1、1钢筋混凝土双向板的计算与设计摘要：在市政建设过程中，有很多城市桥梁设计成为整体现浇空心板，由于桥跨和河宽比比较小，容易形成双向板。梁格法能够准确的计算其受力和配筋，但梁格计算偏复杂，花费时间长，是否可以采用简单的杆系计算就能够满足设计要求呢？本文就取一座整体现浇空心板桥进行分析，采用杆系、梁格、实体分析三种方法进行计算，得出建立杆系模型纵向受力能够满足设计要求，但要另外计算横向受力和加强横向配筋,建议采用梁格法计算。 关键词：城市桥梁；双向板；平面杆系；梁格法 中图分类号：U663.9+3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） Abstract: In the proce
2、ss of the municipal building, there are many cities in bridge design as a whole cast-in-place hollow, bridge and river width is relatively small, it is easy to form a bi-directional board. Beam method can accurately calculate the forces and reinforcement beam prices partial complex, spent a long tim
3、e, whether simple truss will be able to meet the design requirements? Take a whole cast-in-place Hollow Slab analysis, the use of bar system, grillage, physical 2analysis of three methods calculated the rod system model vertical force to meet the design requirements, but another calculation of later
4、al force and strengthening horizontal reinforcement, recommended Liang lattice Method.Key words: city bridge; way slabs; plane frame; grillage 1、项目背景 由于城市建设的快速发展，在市政建设过程中，有很多城市桥梁需要跨越既有河渠，桥梁跨径不大，但是路面较宽，通常有 4-8 个车道，桥梁上部结构通常采用现浇钢筋混凝土空心板，容易形成双向板。 空心板板长与桥宽比大于 2 时，桥梁宽度影响很小，此时可仅考虑沿跨径方向的支承，即荷载只沿桥宽方向传递而忽略桥长的
5、支承作用。我们将这种情况的板称为单向板。当空心板板长与桥宽小于等于 2 时，必须同时考虑沿桥跨长、桥宽方向的支承，我们将这种情况的板称为双向板。单向板只是一种简单化计算的近似处理，受到竖向荷载作用时通过自身传递竖向剪力，空心板仅在桥纵向产生弯曲，受力钢筋为单向配筋，沿桥跨方向配置，但在桥宽方向亦有弯矩产生，需要配置分布钢筋。双向板在荷载作用下，自由边附近的板对受力区附近的板起到约束作用，板在横向也存在弯曲，其弯曲形状为碟面，在纵横两个方向均产生弯矩，需要沿两个垂直方向配置受力钢筋。 某桥为跨越城市道路跨越沟渠而设，沟渠净宽 12m，规划道路全宽16m，设计采用 1 孔 12.86m 现浇钢筋混
6、凝土空心板。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）第 4.1.1 条：“四3边支撑的板，当长边长度与短边长度之比等于或大于 2 时，可按短边计算跨径的单向板计算；若该比值小于 2 时，则应按双向板计算。 ”本桥长短边比值为 16/12.86=1.24，按双向板计算。 双向板的计算一般采用梁格法或者实体模型计算，计算工作量大，本文对上部结构采用杆件法、梁格法、实体法分别进行建模计算，对结果进行分析。 2、计算模型 本桥上部结构采用三种模型，即：单梁模型，梁格模型，实体模型，分别计算支座反力，恒载作用下跨中弯矩、位移，活载作用下跨中弯矩、位移。 空心板顶宽 16
7、m，梁高 60cm，悬臂 30cm，悬臂端厚 10cm，根部厚20cm，内腔直径 40cm，内腔中腹板厚 15cm，边腹板厚 35cm，跨中顶、底板厚度均为 10cm，空心板梁腹板下均设支座，每端采用 28 个支座，采用C40 砼。 （如图 1） 图 1 2.1 平面杆系模型 桥梁博士杆系计算是基于“平面杆件系统有限单 元法”基本原理，对桥梁结构进行静力（变形、内力、应力）分析的， 首先把桥梁结构离散为有限个杆件单元。下面采用桥梁博士建立单梁模型，全桥共分为 17 个节点，16 个单元（如图 2、图 3） 。 图 2 42.2 梁格模型 梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法，利用梁格法模型可以
8、准确计算宽梁桥、斜交桥、曲线桥等的横向支座的反力、荷载的横向分布、以及内力集中效应。梁格法建模的关键在于用等效梁格代替桥梁上部结构，将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格内。理想的刚度等效原则是：当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。下面采用 MIDAS CIVIL 建立梁格模型，全桥共分为 476
9、 个节点，907 个单元（如图 4） 。 图 3 梁格模型 2.3 实体模型 有限元分析是采用的板单元解决平面张拉、平面压缩、平面剪切及平板沿厚度方向的弯曲、剪切等结构问题。下面采用 MIDAS FEA 建立实体模型，全桥共分为 476 个节点，907 个单元。 图 4 实体模型 3、结果分析（单位宽） 5从中可以看出，在做整体板梁设计时，平面杆系模型、梁格单元模型和实体模型算得弯矩值和支反力值均较为接近，且 3 种模型算得纵向弯矩值相差不大 5%，纵向配筋三个模型都可以满足设计要求。但是梁格模型和实体分析均可进行纵向、横向及偏载计算而平面杆系模型不能够计算。经比较同类型宽跨比桥梁比较计算，横
10、向弯矩一般不超过 20%，本文不作进一步研究。 因此个人认为用平面杆系模型可以较为准确反应纵向计算结果但不能够进行横向计算，建议在初步设计及方案设计阶段采用；梁格模型能够准确的反应纵向和横向计算结果，但比较花费时间和精力，建议在施工图阶段采用；实体模型分析结果相对真实，可以作为验算、咨询及局部受力分析使用。 4、结论 虽然整体现浇空心板的用钢筋量比预制空心板略有增加,但施工方便,整体性好,而且减少了租用场地和运输吊装费用,同时大大加快了施工进度,取得了较好的经济效益和社会效益；因此，在场地和运输受限制的时候，采用整体现浇空心板结构有比较大的优势。 随着我国各地国民经济迅速发展，桥梁超载现象已愈
11、来愈恶劣，若不通过加强设计提高空心板的承载力，容易导致板块承受过大的纵向弯矩而局部断裂。一般整体现浇空心板建议采用梁格模型计算，不能够忽略横向受力和配筋，确保满足设计要求；在满足纵向受力和配筋的前提6下，要加强横向配筋。 现浇普通空心板配筋设计时，为了确保现浇普通空心板整体性,设计需将横向钢筋贯穿整个顶板宽度和底板宽度,并且根据计算配置横向钢筋.以保证空心板有足够的承载能力；如果施工时不设置横桥向贯通受力主筋，容易导致桥面中心线断面附近板底出现多条超过规范限值的纵向裂缝。 参考文献： 1JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 2GB500102002混凝土结构设计规范 3谌洁君，龚建斌分块预制改整体现浇空心板病害成因分析及其承载能力评定 江西科技
