预应力混凝土连续梁桥的设计研究
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作者: 靳国珍
摘 要 预应力混凝土连续桥是一种在当今应用很广泛的一种预应力桥，当然在这领域研究者也很多，本文着重从大处着眼，来介绍这种梁。从梁的材料到梁的
施工工艺，从梁的整体尺寸到细部尺寸。以及梁的外观设计都有个简单的描述，虽然不多但涉及的面很广。
关键词 预应力；墩台；尺寸；梁；施工工艺
预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。目前，我国已建成许多有代表性的大跨径公路和城市预应力混凝土连续梁。
1.设计资料
1.1 技术标准
1）标准跨径：23+35+23m；2）桥面宽度：净7+2×0.5m，共8m；3）桥梁横坡：1.5%；4）设计荷载：公路-Ⅱ级；两侧栏杆重量分别为6kN/m。
1.2 材料及特性
1.2.1 材料及特性 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/T 5224-1995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GB700－88规定的Q235钢板。5）材料容重：钢筋混凝土γ=26kN/m3,钢板容重γ=78.5kN/m3。
以上各种材料特性参数值参见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）。
1.2.2 锚具：YM15-7，YM15-9
1.3 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Φ=90mm和90×19mm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。
1.4 设计依据
（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；
（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
2.总体布置和结构尺寸
2.1 桥孔分跨
桥孔分跨往往要受到地质水文条件，通航要求及墩台、基础以及支座构造，力学要求，美学要求等的影响。若采用三跨或四跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的0.5～0.8 倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。本次设计桥梁为三跨连续梁，跨度组合为：23+35+23m,基本符合以上原理要求。
2.2 截面形式
等截面连续梁 超静定结构的连续梁在恒载和活载作用下，支点截面负弯矩一般比跨中截面正弯矩大，但跨径不大时这个差值不是很大，可以考虑采用等截面形式，采取一定的构造措施予以调节，从而简化了主梁的构造使施工变得快捷。此外采用有支架施工，逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采用等截面布置。本设计中采用悬臂现浇整体现浇施工方法，所以采用等截面的梁。
2.3 主梁高度
预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与起跨径之比通常在1/15～1/25之间，标准设计中，高跨比约在1/18～1/19，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。可以节省预应力钢束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根据桥下通车线路情况，并且为达到美观的效果，取梁高为1.9m，高跨比位于1/15～1/25之间，符合要求。结合以上叙述，本设计中采用1.9m等截面梁。
2.4 细部尺寸
2.4.1 顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位，其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板要承受很大的压应力，墩顶处底板为梁高的1/10～1/12，跨中处底板一般为20～25cm，底板厚最小应有12cm。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本设计中采用双面配筋，在支点处设成实心箱型截面,且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在跨中厚20cm，支点附近40cm，顶板厚度设计为20cm。
2.4.2 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：1）腹板内无预应力筋时，采用20cm；2）腹板内有预应力筋管道时，采用25～30cm；3）腹板内有锚头时，采用25～30cm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用30～60cm，甚至可达1m 左右。本设计支座处腹板厚取60cm.，跨中腹板厚取40cm。
2.4.3 梗腋 在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。本设计中，根据箱室的外形设置了1：4形式的上部梗腋，宽20cm，长80cm，而下部采用1：2的梗腋。
2.3.4 悬臂 顶板两侧悬臂板的长度对活载弯矩数值影响不大，但恒载及人群荷载弯矩随悬臂长度几乎成平方关系增加，故悬臂长一般不大于5m，大于3m时要布置横向预应力筋。单箱单室截面悬臂长b与（1.8～2b）之比为1：（2.5～3.0）时横向受力状态较好，所以此处臂板长取1.8m.
3.结语
预应力混凝土连续梁桥在我国的发展与应用虽然只有20余年历史，但如今在公路、城市道路和铁路建设中广泛采用。目前我国无论在设计、施工、预应力材料和设备上都取得了很大进步和一定成就，然而与国际先进水平仍存在一定差距。今天我们需要不断地总结经验、吸取教训，在设计理论、设计规范、预应力材料和施工技术上不断完善、不断发展、勇于创新。相信通过共同努力，在21世纪一定能将我国预应力混凝土梁桥的设计、施工水平推向更新的高度。
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