浅谈普通钢筋砼盖梁设计.doc

1、浅谈普通钢筋砼盖梁设计摘要：我省在高速公路常规桥梁设计中，比较普遍采用的下部结构形式为：桥墩采用柱式墩、桥台采用柱式台；基础采用桩基础。作者结合长期设计经验，从桩柱式桥梁下部结构的特点出发，着重从桩柱式钢筋砼盖梁设计过程中的原则、理念、优化处理等方面，提出适用有效的盖梁设计方法要点。与同行进行探讨。 关键词：盖梁；桩柱式；优化设计；高速公路 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 我省地处黄土高原，山区沟壑较多，在跨越山区沟壑与道路时，高速公路的线形受地形，周围村落建筑，上跨构造物等因素的影响较大。桥梁在设计过程中，柱式桥墩因其简洁的造型及成熟、便利的施工工艺而被

2、广泛采用，大家在设计的过程中也较熟悉其基本设计方法。然而其中柱式墩台盖梁的设计却往往容易别人忽视。盖梁作为一个承接上部与下部的关键构件，将上部恒载，活载等传递给下部基础。同时柱式盖梁受桥型，跨径，与路线的夹角等因素的影响很大，一般情况下很难像装配式上部那样套用通用图或标准图，这就导致盖梁设计过程中基本是非标准化的设计。所以必须加强盖梁的设计这一非常关键的设计步骤。 1 盖梁破坏机理 结合工程中常见的桥梁盖梁使用情况，通过结构受力分析得到，钢筋砼盖梁属于公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （以下简称桥规 ）中的深弯构件，由于纵向钢筋配筋率 在盖梁设计中采用值的不同，其破坏形态主要包括弯曲破

3、坏、剪切破坏、局部承压破坏和锚固破坏。详细分析计算过程可以结合结构设计原理与桥规有关章节内容很方便得出结论，在此不再赘述。作者结合长期设计经验总结归纳得出如下结论，方便大家在设计过程中灵活采纳运用： 1、当纵向受力筋配筋率 小于界限配筋率时，易发生正截面弯曲破坏。 （图 1-a） （a） （b） 图 1 简支深梁弯曲破坏 a 正截面弯曲破坏; b 斜截面弯曲破坏 2、当纵向受力筋配筋率 稍高时，斜裂缝处受拉钢筋首先屈服，易发生斜截面弯曲破坏。 （图 1-b） 3、当纵向受力筋配筋率 较高时，梁腹混凝土首先压碎，易发生斜压破坏。 （图 2-a） 4、当纵向受力筋配筋率 较高时，混凝土压碎产生的斜

4、裂缝延伸成通长劈裂裂缝后，就发生剪切破坏中的劈裂破坏。 （图 2-b） （a） （b） 图 2 简支深梁剪切破坏 a 斜压破坏; b 劈裂破坏 5、盖梁的墩柱支承处为上部结构通过支座传来的竖向压应力与盖梁底部纵向受拉钢筋锚固区应力组成的复合应力作用区，所以由于局部应力过大而发生局部承压破坏的可能性非常大。同时由于盖梁在斜裂缝产生发展时，墩柱及支座附近的纵向受拉钢筋的应力增加迅速，所以在支座处很容易发生纵向钢筋的锚固破坏。 3 钢筋混凝土盖梁设计要点 3.1 钢筋混凝土盖梁抗弯设计 在设计中首先在满足上部结构要求的基本尺寸前提下，应合理确定悬臂长度和分跨比（悬臂长/柱间距） ，充分考虑墩柱支承宽

5、度对盖梁内力与跨中挠度的影响。 设计盖梁时，优先考虑弯矩最小原则。即当盖梁跨中正弯矩与墩柱支承处的负弯矩绝对值大致相等时，钢筋砼材料利用率可以达到最大。合理的分跨比，不仅能节省受弯钢筋，而且对弯剪钢筋的合理布置也有好处。 桥规规定跨高比不大于 5 的钢筋砼盖梁可不作挠度验算。 根据以上原则，结合设计经验，建议双柱式普通钢筋砼盖梁采用分跨比的取值为 0.340.41 较适宜。我省高速公路桥梁在村落附近时一般为了桥下通行的需要，盖梁有时采用大悬臂，而对柱间距不受限制的跨沟桥，宜采用推荐分跨比布置。3 柱式盖梁推荐采用 0.35 为宜，经计算会发现中柱顶的弯剪钢筋一般会略大于边柱顶，可不采用通长增加

6、钢筋，而采取局部加强单独配筋，避免材料浪费。 通过桥梁工程与结构力学分析计算可以得到：设计盖梁时采用的活载荷载在个支点处工况是不一样的。支点负弯矩宜采用活荷载非对称布置时的数值；跨中正弯矩宜采用活荷载对称布置时的数值。 另外，在使用过程中注意到普通钢筋混凝土盖梁在使用过程中容易出现裂缝，设计时应考虑这一因素，配正负弯矩钢筋时适当增加配筋率。长期设计与桥梁使用中发现：增加 255%的钢筋数量，对于防止受拉裂缝是十分有效的。同时设计时钢筋要尽量均匀布置，避免出现局部钢筋过大间距的情况。 （如图 3） 选择 3.2 钢筋混凝土盖梁抗剪设计 盖梁以弯剪受力为主，在弯剪共同作用下，会产生与盖梁轴线斜交的

7、主拉应力和主压应力。混凝土一般不易被压坏，但当主拉应力较大时，则沿着垂直于主拉应力方向可能使构件产生斜裂缝，并导致盖梁斜截面发生破坏。因此，钢筋混凝土盖梁还需对弯矩和剪力同时作用的区段进行斜截面强度计算，这就要求盖梁在满足规范要求的合理截面尺寸之外，配置斜筋、弯起钢筋和箍筋。 （如图 3） 为了利于提高盖梁的抗裂和抗扭能力，满足规范要求的前提下，箍筋可用 I 级钢筋，直径不宜小于 10，间距 155cm 为宜，不可太大。 另外，对于箱梁桥中采用较宽的盖梁，还要在横向进行加强设计。因箱梁的支座较少且反力较大，应尽量使墩台柱与支座位置相对应，这样会大大改善盖梁的受力。 （如图 4） a 立面图 b

8、 墩柱支承处截面 图 3 盖梁钢筋构造图 图 4 桩柱式墩盖梁一般构造图 3.3 盖梁计算模型的处理方法 现有的计算机辅助设计与计算软件很多。笔者从多年设计与计算经验中得出：采用西安方舟计算机有限责任公司生产的桥梁通进行建模计算，得到的结论比较接近于实际理论计算。不过初学者对其程序中的一系列参数不能很好把握要领。我们首先应该明白盖梁受力特点是以弯矩、剪力及轴力为主，那么我们可以把它模拟成平面杆系单元计算，桥梁通程序也能满足我们这一设计计算意图。对盖梁计算采用平面杆系的简化模式进行计算是比较简单和实用的，但需要对墩顶截面进行适当的折减消峰处理，参数推荐采用 0.85。因为盖梁的实际控制截面在墩柱

9、边缘附近，这样能避免较大的浪费。 （图 5） 图 5 桥梁通计算桩柱式钢筋砼盖梁内力图与弯矩包络图 4 结束语 近年来我国大力发展基础设施建设，高速公路设计中大中桥设计至关重要，确保桥梁上下部荷载安全传递，保证桥梁整体稳定的前提下，加强墩台盖梁的优化设计是我们设计人员的重要使命。本文为作者工作中的简略总结归纳，由于水平有限，定有挂一漏万之处，望同仁批评指正。 参考文献 1 JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.北京:人民交通出版社,2004 2 JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社,2004 3 范立础.桥梁工程(上)M.北京:人民交通出版社,2001 4 朱军.盖梁的设计与计算EB/OL,维普资讯http:/ 作者简历：常福宽、男、中共党员、道路桥梁与渡河工程专业、工学学士学位、助理工程师，主要从事桥梁涵洞设计工作