(1)普通鋼筋混凝土蓋梁抗彎設(shè)計(jì)
計(jì)算活載彎矩時(shí),支點(diǎn)負(fù)彎矩采用活載非對(duì)稱布置時(shí)的數(shù)值;跨中正彎矩采用活載 對(duì)稱布置時(shí)的數(shù)值。鑒于普通鋼筋混凝土蓋 梁在使用過程中容易出現(xiàn)裂縫,建議配彎矩 鋼筋時(shí)在正常計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加。
經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn):增加20%~30%的受拉鋼筋數(shù)量,對(duì)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(diào)配彎矩筋和彎起 的斜筋,避免出現(xiàn)局部鋼筋間距過大的情況。
選擇合理的柱間距和懸臂段長(zhǎng)度間的比值,不僅能節(jié)省受彎鋼筋,而且對(duì)彎剪鋼筋的 合理布置也有好處。通過計(jì)算總結(jié),建議雙柱式蓋梁采用柱間距和懸臂段長(zhǎng)度的比值為 2.45~2.95為最適宜?,F(xiàn)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(duì)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?shù)膹澕翡摻钜话銜?huì)略大于邊柱頂, 為避免浪費(fèi),可單獨(dú)配筋。
?。?)鋼筋混凝土蓋梁抗剪設(shè)計(jì)
蓋梁是以彎剪受力為主的構(gòu)件,在彎曲 正應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下,將產(chǎn)生與梁 軸線斜交的主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力?;炷恋目箟簭?qiáng)度較高一般不會(huì)被壓壞,當(dāng)主拉應(yīng)力較大時(shí),則可能使構(gòu)件沿著垂直于主拉應(yīng)力方向產(chǎn)生斜裂縫,并導(dǎo)致蓋梁斜截面發(fā)生破 壞。因此,鋼筋混凝土蓋梁除應(yīng)進(jìn)行正截面強(qiáng)度計(jì)算外,還需對(duì)彎矩和剪力同時(shí)作用的 區(qū)段進(jìn)行斜截面強(qiáng)度計(jì)算,這就要求蓋梁除了具有合理的截面尺寸之外,還應(yīng)配置斜彎 鋼筋和箍筋。
在蓋梁抗剪設(shè)計(jì)中,通常采用的方法是:當(dāng)截面尺寸滿足斜截面抗剪要求且需配剪力 筋時(shí),按《公橋規(guī)》極限狀態(tài)法的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行剪力分配:計(jì)算的剪力值60%由混凝 土和箍筋共同承擔(dān),40%由彎起筋承擔(dān)。上述方法一般適用于等截面的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),其 高跨比一般在1/25~1/15,而對(duì)于普通鋼筋混凝土橋墩臺(tái)蓋梁,其高跨比一般在1/6~1/ 4,用此方法計(jì)算蓋梁的抗剪強(qiáng)度易造成彎起 鋼筋的數(shù)量要偏大很多,容易造成較大浪費(fèi)。
基于大量的鋼筋混凝土梁抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),認(rèn)為:對(duì)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(jì)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(dān),即先給定一個(gè)合理的箍筋間距及面積,再計(jì)算所需彎起筋的面積。
現(xiàn)有的計(jì)算軟件對(duì)剪力計(jì)算的方法是有區(qū)別的。西安方舟計(jì)算機(jī)有限責(zé)任公司的 “橋梁通CAD6”軟件兩種方法都可采用。經(jīng)驗(yàn)證第一種計(jì)算方法比第二種斜筋多用35% ~55%,且計(jì)算出需要斜筋的截面(位置)也比第二種計(jì)算方法要多,造成較大的浪費(fèi),所以建議采用第二種計(jì)算方法。
(3)設(shè)計(jì)體會(huì)
★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(jí)鋼筋,直徑不宜小于φ10。
★彎起筋(斜筋)可以適當(dāng)加強(qiáng),益于抵抗扭轉(zhuǎn)內(nèi)力(未計(jì)算)。
★充分發(fā)揮箍筋與混凝土的作用,合理 配置彎起筋。
★對(duì)于箱梁中較寬的蓋梁,還要在橫向 進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。因箱梁的支座較少且反力較 大,應(yīng)盡量使墩臺(tái)柱與支座位置相對(duì)應(yīng),這樣 會(huì)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(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁設(shè)計(jì)
隨著近些年寬橋的大量出現(xiàn),以及下部 結(jié)構(gòu)輕型化,再加上橋梁使用過程中的耐久 性漸漸得到重視,預(yù)應(yīng)力蓋梁用得越來越多。預(yù)應(yīng)力蓋梁可以適應(yīng)大懸臂和大跨徑的需 要,還能有效的防止裂縫,因此預(yù)應(yīng)力蓋梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算顯得尤為重要。
預(yù)應(yīng)力蓋梁的抗彎設(shè)計(jì)是最主要的,其中預(yù)應(yīng)力束起到?jīng)Q定性的作用。同普通鋼筋混凝土蓋梁一樣,預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁也有合理的柱間距和懸臂段長(zhǎng)度間的比值,但是由于預(yù)應(yīng)力蓋梁經(jīng)常是單純追求大懸臂或是大跨徑,所以這個(gè)比值往往不是控制因素。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為:
?、儆?jì)算時(shí)不僅要觀察使用階段的應(yīng)力,還要逐個(gè)觀察各施工階段的應(yīng)力。施工階段劃分要準(zhǔn)確全面。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的施工階段有時(shí)是控制設(shè)計(jì)的,尤其是施加預(yù)應(yīng)力、拆除支架、上梁等階段,決不能忽視。
②反復(fù)調(diào)整預(yù)應(yīng)力束的位置、數(shù)量及張 拉順序,保證各施工和使用階段的應(yīng)力均滿足規(guī)范,并找出最佳布束方式,盡量提高預(yù)應(yīng)力的張拉效率。這一點(diǎn)很重要,因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力 蓋梁標(biāo)準(zhǔn)化程度很低,一般都需要單獨(dú)計(jì)算。有的設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼束浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重,上下鋼束應(yīng)力互相抵消,張拉效率很低。預(yù)應(yīng)力蓋梁布束方式很多,好的設(shè)計(jì)是在滿足規(guī)范要求的前提下,布束節(jié)省、線形簡(jiǎn)單、 規(guī)格統(tǒng)一、方便施工,這要求設(shè)計(jì)人員業(yè)務(wù)熟 練的同時(shí)要有較強(qiáng)的責(zé)任心。
?、垲A(yù)應(yīng)力鋼束宜采用較大噸位鋼鉸線,否則預(yù)應(yīng)力管道過多,不僅消弱了混凝土截 面,且施工相對(duì)繁瑣。
④鋼束宜分成兩批張拉,張拉次數(shù)過多會(huì)使施工不便,次數(shù)過少則不能同時(shí)滿足施 工和營(yíng)運(yùn)要求。
?、莺侠韯澐趾驼{(diào)整蓋梁施工順序,對(duì)于 有效利用模板和節(jié)省工期都是有好處的。
一般簡(jiǎn)支梁板橋的預(yù)應(yīng)力蓋梁很少進(jìn)行抗剪計(jì)算,原因是:
?、購澠鸬念A(yù)應(yīng)力鋼束有豎向分力,可以 抵抗剪力;
?、陬A(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的軸向力可以抵消部 分主拉應(yīng)力,有利于蓋梁抗剪;
?、垲A(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁較大的截面,較高 的混凝土標(biāo)號(hào),再加上合理的箍筋布置,對(duì)抗 剪作用很大。
普通鋼筋設(shè)計(jì):預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁中的普通鋼筋設(shè)計(jì)必 須重視。如果把預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是無法正常工作的。布置普通鋼筋時(shí)要避免與預(yù)應(yīng)力孔道沖突,還要注意的是:
?、倏v筋:在受拉區(qū)配縱筋(受彎鋼筋),可 以使蓋梁施工階段的拉應(yīng)力控制提高,適當(dāng) 節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束。縱筋應(yīng)為Ⅱ級(jí)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。
②箍筋:箍筋對(duì)預(yù)應(yīng)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(yīng)適當(dāng)加密。 箍筋可用I級(jí)鋼筋,直徑不宜小于φ12,現(xiàn)在設(shè)計(jì)中也有采用Ⅱ級(jí)鋼筋作為箍筋的。