1、1预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的研究摘要：针对常用的先简支后连续梁桥的施工不足，本文提出了一种新型的梁桥转换结构，即预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构形式，并提出了预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构两阶段计算方法及注意事项。该结构具有自重轻，结构受力合理，施工方便，整体性好，总体造价低等优点。 关键词：预应力钢筋砼箱梁；密肋板，空心叠合梁；现浇装配整体式结构；特点和优势； Abstract: The first simply supported continuous beam bridge construction, the paper proposes a new girder bridge
2、 converter structure that the prestressed reinforced concrete ribbed hollow the superimposed box girder structure in the form, and prestressed reinforcement the two-stage concrete ribbed hollow the superimposed box girder structure calculation methods and precautions. The structure has a light weigh
3、t, force structure, convenient construction, good integrity, low overall cost.Key words: prestressed reinforced concrete box girder; ribbed plate, hollow composite beam; cast-in-place prefabricated structure; characteristics and advantages; 2中图分类号：TU45 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02 0 概述 随着
4、梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的桥型，既先简支后连续梁桥应运而生。先简支后连续预应力混凝土梁采用了先按简支梁规模化预制，再现浇梁间湿接缝、张拉负弯矩预应力束进行体系转换，最后进行桥面铺装的施工工艺，比满堂支架、悬臂浇筑等其他施工方法要简单方便；同时预制梁的施工质量也有保证，行车平稳，刚度大，结构受力合理，因而广泛应用于高等级公路。 目前，常用的先简支后连续梁桥的施工工艺是： （1） 、按照后张法预应力砼施工工艺预制 T 梁，吊装 T 梁的时候，设置临时支座，按简支梁安装方法安装就位，并在连续墩上设置永久盆式支座。 （2） 、待一联吊装完毕后，进行墩顶两侧第 2 道横隔板之间的横隔板
5、、湿接缝和接头的施工，并设置二期预应力束。 （3） 、接缝混凝土强度达到设计要求时，进行联系端第二期预应力束的张拉和灌浆。 （4） 、灌浆强度达到要求后，逐步均匀卸落临时支座，使盆式支座受力，完成简支梁转换成连续梁。 （5） 、浇筑剩余横隔梁、湿接缝，达到设计强度时进行二期预应力束的张拉和灌浆。 3（6） 、浇筑桥面铺装混凝土，完成桥梁施工。 从上面的施工工艺可以看出，采用预制 T 梁来进行体系转换，其施工工艺还是比较复杂的，而且预制 T 梁自重大（30m 跨径的 T 梁，中跨重900KN，边跨重 130KN） ，吊装（必须采用架桥机）和运输都不方便，同时，其整体的连接也只是通过横隔梁、湿接缝
6、、接头和桥面铺装来实现的，其整体性与现浇连续梁桥相比还是有一段的差距的。所以，在先简支后连续梁式桥中，研究开发新型的转换结构体系是十分急需的。 本文作者经过多年的研究，在钢筋砼密肋空心楼盖研究（该项研究成果已获得湖南省 2009 年度技术发明一等奖）的基础上，提出了一种预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构形式，该种叠合式箱梁，通过预制一种预应力钢筋砼双向带肋空心板梁做简支梁模，其吊装就位后，就自动成为纵、横向肋梁和面板的模板，然后利用现浇的纵、横向肋梁和桥面混凝土将全桥连为整体，完成由简支梁向连续梁的转换，构成现浇装配整体式箱形梁桥。该种现浇装配整体式结构，与采用预制 T 梁来进行体系转换相比，
7、具有自重轻，结构受力合理，施工方便，整体性好，总体造价低等优点，其市场前景广阔，经济、社会效益十分巨大。 1 预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构形式 预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构形式如图 1-1 所示它由若干片预制的先张法预应力钢筋砼带肋空心板梁 1 组成，其中预制的先张法预应力钢筋砼带肋空心板梁 1 包括预应力底板 4、侧壁 5 和面板 6，薄壁空心盒子 7 等间距地嵌于底板 4、侧壁 5 和面板 6 之间，所述的底板 4 两4侧留有翼缘 8，横向在两个薄壁空心盒子 7 之间留有肋槽 9。底板 4 中除配有预应力钢筋 10 外，为保证翼缘 8 的强度和方正，还配有构造钢筋11，侧壁 5
8、 中配有腰筋 12 和箍筋 13，其中钢筋 13 伸出面板顶面不小于10d(此处为箍筋直径)，同时，为保证预制带肋空心板梁受压区的有效高度，在面板 6 中配有受压钢筋 14。施工时，首先将预制的先张法预应力钢筋砼双向带肋空心板梁 1 吊装就位后，就自动成为纵、横向肋梁 2和面板 3 的模板，然后利用现浇的纵、横向肋梁和桥面板混凝土将全桥连为整体，并完成体系转换，构成现浇装配整体式箱形梁桥。其中预制的先张法预应力钢筋砼带肋空心板梁构造形式如图 1-2 所示，包括预应力底板 1、侧壁 2 和面板 3，薄壁空心盒子 4 等间距地嵌于底板 1、侧壁2 和面板 3 之间，所述的底板 1 两侧留有翼缘 5
9、，横向在两个薄壁空心盒子 4 之间留有肋槽 6。底板 1 中除配有预应力钢筋 7 外，为保证翼缘 5 的强度和方正，还配有构造钢筋 8，侧壁 2 中配有腰筋 9 和箍筋 10，其中钢筋 10 伸出面板顶面不小于 10d(此处为箍筋直径)，同时，为保证预制带肋空心板梁受压区的有效高度，在面板 3 中配有受压钢筋 11。施工时，首先将预制的先张法预应力钢筋砼双向带肋空心板梁吊装就位后，就自动成为纵、横向肋梁和桥面板的模板，然后利用现浇的纵、横向肋梁和桥面板混凝土将全桥连为整体，构成如图 1-1 所示的现浇装配整体式箱形梁桥。 图 1-1 2 预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构计算 5预应力钢筋砼密
10、肋空心叠合箱梁从其结构形式可知，属于两阶段受力组合构件，因此，其结构计算也需分两阶段进行。 2.1 施工阶段的结构计算 预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁在施工阶段是不加支撑的，其施工阶段的恒载和施工荷载是全部由预制的先张法预应力钢筋砼双向带肋空心板来承受的，因此预制带肋空心板梁在施工阶段的极限承载能力状态需按简支梁进行正截面抗弯承载力和斜截面承载力计算两个方面内容的结构计算。具体计算方法应按公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTG D622004）第 8.1 节 组合式受弯构件的规定和计算公式进行。但在计算时，应注意以下几点： （1）预制带肋空心板梁的计算截面应按有效截面计算，即在计算受压区高度时
11、，其有效截面尺寸应扣除横向肋槽上面的孔洞部分。 （2）当计算出的受压区高度的不够是，应在受压区设置足够的抗压钢筋进行补强。 （3）底板预应力钢筋设置除应满足施工阶段的承载力外，还应满足使用阶段（即叠合后）的承载力计算。 2.2 使用阶段的结构计算 从预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的结构形式可以看出，由于其叠合过程是通过后浇纵、横双向肋梁和面板砼来完成的，且在预制板梁的每个叠合面上都预留有连接钢筋伸入后浇砼中，因此其叠合后的整体性是没用问题的。所以，若忽略填充块的抗力作用，此二次受力构件就等同目前典型的现浇单向密肋板，具体计算方法就可按公路钢筋混凝土6及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG G）D6
12、2-2004 及混凝土结构设计规范GB50010-2004 中相关内容进行。但在计算时，应注意以下两点： 正截面抗弯承载力计算时，一是公式中的 h0 应以叠合后整体的有效高度 h0代替，二是受压区的砼抗压强度设计值 fcd 应按后浇砼强度等级确定。 斜截面承载力计算时，一是计算斜截面内砼和箍筋共同抗剪承载力设计值 Vcs 时，如现浇砼与预制构件的砼强度等级不同，一班岗取两者较低者，但不低于预制构件的抗剪承载力设计值。二是预应力砼叠合构件不考虑预应力对抗剪承载力的有利影响。 3 预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁的特点和优势 本预应力钢筋混凝土密肋空心叠合箱梁与采用预制 T 梁来进行体系转换的先简支后
13、连续梁桥相比，具有以下特点和优势： （1） 、本预应力钢筋混凝土密肋空心叠合箱梁采用预制预应力钢筋砼双向带肋空心板梁做简支梁模，自重轻，便于运输和吊装，同时降低了桥梁的自重，节约了桥梁下部结构的工程费用。 （2） 、本预应力钢筋砼密肋空心叠合箱梁采用双向密肋空心板的结构形式，将桥面铺装和后浇砼肋梁、面板合二为一，即节约了工程成本，又提高了桥梁的整体性和抗裂性，降低了桥面的养护费用。 （3） 、本预制预应力钢筋砼双向带肋空心板梁采用的先张法施工工艺，与后张法预制 T 梁相比，其预应力张拉的施工工艺简单、可靠。 （4） 、采用预制预应力钢筋砼双向带肋空心板梁做简支梁模，由于纵横双向肋梁的作用，其整
14、体性和连续性都有可靠保证，同时，其支座7处即可铰接形成连续梁桥，又开固结形成连续刚构桥。便于桥梁设计方案的优化选择。 （5） 、采用预制预应力钢筋砼双向带肋空心板梁做简支梁模，其底板平整美观，同时还简化了临时支座的设置。 （6） 、由于本预制预应力钢筋砼双向带肋空心板梁的自重轻，便于运输和吊装，因而可集中大型化、工厂化生产，这样，即减少了施工单位预制梁场的建设投入，又易于保证预制构件的生产质量。 4 结束语 在公路建设工程中，桥梁是最重要的标志性工程项目，特别是在 山区高速公路建设中，桥梁所占投资比例高达 25%以上，以云南省大 丽高速公路为例，该项目建设总里程 257 公里，其中主线长 19
15、0 公里， 同步建设连接线 67 公里。全线共有特大桥 16 座，大桥 185 座，中小桥 213 座，单幅全长 97.728 公里，桥梁所占投资比例高达 30%以上，其 桥梁设计质量已经成为设计成功与否的关键因素之一。因此，在桥梁 结构设计中，尽量采用预制安装的标准化、定型化结构，优先采用先 简支后连续的结构形式已是基本的设计原则和发展趋势。 因此，本文提出的预应力钢筋混凝土密肋空心叠合箱梁不仅符 8合当今桥梁设计的基本原则和发展趋势，而且，与目前常用的以预制 预应力混凝土 T 梁先简支后连续梁式桥相比，不仅自重轻，施工简便， 造价低，而且结构整体性更好，刚度更大，结构受力更加合理。因此，
16、其产品应用产业化前景是非常光明的，市场是十分庞大的，以我国在 “十一、五”期间，年平均建成高速公路 5000km，每 km 高速公路投 资平均按 6000 万元，桥梁所占比例平均按 20%计算，其年工程建设 费用达 600 亿之巨，这还不包括城市交通建设和二级公路建设之中的 桥梁建设投资。如其中 20%能采用预应力钢筋混凝土密肋空心叠合箱 梁，其工程造价仅按节约 5%计算，每年可节约直接投资 6 亿元以上，其经济、社会效益是十分巨大的。同时，由于预应力钢筋混凝土密肋 空心叠合箱梁具有的技术经济优势，通过实际施工中的不断完善，将 大大提高我国桥梁的设计和施工水平，使之在海外公路工程竞标中处 9于有利地位。
