1)。其形狀與彎矩包絡圖類似。通過圖1可以得知，正常使用極限狀態(tài)下的配束估算面積大于承載能力極限狀態(tài)下的配束估算面積。出各個截面的配束面積(見圖1)。其形狀與彎矩包絡圖類似。通過圖1可以得知，正常使用極限狀態(tài)下的配束估算面積大于承載能力極限狀態(tài)

18、下的配束估算面積。 </p><p>　　按正常使用極限狀態(tài)，計算每個節(jié)點配束根數(shù)，具體見表1。由于結(jié)構對稱，僅示出一半結(jié)果。 </p><p>　　對于多跨箱梁來說，以估算所得的配束根數(shù)為參考，進行預應力鋼束配置時，要做到鋼束配置最優(yōu)化、最合理是比較復雜的，應綜合考慮布跨方式、預應力損失和次內(nèi)力的影響。工程中，首先在梁體內(nèi)布置一定數(shù)量的腹板通長鋼束，形狀盡量類似配筋估算圖，如圖2所示。其

19、次，布置頂?shù)装邃撌缘窒糠至后w正負彎矩的影響，如圖3所示 最后，在中支座上緣負彎矩區(qū)布置腹板短鋼束(即帽束)，以及在中跨下緣正彎矩區(qū)布置短鋼束 具體根數(shù)如表2所示。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　總而言之，在混凝土橋梁的設計過程當中，不但需要按梁、桿單元來進行整體的分析，有時還要輔以塊、板單元的局部分析，以確保橋梁結(jié)構中配筋設計

20、的安全。 </p><p><b>　　【參考文獻】 </b></p><p>　　[1] 金大勇,陳金剛,鄧關彩.預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計特點[J]. 城市道橋與防洪. 2006(03) </p><p>　　[2] 張武興.預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計與施工[J]. 中國高新技術企業(yè). 2009(14) </p><p&