1、简支与连续梁桥设计方案对比实例概述摘 要：在进行方案比选中必须遵循安全、适用、经济、美观、环保等原则1，在城市桥梁设计中要特别注意美观、环保原则，根据以上原则，对某城市立交桥的匝道桥采用装配式预应力混凝土简支箱梁、装配式预应力混凝土简支 T 梁、等截面预应力混凝土连续梁桥等桥型进行分析比较,最后提出最佳推荐方案。 关键词:匝道桥梁; 方案; 桥型; 比选 中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号： 前言 随着桥梁理论的不断成熟，在桥梁设计中要求安全、适用、经济已经满足不了社会的需求，还要体现桥梁的美观和环保。由此，对于城市有限的建桥条件，根据侧重以上不同的设计原则，将有许多设计方案，
2、只有通过综合评价才能得出最完美的方案。 桥梁设计方案主要包括三部分：一是拟定桥梁图式；二是编制方案；三是技术经济。本文根据桥梁的设计原则，以某城市在建桥梁为工程背景，主要探讨了桥梁图式。 1.工程概况 某城市拟建一座立交桥，本桥为立交桥的匝道桥，根据交通和地理坏境的要求，本匝道桥采用单行 3 车道，行车道宽 11m，结构形式现浇混凝土连续箱梁，跨径：30+40+30 米，主梁形式为单箱双室，桥面板宽12.26m, 箱底宽 8m, 梁高 1.8m，主梁采用 C50 混凝土. 本桥处以丘陵地带，该地貌由第四纪冲积、冲洪积粘性土、砂性土构成上部土层， 主要设计指标2: (1)桥梁限界:人行步道 H2
3、.5 米；主路：侧向净距 0.75 米（当设计车速60Km/h） ；辅路：侧向净距 0.50 米（当设计车速60Km/h） ；(2)设计荷载:城-A 级的 1.3 倍设计;桥梁人行道荷载标准（局部构件）：人群荷载 5.0KN/m2。 (3)温度荷载:桥梁结构纵向计算时的均匀温度作用：升温按 30，降温按45。 (4)地震基本烈度:根据地质勘察报告，合肥地区抗震设防烈度为度，设计分组为第一组，设计地震作用按地震动峰值加速度 0.10g。 2.方案比选 2.1 方案概述 第一方案：装配式预应力混凝土简支箱梁桥，桥梁横纵断面见图 1 (a) 主梁横断面图(b) 桥梁立面图 图 1 方案一桥梁图 （1
4、）孔径布置：30m+40m+30m，全长 100.10 米,宽 26m。由于为简支箱梁桥，每跨之间还留有 5 厘米的伸缩缝。桥面设有 1.5的横坡。 （2） 主梁结构构造：全桥采用等截面箱梁组合梁。顶板厚度25cm，腹板厚度 30cm，底板厚度 25cm。翼缘根部 45cm，翼缘端部厚度22cm，箱梁宽度 3.20m。每跨设有 8 片箱梁，全桥共计 24 片箱梁。 （3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩） 。桥台采用埋置式轻型桥台。 （4）施工方案：全桥采用装配式施工方法。 装配式简支箱梁桥的特点3：简支箱形截面梁以其优良的力学特性具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明
5、确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。 第二方案：装配式预应力混凝土简支 T 梁，桥梁横纵断面见图 2。 (a) 主梁横断面图 (b) 桥梁立面图 图 2 方案二桥梁图 （1）孔径布置：30m+40m+30m，全长 100 米，宽 26m。由于为简支 T梁桥，每跨之间还留有 4 厘米的伸缩缝。桥面设有 1.5的横坡。 （2） 主梁结构构造：全桥采用等截面 T 型梁，主梁间距 2.10m。预制 T 梁宽为 1.8m，现浇湿接缝 0.40m，预制梁间的翼板和横隔板待 T 梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高
6、 2.30m，肋厚 0.20m，马蹄宽 0.40m，高 0.40m，T 梁翼缘端部厚 0.18m，翼缘根部厚 0.30m。横隔板间距为 6.5 米。每跨设有 12 片 T 梁，全桥共计 36 片 T 梁。 （3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩） 。桥台采用埋置式轻型桥台。 （4）施工方案：全桥采用装配式施工方法 装配式预应力混凝土简支 T 梁桥的特点：预应力混凝土 T 形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。但 T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从 16m 到 50m 跨径，大多都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T 形梁。预应力体系采用钢
7、绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号 4060 号；T 形梁的翼缘板加宽，25m 是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工形梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。其最大跨径以不超过 50m 为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于 50m 跨径以选择箱形截面为宜。 第三方案：等截面预应力混凝土连续梁桥，桥梁横纵断面见图 3。 (a) 主梁横断面图(b) 桥梁立面图 图 3 方案三桥梁图 （1）孔径布置：30m+40m+30m,全长 100.00m，宽
8、26m.桥面设有1.5的横坡。 （2）主梁结构构造：上部结构为等截面箱梁。采用双幅分离的的单箱双室形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。 （3）下部构造：上、下行桥的桥墩采用双柱式实体墩，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为方形实体墩。 （4）施工方案：全桥采用整体施工法。 等截面预应力混凝土连续梁桥：两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少。连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土
9、连续梁桥是其主要结构形式，它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在30-120m 跨度内常是桥型方案比选的优胜者。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。 2.2 方案评选 方案对比表表 1 桥型方案 第一方案：装配式预应力混凝土简支箱梁桥 第二方案：装配式预应力混凝土简支 T 梁 第三方案：等截面预应力混凝土连续梁桥 使用性能 建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。 建筑高度较低，易保养和维护；抗震能力差。 行车平顺舒；抗震能力强。建筑高度较高，不易维护 受力性能 受力明确 受力明确 桥墩处出
10、现负弯矩，使主梁弯矩进一步减小；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；对基础要求较高。 经济性 等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。 等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。 采用连续梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用 美观性 构造简单，线形简洁美观 构造简单，线形简洁美观 构造简单，线形简洁美观 施工方面 桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。 桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低
11、成本。 由于连续体系梁桥与简支体系梁桥受力差别很大，故他们的施工方式大不相同。目前所用的施工方式大致可分为逐孔施工、分节段施工法和顶推施工法。由于在高空作业，施工危险度高。 适用性 适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。 适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。 对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。 3 结论： 经反复比较，箱型截面较之 T 形截面梁桥扭刚度大，受力性能好。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，节省材料
12、，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少。并考虑到本桥梁与铜陵路立交，箱型梁桥给人的视觉要明显好与 T 型梁桥，有利于桥下行车安全。最终选择第三方案作为本次设计的推荐方案。 参考文献 1 姚玲森 主编.桥梁工程(上).人民交通出版社，2008.7. 2 中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范，JTG D60-2004，人民交通出版社，2004。 3 李乔等主编，桥梁工程第二分册-混凝土桥，西南交通大学出版社，2002.1. 4 范立础 主编.预应力混凝土连续梁桥.人民交通出版社，1988.8. 5 徐岳、王亚君、万振江编著预应力混凝土连续梁桥设计 ，人民交通出版社，2000.5.
