行業(yè)資訊
橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計，超多圖文詳解
一、橋涵水文基礎(chǔ)知識
跨水域橋梁，滿足洪水宣泄要求。橋梁基本尺寸，包括橋孔長度、橋面標高、基礎(chǔ)埋深等的確定，必須考慮設(shè)計使用年限內(nèi)可能發(fā)生的最大洪水，包括其流量、流速及水位等因素。
設(shè)計流量的推算，要按《 公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》 的要求，根據(jù)所掌握的資料情況，選擇適當?shù)挠嬎惴椒?。對于大、中河流，具有足夠的實測流量資料時，主要采用水文統(tǒng)計法。而缺乏實測流量資料時，則多采用間接方法或經(jīng)驗公式計算。
計算時要注意水文斷面與橋位的關(guān)系，正確推算橋位處的設(shè)計流量和設(shè)計水位。
橋涵一般都缺乏觀測資料。因此相關(guān)部門制定了各種小流域流量計算公式和相應(yīng)的圖表作參考，設(shè)計時，應(yīng)以多種計算方法予以比較。
常用的方法：形態(tài)調(diào)查法、暴雨推理法和直接類比法。
暴雨推理公式是直接根據(jù)設(shè)計規(guī)定頻率P推求出對應(yīng)的洪峰流量Qp，此方法計算出的Qp即是擬建小橋涵處設(shè)計流量。
形態(tài)調(diào)查法和直接類比法僅推出了形態(tài)斷面處或原有小橋涵位處的流量Q‘p故須向擬建小橋涵位處折算成設(shè)計洪峰流量Qp。
在條件許可情況下，宜用幾種方法計算互相核對比較，并通過加強調(diào)查研究、積累資料、進行科學實驗，找出適合本地區(qū)的計算方法，結(jié)合實際情況確定計算公式和有關(guān)的參數(shù)。
（1）調(diào)查和勘測。對復(fù)雜的大橋、特大橋應(yīng)進行物探和鉆探；考慮現(xiàn)狀，征求有關(guān)部門的意見，經(jīng)全面分析認證，確定推薦方案。
（2）在整體布局上與鐵路、水力、航運、城建等方面規(guī)劃互相協(xié)調(diào)配合；保護文物、環(huán)境和軍事設(shè)施等；照顧群眾利益，少占良田，少拆遷。
（3）高速公路、一級公路的特大、大、中橋橋位線形應(yīng)符合路線布設(shè)要求。原則上應(yīng)服從路線走向；橋、路綜合考慮；注意位于彎、坡、斜處的橋梁設(shè)計和施工的難度。
（4）對水文、工程地質(zhì)和技術(shù)復(fù)雜的特大橋位、應(yīng)在已定路線大方向的前提下、根據(jù)河流的形態(tài)特征、水文、工程地質(zhì)、通航要求和施工條件以及地方工農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等，在較大范圍內(nèi)作全面的技術(shù)、經(jīng)濟比較確定。
（5）跨河位置、布孔方案等應(yīng)征求水利、航運等部門的意見。
橋孔長度的確定，應(yīng)滿足排洪和輸沙的要求，并從安全和經(jīng)濟兩方面考慮，同時應(yīng)綜合考慮橋孔長度、橋前壅水和橋下沖刷的相互影響。
橋孔布設(shè)應(yīng)與天然河流斷面流量分配相適應(yīng)。
河流中泓線（河道中各橫斷面水流最大流速點的連線）上不宜布設(shè)橋墩。
橋面設(shè)計標高和引道路堤設(shè)計標高要綜合考慮橋面縱向坡度、排水和兩岸路線接線標高等因素后分別確定，要求要高于或等于由水力水文計算所確立的橋面中心最低標高和引道路堤最低設(shè)計標高。
沖刷計算的目的是確定橋下最大沖刷深度，確定橋梁基礎(chǔ)最淺埋深。
橋梁墩臺沖刷包括河床自然演變沖刷、一般沖刷和局部沖刷三部分。在確定基礎(chǔ)埋深時，應(yīng)根據(jù)橋位河段情況，取其不利組合作為基礎(chǔ)埋深的依據(jù)。
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板橋
1）實心板
特點：形狀簡單、施工方便、建筑高
度小、結(jié)構(gòu)整體剛度大；
不經(jīng)濟、自重大
適用：小跨度橋梁
跨徑<8m，梁高0.16-0.36m
2）空心板
特點：較實心板復(fù)雜、建筑高
度小、結(jié)構(gòu)整體剛度大；
板內(nèi)需配制鋼筋
適用：小跨度橋梁
跨徑6-13m，梁高0.4-0.8m
預(yù)應(yīng)力：跨徑13-20m，梁高0.4-0.85m
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肋梁橋
特點：制作簡單，整體性好，接頭方便；
截面形狀不穩(wěn)定，運輸安裝復(fù)雜，
對受力不利
跨徑8-20m，預(yù)應(yīng)力跨徑25-50m
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箱型梁橋
特點：抗彎慣矩大、抗扭剛度大、受
力比較均勻、施工或者運輸時
穩(wěn)定性好
適用：大跨度橋梁
按靜力體系分
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簡支梁橋
構(gòu)造簡單：最易設(shè)計為各種標準跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)；
受力簡單：梁中只有正彎矩，適用T形截面，體系溫度變化、混凝土收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力；
靜定結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響，對基礎(chǔ)要求低
施工方便：工序少，架設(shè)方便，在多孔簡支梁橋中，由于各跨構(gòu)造和尺寸劃一，因此可簡化施工管理工作，降低施工費用
受力特點：相鄰橋孔各自單獨受力
適用：地基較差的橋址上
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連續(xù)梁橋
超靜定結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)不均勻沉降造成附加應(yīng)力產(chǎn)生，對基礎(chǔ)要求高
受力：節(jié)點負彎矩的產(chǎn)生，減小跨中正彎矩，減少跨中建筑高度
結(jié)構(gòu)：剛度大，變形小，動力性能號，撓度小
適用：地基較好的橋址上
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懸臂梁橋
靜定結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)不均勻沉降不會造成附加應(yīng)力產(chǎn)生
受力：懸臂梁端負彎矩的產(chǎn)生，減小跨中正彎矩，減少跨中建筑高度
二、簡支板橋的構(gòu)造
整體式簡支板橋一般均采用等厚度板，它具有整體性能好，橫向剛度大，而且易于澆筑各種形狀的優(yōu)點，常用于跨徑4-8m或外形不規(guī)則的橋梁，常采用整體現(xiàn)澆的施工方法。
整體式簡支板橋的跨徑通常與板寬相差不大，在車輛荷載作用下處于雙向受力狀態(tài)。荷載位于橋中線時，板內(nèi)產(chǎn)生正彎矩，荷載位于板兩邊時，板內(nèi)可能產(chǎn)生負彎矩。針對這些受力特點，除了配置縱向受力鋼筋，板內(nèi)還設(shè)置垂直于主鋼筋的橫向分布鋼筋，在板的頂部配置適當?shù)臋M向鋼筋。
在板中間的2/3范圍內(nèi)按計算需要量進行配筋，在兩側(cè)各1/6的范圍內(nèi)應(yīng)比中間的計算需要量增加15%。
主筋直徑>10mm，間距<20cm，在整體式板的主拉應(yīng)力下，按計算不需要設(shè)置彎起鋼筋，但習慣上仍然將一部分主鋼筋彎起。通過支點的不彎起鋼筋，每米板寬內(nèi)不少于3根，截面積不少于主筋的1/4，彎起鋼筋的彎起角度為30°或45°，彎起的位置為1/6-1/4跨徑處。與板邊緣間的凈距應(yīng)小于3cm。
分布鋼筋，直徑>8mm，間距<20cm，同時在單位長度板寬內(nèi)的截面積應(yīng)不小于板的截面面積的0.1%。與板邊緣間的凈距應(yīng)小于15mm。
如圖所示標準跨徑6m的鋼筋混凝土整體式簡支板橋構(gòu)造。行車道寬7m，兩邊設(shè)0.25m的安全帶，計算跨徑為5.69m，凈跨徑為5.40m，板厚為36m，縱向主鋼筋用直徑18mm的HRB335鋼筋，分布鋼筋用直徑，10mm的R235鋼筋。橋跨結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級為C20。
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實心板橋
特點：形狀簡單、施工方便、建筑高度小、施工質(zhì)量易于保證。
尺寸：跨徑通常<8m，標準圖的跨徑為1.5m，2.0m，3.0m，4.0m，5.0m， 6.0m，8.0m，板高為0.16-3.0m。
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空心板橋
特點：質(zhì)量輕、運輸安裝方便、而建筑
高度又較同跨徑的T梁小
尺寸：跨徑通常6-13m，板厚為40-80cm；
預(yù)應(yīng)力跨徑8-20m，板厚40-70cm。
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裝配式橫向連接
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受力特點
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構(gòu)造
1）整體式斜交板橋
（a）圖按主彎矩方向的變化配置主筋，其分布鋼筋則與支承邊平行，根據(jù)鈍角處有較大的反力和負彎矩的特性，在鈍角處約1/5跨徑的范圍內(nèi)應(yīng)配置加強鋼筋。
（b）在兩鈍角角點之間的范圍內(nèi)，主鋼筋方向與支承邊垂直，在靠近自由邊處主鋼筋則沿斜跨徑方向布置，直至與中間部分主鋼筋完全銜接為止，其橫向分布鋼筋與支承邊平行。其余鋼筋的配置仍與第一種方案相同。
2）裝配式斜交板橋
主鋼筋沿斜跨徑方向配置，分布鋼筋在鈍角角點之間的范圍內(nèi)與主鋼筋垂直，在靠近支承邊附近，其布置方向則與支承邊平行。
裝配式鋼筋混凝土斜板上部構(gòu)造標準圖中，斜跨跨徑為3m、4m、5m、6m。斜交角分 25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°等，預(yù)制板在垂直于行車方向的板寬為99cm，板厚20-48cm。
鋼筋布置方式
第一種方案：當斜交角為25-35° 時，主鋼筋沿斜跨方向布置，分布鋼筋按平行于支承邊方向布置。
第二種方案：鋼筋布置同前頁方案。
三、簡支梁橋構(gòu)造
1)裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋
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構(gòu)造布置及尺寸
梁：梁距通常在1.5-2.2m之間，梁高一般為跨徑的1/18-1/11。
梁肋寬度15-18cm。
翼緣板：承受全部橋面荷載的，板端厚度一般為8cm，承受本身自重或臨時荷載的，板端厚度6cm。
橫隔梁：間距5-6m，布置于跨中及四分點處，高度為主梁高3/4，梁肋寬度為12-16cm。
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鋼筋構(gòu)造
主梁
主筋：至少有2根，且不小于20%的主鋼筋應(yīng)伸過支承截面，簡支梁兩側(cè)的受拉主鋼筋應(yīng)伸出支點截面以外，并彎成直角順梁端延伸至頂部。
分布鋼筋：直徑6-10mm，間距不大于腹板厚度和200mm，受壓區(qū)不大于300mm，剪力大的區(qū)域，間距100-150mm。
箍筋：直徑不小于8mm切不小于主筋直徑1/4，間距不大于梁高的1/2和40cm，支座附近一倍梁高范圍內(nèi)間距不大于10cm，第一個箍筋距梁端3cm。
架立鋼筋：10-14mm直徑的鋼筋。
保護層：主鋼筋與梁底的凈距在3-5cm，主筋與側(cè)面凈距不小于2.5cm，混凝土與箍筋或分布鋼筋凈距不小于1.5cm。
翼緣板
主筋：直徑不小于10mm，每米板寬內(nèi)不少于5根。
分布鋼筋：直徑不小于6mm，間距不大于25cm，單位板寬內(nèi)截面積不少于主筋的15%，橫隔梁處不少于30%。
橫隔梁
橫隔梁的箍筋是抗剪的，在橫隔梁頂部翼板內(nèi)和靠近下部邊緣的兩側(cè)均埋有焊接鋼板A和B，焊接鋼板則與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架，當T梁安裝就位后，即在橫隔梁的預(yù)埋鋼板上再加焊接鋼板使連成整體。
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橫向聯(lián)結(jié)
鋼板式連接
上緣接頭鋼板設(shè)在T梁翼板上，下緣接頭鋼板設(shè)在橫梁梁肋的兩側(cè)，焊接鋼板預(yù)先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架，當T梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預(yù)埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使連成整體。
扣環(huán)式接頭
橫隔梁在預(yù)制時在接縫處伸出鋼筋扣環(huán)A，在相鄰構(gòu)件的扣環(huán)兩側(cè)再安裝上腰圓形的接頭扣環(huán)B，在形成的圓環(huán)內(nèi)插入短分布筋后就現(xiàn)澆混凝土封閉接縫，接縫寬度為0.2-0.5m。
企口鉸接式接頭
主翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的鋼筋網(wǎng)，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)，或者可將翼板的頂層鋼筋伸出，并彎轉(zhuǎn)套在一根長的鋼筋上，以形成縱向鉸。
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