浅谈城市中小跨径连续刚构桥设计.doc

1、浅谈城市中小跨径连续刚构桥设计摘要：以某城市中小跨径连续刚构桥为例，简要介绍该类桥的主梁构造、下部结构，并对连续刚构桥进行结构计算分析，为同类桥梁设计积累参考价值。 关键词；连续刚构梁桥；主梁构造；下部结构 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号： 引 言 连续刚构桥是在 T 形刚构桥的基础上，将主梁做成连续体与墩身固结而成的。与 T 行刚构桥相比，梁体连续使跨中产生正弯矩，削弱了悬臂根部的负弯矩，梁中内力分布更趋合理，在荷载作用下，结构竖向变形（挠度、转角）是连续的，其总体刚度好，亦可省去常规连续梁墩梁临时锚固措施和中支点大型盆式支座养护等昂贵费用，连续刚构桥具有跨越能力大，平顺度

2、好。目前不仅是公路大跨径桥梁形式之一，也开始广泛运用于城市中小跨度梁桥。 本文主要以某市政道路中临水桥为例，简要介绍一下城市中小跨径连续刚构梁桥的设计。 工程概况 临水桥为某城市主干道上的市政桥梁，跨越苕溪河。苕溪河无通航要求，河宽约 100 米,桥梁跨度布置为（30+45+30）m，其设计荷载：城-A 级，人群荷载 3.5KN/m2，平面位于直线范围内。 主梁构造 3.1 箱梁主要尺寸 1）连续刚构上部结构为单箱多室预应力混凝土箱梁，采用纵向预应力混凝土结构；桥梁横坡采用变腹板高度形成。 2）顶宽 29.8m，边、中腹板分别采用斜、直腹。板底宽24.09624.7m，悬臂长 2.3m，悬臂端

3、部高 20cm，根部高 50cm；箱梁高：跨中及边跨支点为 1.5 m（见图 1） ，为主跨跨径的 1/30；墩支点梁高为2.5m，为主跨跨径的 1/18。顶板厚为 25 cm，底板厚由根部的 70cm 变至跨中的 25 cm，腹板宽由根部的 100 cm 变至跨中的 45cm。梁高采用二次抛物线变化。桥梁横坡采用变腹板高度形成。 3.2 预应力体系 1）主梁按单向预应力设计。纵向预应力采用 15-16 和 15-12 的钢绞线，塑料波纹管成孔，采用梁端张拉，锚具参考 OVM 群锚体系。 2）本设计中钢束引申量计算中的相关参数为：管道摩擦系数=0.17，管道偏差系数 k=0.0015，一端锚具

4、变形钢束回缩值取 6mm，钢束松弛系数取 0.3.有效预应力按 0.65fpk 控制。 图 1 箱梁尺寸示意图 4 下部结构 桥墩采用柱式墩。墩柱采用变截面墩身，墩顶 1.5m 高度范围内自下向上从直径 1.2m 直线变化到 1.5m，其余部分均为 1.2m。桥墩和主梁均在箱梁腹板对应位置固结，横桥向共计 8 个。墩柱下部设 150cm 钢套筒，以满足结构自由长度的需要。套筒需埋入河床以下 600cm，且高出河床 50cm。钢套筒和墩柱之间的空隙采用橡胶、泡沫等弹性材料填充。箱梁下部结构示意图见图 2。 图 2 下部结构示意图 5 施工要点 1）箱梁采用满堂支架现场浇注施工，预应力混凝土连续箱

5、梁除为抵消支架弹性变形而设置的预拱外，支架不另设预拱。浇注混凝土前对支架进行等载预压，以消除支架的非弹性变形，预压期不小于 7 天。支架基础必须进行加固以减小施工过程中的沉降量。 2）箱梁混凝土可水平分层一次浇注完成（此方案内模一次安装） ，亦可水平分层两次浇注（此方案内模两次安装） 。分层一次浇注时，第一次浇注底板、腹板混凝土，在腹板混凝土初凝前第二次浇注顶板混凝土，并对腹板混凝土进行二次振捣，此方案要求混凝土具有足够的初凝时间。否则应采用两次浇注，采用两次浇注时接缝面设置在内上倒角下端，在第一次浇注的混凝土强度达到 2.5MPa 后，对第一次浇注混凝土表面凿毛并冲洗干净，然后再浇注顶板混凝

6、土。纵向采用逐孔分次浇注，每次浇注的施工缝设置应严格按箱梁施工流程图所示要求进行，施工缝应严格凿毛并冲洗干净。同一次浇注时应从跨中向墩顶方向浇注，最后浇注墩顶两侧各 3m 左右或纵向施工缝 3m 左右范围内梁段及横隔梁，以防止在浇注过程中墩顶位置及施工缝位置出现竖向裂缝。 3）施工时如在箱梁顶板设置人孔时，其位置宜选在 L/8L/4 范围内，其尺寸顺桥向不应大于 1m,横桥向不应大于 0.8m,四角应设 0.20.2m 倒角,并布置直径 12mm 倒角钢筋。箱梁施工完成后应及时复原结构钢筋并立模浇筑封孔混凝土。 4）为防止混凝土裂缝和边棱破损，并满足局部强度要求，混凝土强度达到 2.5MPa

7、时方可拆除侧模。在箱梁预应力张拉完毕、压浆强度形成后才能拆除支架和底模。拆除支架时应自上向下从跨中向两边对称均衡卸落， 5）张拉预应力要在混凝土强度达到设计强度的 90以后进行，张拉需上下左右均匀对称进行。 6）预应力管道应在张拉后 24 小时内压浆，要求管道压浆密实，水灰比不大于 0.4，不允许掺氯盐、铝粉，可掺入减水剂和膨涨剂，其掺量由试验决定，减小了水灰比和水泥浆的收缩，提高了水泥浆的流动度，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高了硬化浆体的强度，压浆强度等级为 C40。 7）压浆前应用压缩空气或高压水清除管道内杂质，然后压浆。压浆排气管出口在压浆过程及浆体初凝前应高于管道不小

8、于 50cm。 8）施工缝附近的腹板混凝土一定要加强振捣，以防止张拉腹板预应力钢束时锚后混凝土崩裂。 9）根据地勘资料该桥钻孔桩施工宜采用反循环施工工艺，以保证清孔干净，同时应注意泥浆稠度、泥浆比重，以防孔壁坍塌影响桩身完整性。 6 结构计算 连续刚构按平面杆系采用同济大学平面杆系程序桥梁博士 V3.3建立全桥离散化单元模型计算，桥面板按单向板和悬壁板计算。主梁按部分预应力 A 类构件设计。 图 3 全桥离散化单元模型示意图 6.1 设计作用 6.1.1 永久作用 沥青混凝土容重：24kN/m3； 主梁混凝土容重：26kN/m3； 钢材容重：78.5kN/m3； 基础相对变位：主墩按 1cm

9、考虑，桥台处 0.5cm； 混凝土收缩徐变作用：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 规定计算。 6.1.2 可变作用 汽车荷载：城-A 级，桥梁按 6 车道考虑，折减系数为 0.55，并考虑横向偏载系数 1.15；人群荷载按 3.5KN/m2；汽车荷载制动力和冲击力、温度、支座摩阻力、风荷载：按公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）相关规定计算。 6.2 结构设计主要计算结果 1）持久状况正常使用极限状态计算下，按短期效应组合梁截面最小压应力上缘为 0.46MPa，下缘为 2.45MPa，均大于-0.7ftk=-1.855MPa，满足规范要求；

10、短期效应组合，主拉应力最大值为-0.62MPa，大于 0.5ftk=-1.325MPa 满足规范要求。 2）持久状况应力计算，取标准组合，主梁正截面最大压应力上缘为13.88MPa，下缘为 10.28MPa，小于 0.5fck=16.2MPa，满足规范要求；主梁最大压应力为 14.34MPa，小于 0.6fck=19.44MPa，满足规范要求。 3）施工节段最大压应力为 10.2MPa，小于 0.7fck=20.72MPa，施工阶段满足规范要求。 4）考虑挠度长期增长的活载作用下最大静挠度为 8.0mm。小于挠度限制 45000/600=75mm，满足规范要求； 5）承载能力极限状态下箱梁最大

11、弯矩大于其对应抗力，箱梁最小弯矩大于其对应抗力，满足规范要求。 6）桥墩在承载能力极限状态下抗力满足要；在正常使用极限状态下最大裂缝为 0.08mm,小于 0.20mm。 结语 本文以某市政桥梁为例，简要介绍城市中小跨径连续刚构桥的构造、设计与计算及施工四大方面，希望对类似桥梁的设计有一定的参考价值。参考文献： 1 中华人民共和国交通部部标准，公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)J.2004 2 中华人民共和国行业标准,城市桥梁设计规范 CJJ 11-2011 J.2011 3 中华人民共和国行业标准,城市桥梁抗震设计规范(CJJ 166-2011) J.2011 4 中华人民共和国交通部部标准,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）J.2004 5 中华人民共和国交通部部标准,公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007) J.2007 6 中华人民共和国行业标准,城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ2-2008）J. 2008 7 徐岳、王亚君、万振江,预应力混凝土连续梁梁桥设计J.人民交通出版社.2000 8 周水兴、向中富,桥梁工程J.重庆大学出版社.2001 9 邵旭东、程翔云、李立峰,桥梁设计与计算J.人民交通出版社.2007