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橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，超多圖文詳解
一、橋涵水文基礎(chǔ)知識(shí)
跨水域橋梁，滿(mǎn)足洪水宣泄要求。橋梁基本尺寸，包括橋孔長(zhǎng)度、橋面標(biāo)高、基礎(chǔ)埋深等的確定，必須考慮設(shè)計(jì)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(jì)流量的推算，要按《 公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》 的要求，根據(jù)所掌握的資料情況，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法。對(duì)于大、中河流，具有足夠的實(shí)測(cè)流量資料時(shí)，主要采用水文統(tǒng)計(jì)法。而缺乏實(shí)測(cè)流量資料時(shí)，則多采用間接方法或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
計(jì)算時(shí)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(jì)流量和設(shè)計(jì)水位。
橋涵一般都缺乏觀測(cè)資料。因此相關(guān)部門(mén)制定了各種小流域流量計(jì)算公式和相應(yīng)的圖表作參考，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以多種計(jì)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(lèi)比法。
暴雨推理公式是直接根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定頻率P推求出對(duì)應(yīng)的洪峰流量Qp，此方法計(jì)算出的Qp即是擬建小橋涵處設(shè)計(jì)流量。
形態(tài)調(diào)查法和直接類(lèi)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(jì)洪峰流量Qp。
在條件許可情況下，宜用幾種方法計(jì)算互相核對(duì)比較，并通過(guò)加強(qiáng)調(diào)查研究、積累資料、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，找出適合本地區(qū)的計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際情況確定計(jì)算公式和有關(guān)的參數(shù)。
（1）調(diào)查和勘測(cè)。對(duì)復(fù)雜的大橋、特大橋應(yīng)進(jìn)行物探和鉆探；考慮現(xiàn)狀，征求有關(guān)部門(mén)的意見(jiàn)，經(jīng)全面分析認(rèn)證，確定推薦方案。
（2）在整體布局上與鐵路、水力、航運(yùn)、城建等方面規(guī)劃互相協(xié)調(diào)配合；保護(hù)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(jí)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(jì)和施工的難度。
（4）對(duì)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(jì)比較確定。
（5）跨河位置、布孔方案等應(yīng)征求水利、航運(yùn)等部門(mén)的意見(jiàn)。
橋孔長(zhǎng)度的確定，應(yīng)滿(mǎn)足排洪和輸沙的要求，并從安全和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，同時(shí)應(yīng)綜合考慮橋孔長(zhǎng)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(diǎn)的連線）上不宜布設(shè)橋墩。
橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高和引道路堤設(shè)計(jì)標(biāo)高要綜合考慮橋面縱向坡度、排水和兩岸路線接線標(biāo)高等因素后分別確定，要求要高于或等于由水力水文計(jì)算所確立的橋面中心最低標(biāo)高和引道路堤最低設(shè)計(jì)標(biāo)高。
沖刷計(jì)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(tái)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(shí)，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(shí)心板
特點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)單、施工方便、建筑高
度小、結(jié)構(gòu)整體剛度大；
不經(jīng)濟(jì)、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(diǎn)：較實(shí)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(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，整體性好，接頭方便；
截面形狀不穩(wěn)定，運(yùn)輸安裝復(fù)雜，
對(duì)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(diǎn)：抗彎慣矩大、抗扭剛度大、受
力比較均勻、施工或者運(yùn)輸時(shí)
穩(wěn)定性好
適用：大跨度橋梁
按靜力體系分
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簡(jiǎn)支梁橋
構(gòu)造簡(jiǎn)單：最易設(shè)計(jì)為各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)；
受力簡(jiǎn)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(huì)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(duì)基礎(chǔ)要求低
施工方便：工序少，架設(shè)方便，在多孔簡(jiǎn)支梁橋中，由于各跨構(gòu)造和尺寸劃一，因此可簡(jiǎn)化施工管理工作，降低施工費(fèi)用
受力特點(diǎn)：相鄰橋孔各自單獨(dú)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(duì)基礎(chǔ)要求高
受力：節(jié)點(diǎn)負(fù)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(dòng)力性能號(hào)，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(huì)造成附加應(yīng)力產(chǎn)生
受力：懸臂梁端負(fù)彎矩的產(chǎn)生，減小跨中正彎矩，減少跨中建筑高度
二、簡(jiǎn)支板橋的構(gòu)造
整體式簡(jiǎn)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(diǎn)，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(jiǎn)支板橋的跨徑通常與板寬相差不大，在車(chē)輛荷載作用下處于雙向受力狀態(tài)。荷載位于橋中線時(shí)，板內(nèi)產(chǎn)生正彎矩，荷載位于板兩邊時(shí)，板內(nèi)可能產(chǎn)生負(fù)彎矩。針對(duì)這些受力特點(diǎn)，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(dāng)?shù)臋M向鋼筋。
在板中間的2/3范圍內(nèi)按計(jì)算需要量進(jìn)行配筋，在兩側(cè)各1/6的范圍內(nèi)應(yīng)比中間的計(jì)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(jì)算不需要設(shè)置彎起鋼筋，但習(xí)慣上仍然將一部分主鋼筋彎起。通過(guò)支點(diǎn)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(shí)在單位長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)跨徑6m的鋼筋混凝土整體式簡(jiǎn)支板橋構(gòu)造。行車(chē)道寬7m，兩邊設(shè)0.25m的安全帶，計(jì)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(qiáng)度等級(jí)為C20。
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實(shí)心板橋
特點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)：質(zhì)量輕、運(yùn)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(diǎn)
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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(fù)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(qiáng)鋼筋。
（b）在兩鈍角角點(diǎn)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(chē)方向的板寬為99cm，板厚20-48cm。
鋼筋布置方式
第一種方案：當(dāng)斜交角為25-35° 時(shí)，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(yè)方案。
三、簡(jiǎn)支梁橋構(gòu)造
1)裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)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(shí)荷載的，板端厚度6cm。
橫隔梁：間距5-6m，布置于跨中及四分點(diǎn)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(guò)支承截面，簡(jiǎn)支梁兩側(cè)的受拉主鋼筋應(yīng)伸出支點(diǎn)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(gè)箍筋距梁端3cm。
架立鋼筋：10-14mm直徑的鋼筋。
保護(hù)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(dāng)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(dāng)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(shí)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(zhǎng)的鋼筋上，以形成縱向鉸。
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