理论教育 桥梁工程施工与加固改造技术:装配式与整体式板桥的优势与特点

桥梁工程施工与加固改造技术:装配式与整体式板桥的优势与特点

更新时间:2025-09-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:板桥的建筑高度小,适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用,与其他桥型相比较,既可降低桥面高度,又可缩短引道长度。装配式板桥的预制构件,便于工厂化生产,构件重量较轻,便于安装。整体式板桥一般为实心截面,其材料使用率较低。装配式等截面连续板桥。为了进一步减小安装重量,提升跨越能力,降低材料用量指标,近年来出现了一种带八字形斜撑的连续板桥。

1.板桥的特点及分类

(1)板桥的特点。

板桥不但外部几何形状简单,而且内部一般无须配置抗剪钢筋,仅按构造要求弯起钢筋,因而施工简单,模板及钢筋工作都较简单,也利于工厂化批量生产。

板桥的建筑高度小,适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用,与其他桥型相比较,既可降低桥面高度,又可缩短引道长度。整体式连续板桥,跨中厚度已做到跨径的1/50,外形轻盈美观。

装配式板桥的预制构件,便于工厂化生产,构件重量较轻,便于安装。但板桥跨径超过一定限度时,截面的增大将使自重增大,因此,钢筋混凝土简支板桥经济合理的跨径一般为13~15 m,预应力混凝土简支板桥的跨径也多在18 m以内,随着技术水平的提升,板桥跨径也在不断加长。

计算机技术的应用解决了复杂外形板桥的内力分析问题,常备式钢支架、组合钢模板代替了昂贵的木材支架与模板,加之公路等级的提高、立交工程的发展,为板桥的发展创造了条件,因此,板桥不仅仍被广泛应用,而且有了进一步的发展。

(2)板桥的分类。

板桥按施工方法分为装配式板、整体式板及组合式板;按横截面形式分为实体矩形板、空心矩形板、∏形板、单波式板、双波式板等;按配筋方式又分为钢筋混凝土板、预应力混凝土板、部分预应力混凝土板。

板桥还可以按力学图式分为以下三种形式。

①简支板桥:简支板桥可以采用整体式结构,也可以采用装配式结构。前者跨径一般为4~8 m,后者跨径一般为6~13 m。跨径较大时常采用钢筋混凝土空心板,若跨径更大时则采用预应力混凝土空心板,其跨径可达16~20 m。

②悬臂板桥:悬臂板桥一般做成双悬臂式结构,中间跨径为8~10 m,两端外伸的悬臂长度约为中间跨径的0.3倍。板在跨中的厚度为跨径的1/18~1/14,在支点处的板厚一般比跨中大30%~40%。悬臂端可以直接伸到路堤,不设桥台。为了行车平稳顺畅,悬臂端应设置搭板与路堤衔接。但是,在车速较快、荷载较重且交通量很大时,搭板也容易破坏,从而导致车辆经过时对悬臂产生冲击,故目前较少采用搭板。

③连续板桥:目前已建成的钢筋混凝土连续板桥,一般做成整体浇筑结构,且多为变截面形式;也可采用装配式结构,但为了预制上的方便,往往采用等截面形式。连续板桥一般做成不等跨的,边跨跨径为中跨的0.7~0.8倍,这样可以使各跨的跨中弯矩接近。由于支点处负弯矩的存在,跨中正弯矩较同跨径的简支板桥要小得多。但是,连续板桥对地基的要求较简支板桥高,施工也更复杂。

2.简支板桥的构造

(1)整体式简支板桥。

整体浇筑的简支板一般采用等厚度板,它具有整体性好、横向刚度大、易于浇筑各种形状的优点。对于整体式板桥,由于是双向受力结构,因而比一般的梁有更高的承载能力和更大的刚度。整体式板桥本身构造简单,极易适应斜、弯、坡及S形、喇叭形或形状更复杂桥梁的要求。整体式板桥需要搭设施工支架,工期较长。整体式板桥一般为实心截面,其材料使用率较低。

整体式简支板桥一般跨径在8m以下,桥面净宽依路线标准而定,人行道可以向外悬出。在城市修建宽桥时,为了防止由于温度变化和混凝土收缩引起纵向裂纹、由于活荷载产生过大的横向负弯矩,也可以沿中线分开,以形成上部分离的形式。板的厚度一般取h/l=1/23~1/16,跨径越大,取值越小。

整体式板桥的宽度大,一般均为双向受力板。荷载位于桥中线时,板内产生负弯矩,荷载位于板两边时,板内可能产生负的横向弯矩。针对这些受力特点,除了配置纵向受力钢筋,板内须设置垂直于主筋的横向分布钢筋,在板的顶部配置适当的横向受力钢筋。

钢筋混凝土行车道板内主筋直径应不小于10 mm,间距不大于20 cm,主筋间距一般也不宜小于7 cm。板内主筋可以不弯起,也可以弯起。当弯起时,通过支点的不弯起钢筋,每米板宽内不少于3根,截面积不小于主筋截面积的1/4;弯起的角度为30°或45°,弯起的位置为沿板高中线计算的1/6~1/4跨径处。

分布钢筋直径不小于6 mm,间距不大于25 cm,同时在单位长度板宽内的截面积应不小于主筋截面积的15%。分布钢筋也可与主筋焊接成分块的钢筋网,相邻钢筋网应互相搭接,搭接长度应符合钢筋搭接长度的规定。板的主筋与板边缘间的净距应不小于2 cm,分布钢筋与板边缘间的净距应不小于1.5 cm。

(2)装配式简支板桥。

①装配式正交实心板桥:具有形状简单、施工方便、建筑高度小、施工质量易于保证等优点,应用较普遍。

②装配式正交空心板桥:当跨径增大时,实体矩形截面就显得不太合理,因而将截面中部部分挖空,做成空心板,这样不仅能减轻自重,而且能充分合理地利用材料。

③装配式板桥的横向连接:装配式板桥安装完成以后,为了使板块共同受力,接缝能传递剪力,需要将块件间很好地连接。常用企口式混凝土铰连接,即用与预制板同一强度等级或高一级的细集料混凝土将预留的圆形、菱形或漏斗形企口填实。

(3)装配式等截面连续板桥。

装配式等截面连续板桥具有连续板桥节省材料和行车顺畅的优点,也具有装配式结构节省支架、模板,能加快工程进度的特点。为了减轻吊装重量,不但可以沿横向分条预制,而且可以沿纵向分段,安装后现浇混凝土接头,使之形成整体。(https://www.daowen.com)

(4)撑架连续板桥。

为了进一步减小安装重量,提升跨越能力,降低材料用量指标,近年来出现了一种带八字形斜撑的连续板桥。其特点是将板厚分为预制安装部分和现浇加厚部分,大大减轻了安装重量;在桥墩上设置三角形的八字斜撑,使每一孔增加两个支撑点,因而内力分布更加均匀,弯矩峰值降低,所需材料相应减少。

为了进一步减小安装重量,纵向预制段可以划在支撑处,相当于将每孔划分为三段安装,通过现浇混凝土层使预制安装构件形成整体。

(5)整体式变截面连续板桥。

一般在桥不高,支架、模板消耗的木材不多或采用钢支架、钢组合模板时,为了加强整体刚度和简化施工工序,往往考虑采用整体式变截面连续板桥。混凝土的整体浇筑,使板的强度和刚度要比同一形式、相同尺寸的装配式板桥大,即在满足相同荷载要求的前提下,截面尺寸可以做得更小一些。在不增加施工难度的情况下,截面厚度依内力分布规律可以做成变截面,支点截面厚度一般为跨中截面厚度的1.2~1.5倍,跨中板厚度可以达到其跨径的1/35或更小。

(6)漫水桥。

在河床宽、河水浅,洪水历时很短的季节性河流上修建漫水桥较为经济合理。漫水桥除应具备与高水位桥同等的承载能力外,还应尽量做到阻水面积小,结构的整体性和横向稳定性强,这样才不致被水冲毁。因此,设计漫水桥应注意:①板的上、下游边缘宜做成圆弧形,以利水流顺畅通过;②必须设置与主筋同粗的栓钉与墩台锚固,以防水流冲毁。

漫水桥不设抬高的人行道和路缘石,而是在桥面净宽以外设置目标柱或活动栏杆。为增加行车宽度,也可将目标柱埋置在桥墩顶部。目标柱的间距一般取8~15 m。

漫水桥、漫水路面的行车道两侧应竖立水深导向标桩,保持完好,鲜明醒目。水深导向标桩间距宜为4 m,高出行车道顶面60 cm,应定期涂刷油漆。

漫水桥、漫水路面的行车道宽度小于接线路段的行车道宽度时,应对停车视距长度范围内的接线路段采取压道措施,限制行车道宽度。

漫水桥、漫水路面的允许通车水深与水流速度、水面宽度、行车道宽度有关。一般情况下,桥(路)面上的水深小于0.3 m时可允许大型车辆通行,当水深超过规定数据时应中断交通,并设置临时禁止通行标志。禁止通行标志与桥头的距离不小于停车视距。

3.斜交板桥的受力特征与构造特点

公路与河流或其他线路呈斜交形式跨越时,将桥梁结构布置成斜交板桥形式较为经济。中、小跨径的斜交板桥多采用实体或空心板,又有整体与铰接两种体系。当桥长较大时,还可以做成多孔连续斜交板桥。斜交板桥的桥轴线与支撑线的垂线呈某一夹角,习惯上称此角为斜交角。斜交板桥虽然有改善线形的优点,但它的受力状态是很复杂的,目前多借助计算机求解,简化的实用计算方法都不太成熟,这也是限制此类桥型广泛使用的原因之一。为了对斜交板桥的受力性能有定性的了解,以便从构造上予以保证,下面只做简单的阐述。

(1)斜交板桥的受力特征。

国内外学者通过长期研究,归纳出斜交板桥在受力上有如下特征。

①斜交板除跨径方向的纵向弯矩外,在钝角处还产生相当大的垂直于钝角平分线的负弯矩,其值随着斜交角的增大而增大,但影响范围不大。

②斜交板支撑反力的分布很不均匀,钝角角落处的反力比正交板大几倍,而锐角的角落处反力变小,甚至会出现负值。

③纵向最大弯矩的位置,随着斜交角的增大从跨中间向钝角部位转移。

④斜交板的最大纵向弯矩,一般比与斜跨径相等的正交板要小,而横向弯矩则要大得多。

⑤斜交板的扭矩变化很复杂,沿板的自由边和支撑边都有正负扭矩交替产生。

了解了以上受力特征以后,就可以据以配置斜交板桥的钢筋。

(2)斜交板桥的构造特点。

①整体式斜交板桥:a.主筋,其配置的数量应依主弯矩的大小来定,同时配置方向应与主弯矩方向保持一致;b.分布钢筋,即横向的受力钢筋,按钢筋方向的弯矩值进行配置;c.附加钢筋,由于斜交板桥受力状态复杂,内力变化剧烈,除通过计算配筋外,在内力变化剧烈和扭矩作用突出的地方再适当增加一些钢筋。

②装配式斜交板桥:装配式斜交板桥在受力特征上与整体式斜交板桥基本相同,但是由于沿横向分割切开,在单块板的受力上又带有装配式正交板桥的一些特征。一般斜交角φ≤15°(部分规范中为20°)时,几乎与正交板桥受力一样,可以不考虑斜交的影响。

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