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斜交板受力特點及鋼筋布置方案

一、斜板計算相關規定

斜交板橋的受力狀態與正交板橋有許多不同,除了與橋的寬跨比、斜交角的大小有關外,還與板的抗彎、抗扭剛度,支承條件和荷載狀態有關。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》,可按下列要求簡化計算:


二、斜板受力特點

1、支承邊反力:呈不均勻分布,以鈍角處最大,銳角處最小,甚至出現負反力,使銳角上翹;斜板的荷載一般有向支承邊的最短距離傳遞分配的趨勢,鈍角角隅處的反力會比正交板大幾倍。

2、跨中主彎矩:對于寬跨比較大的斜板,其中心處的主彎矩方向接近與支承邊正交,但在斜板的兩側,則不論斜板寬跨比的大小,其主彎矩方向接近于行自由邊,且彎矩值沿板寬分布也是不均勻的,對于均布荷載,中部彎矩值大于兩側,對于集中荷載,則以荷載點處的最大;

另外,斜交板縱向最大彎矩的位置,隨著斜交角的增大從跨中向鈍角部位轉移;

3、鈍角負彎矩:斜板除了跨徑方向的縱向彎矩外,在鈍角處還產生了相當大的垂直于鈍角平分線的負彎矩,鈍角處產生的負彎矩,有時它的絕對值比跨中主彎矩還要大;

4、橫向彎矩:斜板的最大縱向彎矩,雖比同等跨徑的直橋要小,但橫向彎矩卻比同跨徑的直橋要大得多,并沿自由邊的橫向彎矩還出現反號,靠近銳角處為正,靠近鈍角處為負;

5、扭矩:斜交板的扭矩變化很復雜,沿板的自由邊和支承邊上都有正負扭矩交替產生,抗扭剛度對扭矩的影響與正橋有很大區別。

三、斜板鋼筋布置

《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第9.2.6條對斜板的鋼筋布置有如下規定:

斜板鋼筋可參考以下方式進行布置:

1、主鋼筋:
主鋼筋配置的數量應依主彎矩的的大小來定,配置方向應與主彎矩方向保持一致。但是,由于橋上所承受的荷載類型、大小、位置等的不斷變化,在板的不同位置其主彎矩方向亦不同。

所以,在斜板橋上完全按主彎矩配筋是不可能的,只能選擇控制截面的主彎矩方向或主彎矩方向夾角盡量小的方向來配置主鋼筋。

為了簡化和方便施工,可以按下面的方式配置鋼筋:

當板的斜跨長L與板橋垂直寬度b的比L/b≥1.3時,主筋沿斜跨方向布置(圖a):
當L/b<1.3時,中部主筋沿與支承邊相垂直的方向布置,靠近自由邊的局部范圍沿斜跨方向布置(圖b):
2、分布鋼筋:即橫向受力鋼筋,按鋼筋方向的彎矩值進行配置。

L/b≥1.3時,從鈍角起以垂直于主筋的方向配置到對邊的鈍角處,靠近支承邊的區域內,以平行于支承邊配置,如上圖a所示,到與中間部分的分布鋼筋相銜接為止;

L/b<1.3時,分布鋼筋沿平行于支承邊布置,如上圖b所示。配置在截面上緣的分布鋼筋,其沿橋軸方向每米長的數量為下緣的1/3。

3、附加鋼筋:
由于斜橋受力狀態復雜,內力變化劇烈,所以,除了上面通過計算所配鋼筋外,在內力變化劇烈和扭矩作用突出的地方再適當增加一些鋼筋。

①鈍角頂面:由于負彎矩的作用,在鈍角部分板的頂面,與鈍角二等分線呈直角的方向,會產生很大的拉力,所在在該部分必須配置附加鋼筋Ag1=k*Ag
式中:Ag----每米寬的主筋數量;

           k----與交角有關的系數;

也可設置與鈍角等分線垂直的附加鋼筋(以8m板為例)


②自由邊頂面:
為了抵抗扭矩,在每邊約L/5的范圍內,要設置附加鋼筋(縱向鋼筋及分布鋼筋)。

③鈍角底面:
鈍角處有平行于鈍角等分線方向的正彎矩,所以在平行于鈍角等分線方向要設置附加鋼筋。鈍角處支反力很大,也有必要適當設置一些加強鋼筋。


4、錨固鋼筋:
斜板橋在使用過程中,在平面內有向銳角方向蠕動的趨勢,所以設置的支座要有充分的錨固作用,否則,應該加強銳角處橋臺耳墻或墩臺擋塊,以免被擠裂。

參考文獻:
[1] JTG 3362-2018,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京:人民交通出版社,2018.
[2]公路橋涵設計手冊[M].北京:人民交通出版社,2011.



文章分類: 行業資訊
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