铁路钢筋混凝土简支肋梁桥设计规范及横截面分析

对于较大跨度（L＞8 m）的梁，由于跨度增大，梁高相应增高，如果再用板式截面，则受拉区不参与主梁工作的混凝土截面显著增加。为了减少材料和减轻梁重，便于架设和运输，一般采用肋式截面。

1. 肋梁构造

肋梁按横截面形式有Ⅱ形、I 形、T 形三种基本类型（图4.1.5）。在桥横截面上，一般采用多片主梁布置形式，因而当采用Ⅱ形、I 形、T 形主梁截面组成桥的横截面时，其基本形式与多片T 形截面类同。T 形截面是应用最多的肋梁式截面，它的特点是外形简单、制造方便，横向采用横隔梁联结，整体性比较好。T 形梁的翼缘板构成桥梁的行车道，是主梁的受压翼缘，受拉翼缘部分多做成马蹄形，以满足布置钢筋的需要[图4.1.5（d）]。

图4.1.5　肋梁式截面

《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.12 条规定：分片式T 梁应设置横隔板，桥面板连成整体。T 梁设置在梁端部的横隔板称为端横隔板，设置在中部的横隔板称为中横隔板。横隔板在装配式T 形梁桥中起着保证主梁之间相互连接成整体的作用，它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能显著加强全桥的整体性。有中横隔梁的梁桥，荷载横向分布比较均匀，且可以减少翼板接缝处的纵向开裂现象。对于钢筋混凝土简支梁，一般在梁端、跨中和四分点处各设置一道横隔梁即可满足要求，见图4.1.6。

图4.1.6　肋梁式截面构造

2. 梁内钢筋布置

梁内钢筋有主钢筋（也称为纵向受力钢筋）、斜筋（也称为弯起钢筋）、箍筋、架立钢筋和纵向水平钢筋等，用矩形梁举例说明梁内钢筋布置，如图4.1.7。

图4.1.7　梁内钢筋示意图

①主钢筋，一般布置在梁的受拉区，平行于梁的轴线。其主要作用是承受荷载弯矩引起的拉应力，其数量由计算决定。

《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.15 条规定：梁内通过支点的主钢筋不应少于跨中截面主钢筋数量的1/4，且不应少于2 根，伸入支点的长度不应小于10 倍的钢筋直径，并加设标准弯钩。

《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.1 条规定：受拉区域钢筋的净距和弯钩应符合下列规定：

ⅰ. 受拉区域的钢筋可以单根或2～3 根成束布置，钢筋的净距不应小于钢筋的直径（对带肋钢筋为计算直径），并不应小于30 mm。

ⅱ. 当钢筋（包括成束钢筋）层数等于或多于3 层时，其净距横向不应小于1.5 倍的钢筋直径并不得小于45 mm，竖向仍不得小于钢筋直径并不得小于30 mm。

② 斜筋，为了满足斜截面抗剪强度而设置，一般由受拉主钢筋弯起而成，因此称为弯起钢筋。当弯起钢筋不能满足斜截面抗剪强度要求，或者弯起钢筋不能满足构造要求时，需增加斜钢筋。《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.14 条规定：梁内弯起钢筋可沿梁高的中线布置，并使任何一个与梁轴垂直的截面最少与一根斜筋相交。斜筋与梁轴所成的斜角宜采用45°，且不应小于30°，也不应大于60°。(www.xing528.com)

③ 箍筋（图4.1.8），垂直于梁轴线布置，其作用是：承受由剪力引起的主拉应力；固定主钢筋位置以形成钢筋骨架；联结受拉主钢筋和受压区混凝土使其共同工作。《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.13 条规定：梁内应设置直径不小于8 mm 的箍筋。当支撑受拉钢筋时，箍筋间距不应大于梁高的3/4，且不大于300 mm；当支撑受压钢筋时，箍筋间距不应大于受力钢筋直径的15 倍，且不大于300 mm。支座中心两侧，1/2 梁高的长度范围内，箍筋间距不应大于100 mm。每一箍筋一行上所箍的受拉钢筋不应多于5 根，受压钢筋不应多于3 根。承受扭矩作用的梁，箍筋应制成封闭式。

图4.1.8　箍筋形式

④ 架立钢筋。无受压钢筋的梁在其上部需配置架立钢筋，其作用是固定箍筋的正确位置，并与梁底纵向受拉钢筋形成钢筋骨架。

⑤ 纵向水平钢筋，沿梁肋高度的两侧，在箍筋外侧水平方向设置，以抵抗温度应力及混凝土收缩应力，同时与箍筋共同构成骨架以利于应力的传递。《铁路桥涵混凝土结构设计规范》地6.3.16 条规定：梁高大于1 m 时，在梁腹高度范围内应设置纵向水平钢筋，其间距为100～150 mm，直径不应小于8 mm。

为了不使钢筋锈蚀而影响构件的耐久性，并保证钢筋和混凝土很好地黏结在一起，必须设置混凝土保护层。《铁路桥涵混凝土结构设计规范》第6.3.2 条规定：钢筋混凝土结构最外层钢筋的净保护层厚度不应小于35 mm，并不宜大于50 mm；对于顶板有防水层及保护层的最外层钢筋净保护层厚度不应小于30 mm。

3. 主梁的横向连接

装配式T 梁通常均借助横隔梁和桥面板的接头使所有主梁连成整体。接头要有足够的强度，以保证结构的整体性，并使其在运营过程中不致因荷载反复作用和冲击作用而发生松动。常用的接头形式有以下几种：

① 焊接钢板接头。

钢板接头分别设在横隔梁靠近下缘的两侧和T 梁翼缘板处，端横隔梁的焊接钢板接头构造与中横隔梁相同，但由于在其外侧不好实施焊接，故焊接接头只设于内侧。相邻横隔梁之间的缝隙用水泥砂浆填满。

② 扣环接头。

这种接头现浇混凝土数量较多，接头施工后也不能立即承受荷载，施工较复杂，但强度可靠，整体性及耐久性好。

③ 桥面板的企口铰连接。

为了改善翼缘板的受力状态，可以用企口铰接的形式将悬臂板连接起来。

除了横隔梁和桥面板的接头外，还应该在桥梁的横桥向布置横向预应力钢筋，使梁联结更牢靠。如图4.1.9 为铁路单线简支T 梁桥的横截面图，截面由两片T 梁组成，T 梁高度为130 cm，翼缘板宽度为210 cm，梁肋宽度为21 cm，为了便于布置钢筋，梁肋设计为马蹄形，横隔梁宽94.5 cm，两横隔板之间间隙为10 cm。

图4.1.9　跨径12 m 铁路简支T 梁横截面图（单位：mm）