1、大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计【摘要】随着桥梁工程的发展，桥梁施工所能采用的工艺也越来越多。文章对大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计进行分析，具有一定的借鉴意义。 【关键词】大跨度；预应力混凝土；连续梁桥结构；设计 中图分类号：S611 文献标识码： A 前言 文章对预应力混凝土的概念进行了介绍，对大跨度预应力混凝土连续梁桥的设计内容及步骤进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对大跨度预应力混凝土连续梁桥的具体设计进行了探讨。 二、预应力混凝土的概念预应力混凝土就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混
2、凝土结构。而预应力混凝土连续梁桥预应力设计是主桥上部结构设计的重要组成部分。如果预应力设计恰当，不仅能使结构的跨越能力大幅提高，使工程质量提高，而且可大幅度减轻结构自重，使结构变得美观轻巧，从而节约大量钢材和混凝土4。反之，如果预应力设计不恰当，不仅浪费材料，而且会造成混凝土箱梁开裂，甚至破坏的严重后果，因此预应力设计问题对于工程实际意义重大。 三、大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计资料 1.技术标准 （1）标准跨径：23+35+23m；（2）桥面宽度：净 7+20.5m，共8m；（3）桥梁横坡：1.5%；（4）设计荷载：公路-级；两侧栏杆重量分别为 6kN/m。 2.材料及特性 （1）材料及
3、特性 1）混凝土：C50 混凝土。立柱、盖梁及桥头搭板采用 C30 混凝土，基桩采用 C25 混凝土。桥面铺装层采用 10cm 厚 C50 混凝土。2）钢绞线：采用符合 GB/T5224-1995 技术标准的 1860 级高强低松弛 15.20 钢绞线，抗拉强度标准值，弹性模量。3）普通钢筋：采用符合新规范的R235,HRB335 钢筋。凡钢筋直径12 毫米者，采用 HRB335（20MnSi）热轧螺纹钢；凡钢筋直径12 毫米者，采用 R235 钢。4）钢板应符合GB70088 规定的 Q235 钢板。5）材料容重：钢筋混凝土 =26kN/m3,钢板容重 =78.5kN/m3。以上各种材料特性
4、参数值参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD62-2004） 。 （2）锚具：YM15-7，YM15-9 3.施工工艺 上部结构采用整体现浇施工，预应力采用后张法施工，利用满堂支架，泵送现浇混凝土施工，预留预应力钢丝孔道，由 =90mm 和9019mm 的预埋波纹管形成。施工工序：1）施工临时支座并固结，进行主梁的布置，整体对称平衡浇筑混凝土；2）进行桥面铺装，包括桥面板的铺装和防撞护栏的设置；3）拟定十年的收缩徐变的影响。 4.设计依据 （1） 公路工程技术标准 （JTGB01-2003） ； （2） 公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004） ； 四、大跨度预应力混
5、凝土连续梁桥的设计内容及步骤 1.预应力混凝土连续梁桥设计的内容。 荷载。施工时的荷载条件中，预应力荷载应按扣除第一批预应力损失后的有效应力来确定；其他荷载应根据施工阶段可能的最不利荷载情况来定。而施工时的支撑条件应考虑施工方案的具体情况来定，模板周转情况影响施工阶段的结构分析模型的支撑条件与荷载条件的选取。 最大抗弯承载力包络 图(kNn1) 最小抗弯承载力包络图(kN.In) 极限设计。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计，计算时要考虑预应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋，提高结构在地震作用下的延性和能量吸收，可有效分散受拉区裂缝，改善结构的受力性能。对
6、无粘编者按预应力砼连续结构作补充设计，选取合适的荷载效应值与材料参数，验算抵抗预应力筋失效时连续倒塌所需的非预应力筋用量。2.预应力混凝土连续梁桥设计的步骤。 进行结构布置，选取恰当的力学模型。 根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。 计算模型图 主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。 进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。 按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极
7、限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。 五、大跨度预应力混凝土连续梁桥的具体设计 1.桥梁跨径布置 预应力混凝土连续梁桥的边跨与主跨比选用是否恰当直接影响到结构受力的合理性。若边跨太大，则边跨支架现浇梁段长度偏长，施工时要防止支架不均匀沉降。边路一长其整体刚度偏小，在恒载与活载作用下，现浇段会出现较大的主拉应力，容易发生混凝土开裂；当在边跨加载时对中跨箱梁的受力不利。若边跨与中跨之比过小，则边跨支点可能会出现负反力，使得边墩与边跨受力不合理。 2.箱梁断面尺寸拟定 自大吨位锚具、1860MPa
8、钢绞线和高强度混凝土在大跨径预应力混凝土桥梁中采用以来，箱梁的自重大大减轻，使得上部结构有条件向轻型化方向发展。现行公路桥梁设计规范是采用极限状态设计的，结构均应通过承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。除此，对构造上及施工工艺方面的要求必须得到满足。 通过以上分析，并考虑纵、横、竖三向预应力钢束的布置等因素，本桥箱梁横断面主要尺寸确定情况如下：悬臂长度取为 325m，腹板外侧至箱梁中心线距离为 5625m；支点附近底板厚度取为 100cm，为跨径的(1135)，支点底板厚度取为 120cm，顶板厚度取为 60cm；跨中顶、底板厚度为常用的 28cm 和 30cm；跨中腹板厚 50cm，在
9、跨径的 38 处向支点方向变化到 65cm，再在约跨径的 110 处向支点方向变化到 85cm。具体尺寸如下图所示。 箱梁横断面图( 单位：cm) 3.出现剪切裂缝的预应力混凝土箱梁桥中，发现这样一个共同点，就是在纵向预应力钢束布置时往往偏重施工方便的要求，而忽视了对腹板下弯束和边跨现浇箱梁端部一定范围内腹板弯起束的有效利用问题。实际上箱梁腹板由竖向预应力钢筋长度一般较短，钢筋的张拉伸长量较小，施工时若发生少量的压缩变形，将会产生较大的预应力损失；加上锚固系统和施工操作上的问题，一般很难保证设计所要求的预应力度。从对竖向预应力的敏感性分析来看，若箱梁断面尺寸偏小一点，一旦竖向预应力不到位，则结
10、构的主拉应力将超过规范的许可值，从而使结构应力处于不利状态。 4.预应力储备 由于理论计算模式和计算结果往往与工程实际情况存在差异，加上一些在设计时难以计入的因素，因此在设计过程中，有必要考虑结构各个截面的应力要有一定的安全储备，即对使用荷载作用下截面的正应力和混凝土主拉应力，提供一定的应力储备，以便在设计上带来可靠保证。5.要重视温度应力 计算表明桥面局部升温或降温将会在结构中引起较大的内力变化，虽然这部分内力不是永久的，但却是不可避免的。若考虑不当，温度应力会造成支点附近和跨中断面的裂缝。即使这些细微裂缝不至于影响结构的正常使用，但设计时必须给予重视。除了对这些截面进行必要的应力验算满足规
11、范要求外，有必要采取一些构造措施，如在验算截面附近布置一定数量的非预应力钢筋，使得温度应力分布均匀，控制温度裂缝的产生或发展。 结束语 大跨度预应力混凝土连续梁桥设计是一项精细化的工程，对于工程施工工艺要求比较多，对施工队伍有一定的要求，这一点需要引起重视。这样才能保证工程的质量。 参考文献1冯伟琳.预应力混凝土连续梁桥施工控制研究D.硕士学位论文，2007， （5）.2蒋久念.大跨连续梁式桥的悬臂施工J.科技经济市场，2006， （7）.3刘德柱，王鹏，周静波.南太湖大桥主梁悬臂悬浇施工技术J.桥梁建设，2007， （5）.4魏安清.悬臂施工悬臂设计与施工技术J.北方交通，2007， （8）.
