混凝土桥梁设计中的几个配筋问题.pdf

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1、器桥梁工程BridgeEngineering混凝土桥梁设计中的几个配筋问题谢志红．胡达和(北京市市政专业设计院有限责任公司，北京100037)摘要：采用块单元(ALGOR程序)分析了钢筋混凝十刚构桥(闭合框架)的角隅部分以及预应力混凝十桥梁中的锚块部分的应力状态：参照有关的资料，提出了配筋时_『、{f特别注意的地方，如角隅部分钢筋的转弯半径以及锚块后板的抗裂钢筋布黄等。这些问题如被设计者忽略，将会引起混凝土开裂或降低结构的耐久性。关键词：混凝t；桥梁；角隅；锚块；配筋中图分类号：U442．52文献标志码：B文章编号：1009—7767(20

2、10)03—0090—03SomeProblemsofReinforcementinConcreteBridgeDesignXieZhihong，HuDahe桥梁设计中所讨论的4类形体为：杆与梁、板与壳、块和薄瞳杆件。在设计中所采用的有限元模型，往往不局限于上述中的某一种，因此．如何正确地选取计算模型．在设计中就显得十分重要了。通常以一种有限元模型为主并辅以其他有限元模型．如薄壁式桥台可以按梁单元计算而辅以板或块单元分析；闭合框架或门式刚构桥采用梁单元对结构进行整体分析；而对于角隅应进行块单元分析11I等。有时忽视了对局部的分析。就会使混凝

3、土产生开裂。下面就常常被忽略的2个问题进行分析。l刚构桥角隅处的配筋对于门式刚构桥或闭合框架桥的配筋，一般多采用梁单元进行计算。但常常勿略了角隅部分的钢筋配置，而这部分配筋不当则可能会引起混凝土压碎或被{诳裂。图1为某桥角隅处在对角线截面上产生的正应力云图(块单元)。图l在角隅处垂直于对角线方向的应力云图90啼荭鼓木一ET2010No．3(May．)V01．28从图l可以看出。斜截面上的正应力分布是非线性的，最大拉应力在截面高度的2／3左右，最大压应力在内侧边缘。相应的受拉钢筋的配置，应该考虑如下几个问题：首先，受托钢筋的转弯半径不应采用钢

4、筋弯钩的半径，不应过小(如图2所示)，应满足TJGD62-2004((公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中9．1．5的规定．亦即转弯半径不应小于10d，如小于该值则在受f讧钢筋转弯处内侧会由于压应力过大而压碎混凝土。如条件限制，转弯半径小于规范规定，则应在钢筋内侧设置钢筋网，以提高混凝土抗压强度。其次，从图l可见．最大正应力约在截面高度的2，3左右处，钢筋应在托应力最大处通过。当截面高度较小、转弯半径过大时，则应加大加掖，文献【2】建议r≤0．8h。当转弯半径外侧混凝土保护层过厚时，为防止混凝土开裂。应在钢筋外侧没l层钢筋网。也r《

5、Z≈O．Sh或dB≤1．6h>erfdB图2钢筋转弯半径图3为某桥角隅处在沿对角线方向产生的正应力云图(块单元)。可以看出，角隅内侧有很大的压应力，应配置一定数量的斜向箍筋，以提高核心混凝土的抗压强度。当抗压、抗拉强度不足时。可将加掖适当加大。图3块单元角隅部分的沿对角线方向的应力云图综上所述，角隅处的配筋见图413I。＼吵图4角隅部分配筋图2预应力混凝土梁中的齿块配筋预应力混凝土结构中，由于受力的需要．预应力钢束通常有一部分从顶、底或腹板中伸出，并锚固在锚块处。锚块的配筋是预应力混凝土结构中不可缺少的重要部分．有时对局部分析不够．配筋过多

6、给施工带来网难，从而影响混凝土浇筑质量；反之会引起混凝土开裂。锚块处混凝土开裂，既降低了混凝土的耐久性又损失了预应力，因此对锚块的配筋应在设计中予以足够的重视。图5为锚块处钢筋的配置。注：A1为齿块端部的防崩钢筋：A2为钢柬直线段构造钢筋；A3为曲线钢束的防崩钢筋；A4为锚块后在板内设置的抗裂钢筋。图5锚块处4种钢筋根据对锚块的受力分析．需要配有4种受力钢筋和部分构造钢筋(如图4所示)，其中：桥梁工程器BridgeEngineering1)Al为自锚块背面至混凝土锚前部20～30cm范同内的横向钢筋。法国根据短悬臂原理用Al=Nxcosct

7、xZ／(dxtr)计算。式中：Ⅳ为钢束的张托力；a为钢柬的弯起角度；Z为锚同力作用点至板顶的垂直距离；d为横向钢筋重心与钢束和板顶相交点的水平距离。由于公式忽略了竖向分力的影响，其计算结果可能偏大．因此可按SETRE桥梁与隧道的附件中的公式A1=Ⅳ(0．5一sina)hr计算。计算简图见图6。图6A1钢筋的计算简图2)A3为钢束曲线部分的径向防崩钢筋，可取A3=Nxodo-。3)A2为中间部位的直线段构造钢筋．如A2段不位于混凝土的接缝处，一般情况下A3=A2。A1、A3钢筋的一侧应兜住预应力波纹管另一侧，钩在板内的外侧钢筋上。4)A4钢筋

8、应设在锚后底(或顶)板及腹板处。锚块附近沿桥轴线方向的应力云图见图7，拉应力云图是其分布在锚后的一个局部Ⅸ域。图8为锚后处沿板厚的拉应力云图．拉应力主要分布在靠近锚块板面的某一个