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斜交板受力特点及钢筋布置方案

发表时间:2021-10-15 17:06
一、斜板计算相关规定

斜交板桥的受力状态与正交板桥有许多不同,除了与桥的宽跨比、斜交角的大小有关外,还与板的抗弯、抗扭刚度,支承条件和荷载状态有关。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,可按下列要求简化计算:


二、斜板受力特点

1、支承边反力:呈不均匀分布,以钝角处**,锐角处最小,甚至出现负反力,使锐角上翘;斜板的荷载一般有向支承边的最短距离传递分配的趋势,钝角角隅处的反力会比正交板大几倍。

2、跨中主弯矩:对于宽跨比较大的斜板,其中心处的主弯矩方向接近与支承边正交,但在斜板的两侧,则不论斜板宽跨比的大小,其主弯矩方向接近于行自由边,且弯矩值沿板宽分布也是不均匀的,对于均布荷载,中部弯矩值大于两侧,对于集中荷载,则以荷载点处的**;

另外,斜交板纵向**弯矩的位置,随着斜交角的增大从跨中向钝角部位转移;

3、钝角负弯矩:斜板除了跨径方向的纵向弯矩外,在钝角处还产生了相当大的垂直于钝角平分线的负弯矩,钝角处产生的负弯矩,有时它的绝对值比跨中主弯矩还要大;

4、横向弯矩:斜板的**纵向弯矩,虽比同等跨径的直桥要小,但横向弯矩却比同跨径的直桥要大得多,并沿自由边的横向弯矩还出现反号,靠近锐角处为正,靠近钝角处为负;

5、扭矩:斜交板的扭矩变化很复杂,沿板的自由边和支承边上都有正负扭矩交替产生,抗扭刚度对扭矩的影响与正桥有很大区别。

三、斜板钢筋布置

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.2.6条对斜板的钢筋布置有如下规定:

斜板钢筋可参考以下方式进行布置:

1、主钢筋:
主钢筋配置的数量应依主弯矩的的大小来定,配置方向应与主弯矩方向保持一致。但是,由于桥上所承受的荷载类型、大小、位置等的不断变化,在板的不同位置其主弯矩方向亦不同。

所以,在斜板桥上完全按主弯矩配筋是不可能的,只能选择控制截面的主弯矩方向或主弯矩方向夹角尽量小的方向来配置主钢筋。

为了简化和方便施工,可以按下面的方式配置钢筋:

当板的斜跨长L与板桥垂直宽度b的比L/b≥1.3时,主筋沿斜跨方向布置(图a):
当L/b<1.3时,中部主筋沿与支承边相垂直的方向布置,靠近自由边的局部范围沿斜跨方向布置(图b):
2、分布钢筋:即横向受力钢筋,按钢筋方向的弯矩值进行配置。

L/b≥1.3时,从钝角起以垂直于主筋的方向配置到对边的钝角处,靠近支承边的区域内,以平行于支承边配置,如上图a所示,到与中间部分的分布钢筋相衔接为止;

L/b<1.3时,分布钢筋沿平行于支承边布置,如上图b所示。配置在截面上缘的分布钢筋,其沿桥轴方向每米长的数量为下缘的1/3。

3、附加钢筋:
由于斜桥受力状态复杂,内力变化剧烈,所以,除了上面通过计算所配钢筋外,在内力变化剧烈和扭矩作用突出的地方再适当增加一些钢筋。

①钝角顶面:由于负弯矩的作用,在钝角部分板的顶面,与钝角二等分线呈直角的方向,会产生很大的拉力,所在在该部分必须配置附加钢筋Ag1=k*Ag
式中:Ag----每米宽的主筋数量;

           k----与交角有关的系数;

也可设置与钝角等分线垂直的附加钢筋(以8m板为例)


②自由边顶面:
为了抵抗扭矩,在每边约L/5的范围内,要设置附加钢筋(纵向钢筋及分布钢筋)。

③钝角底面:
钝角处有平行于钝角等分线方向的正弯矩,所以在平行于钝角等分线方向要设置附加钢筋。钝角处支反力很大,也有必要适当设置一些加强钢筋。


4、锚固钢筋:
斜板桥在使用过程中,在平面内有向锐角方向蠕动的趋势,所以设置的支座要有充分的锚固作用,否则,应该加强锐角处桥台耳墙或墩台挡块,以免被挤裂。

参考文献:
[1] JTG 3362-2018,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,2018.
[2]公路桥涵设计手册[M].北京:人民交通出版社,2011.



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