預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)研究

靳國(guó)珍

摘 要 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋是一種在當(dāng)今應(yīng)用很廣泛的一種預(yù)應(yīng)力橋，當(dāng)然在這領(lǐng)域研究者也很多，本文著重從大處著眼，來(lái)介紹這種梁。從梁的材料到梁的

施工工藝，從梁的整體尺寸到細(xì)部尺寸。以及梁的外觀設(shè)計(jì)都有個(gè)簡(jiǎn)單的描述，雖然不多但涉及的面很廣。

關(guān)鍵詞 預(yù)應(yīng)力；墩臺(tái)；尺寸；梁；施工工藝

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。加上這種橋型的設(shè)計(jì)施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護(hù)工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛采用。目前，我國(guó)已建成許多有代表性的大跨徑公路和城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。

1.設(shè)計(jì)資料

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1）標(biāo)準(zhǔn)跨徑：23+35+23m；2）橋面寬度：凈7+2×0.5m，共8m；3）橋梁橫坡：1.5%；4）設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅱ級(jí)；兩側(cè)欄桿重量分別為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、蓋梁及橋頭搭板采用C30混凝土，基樁采用C25混凝土。橋面鋪裝層采用10cm厚C50混凝土。2）鋼絞線：采用符合GB/T 5224-1995技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的1860級(jí)高強(qiáng)低松弛15.20鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，彈性模量。3）普通鋼筋：采用符合新規(guī)范的R235,HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑≥12毫米者，采用HRB335（20MnSi）熱軋螺紋鋼；凡鋼筋直徑<12毫米者，采用R235鋼。4）鋼板應(yīng)符合GB700－88規(guī)定的Q235鋼板。5）材料容重：鋼筋混凝土γ=26kN/m3,鋼板容重γ=78.5kN/m3。

以上各種材料特性參數(shù)值參見(jiàn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）。

1.2.2 錨具：YM15-7，YM15-9

1.3 施工工藝

上部結(jié)構(gòu)采用整體現(xiàn)澆施工，預(yù)應(yīng)力采用后張法施工，利用滿堂支架，泵送現(xiàn)澆混凝土施工，預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼絲孔道，由Φ=90mm和90×19mm的預(yù)埋波紋管形成。施工工序：1）施工臨時(shí)支座并固結(jié)，進(jìn)行主梁的布置，整體對(duì)稱平衡澆筑混凝土；2）進(jìn)行橋面鋪裝，包括橋面板的鋪裝和防撞護(hù)欄的設(shè)置；3）擬定十年的收縮徐變的影響。

1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）；

（2）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；

2.總體布置和結(jié)構(gòu)尺寸

2.1 橋孔分跨

橋孔分跨往往要受到地質(zhì)水文條件，通航要求及墩臺(tái)、基礎(chǔ)以及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等的影響。若采用三跨或四跨不等的橋孔布置，一般邊跨長(zhǎng)度可取為中跨的0.5～0.8 倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，此外，邊跨跨長(zhǎng)與中跨跨長(zhǎng)之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的橋梁，邊跨長(zhǎng)度取為中跨長(zhǎng)度的0.8倍是經(jīng)濟(jì)合理的。本次設(shè)計(jì)橋梁為三跨連續(xù)梁，跨度組合為：23+35+23m,基本符合以上原理要求。

2.2 截面形式

等截面連續(xù)梁 超靜定結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁在恒載和活載作用下，支點(diǎn)截面負(fù)彎矩一般比跨中截面正彎矩大，但跨徑不大時(shí)這個(gè)差值不是很大，可以考慮采用等截面形式，采取一定的構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)，從而簡(jiǎn)化了主梁的構(gòu)造使施工變得快捷。此外采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動(dòng)模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。本設(shè)計(jì)中采用懸臂現(xiàn)澆整體現(xiàn)澆施工方法，所以采用等截面的梁。

2.3 主梁高度

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與起跨徑之比通常在1/15～1/25之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，高跨比約在1/18～1/19，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案?？梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根據(jù)橋下通車線路情況，并且為達(dá)到美觀的效果，取梁高為1.9m，高跨比位于1/15～1/25之間，符合要求。結(jié)合以上敘述，本設(shè)計(jì)中采用1.9m等截面梁。

2.4 細(xì)部尺寸

2.4.1 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。支墩處底板要承受很大的壓應(yīng)力，墩頂處底板為梁高的1/10～1/12，跨中處底板一般為20～25cm，底板厚最小應(yīng)有12cm。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。本設(shè)計(jì)中采用雙面配筋，在支點(diǎn)處設(shè)成實(shí)心箱型截面,且底板由支點(diǎn)處以拋物線的形式向跨中變化。底板在跨中厚20cm，支點(diǎn)附近40cm，頂板厚度設(shè)計(jì)為20cm。

2.4.2 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受結(jié)構(gòu)的彎曲剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力所引起的主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因?yàn)閺澥鴮?duì)外剪力的抵消作用，剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時(shí)，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為：1）腹板內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，采用20cm；2）腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用25～30cm；3）腹板內(nèi)有錨頭時(shí)，采用25～30cm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用30～60cm，甚至可達(dá)1m 左右。本設(shè)計(jì)支座處腹板厚取60cm.，跨中腹板厚取40cm。

2.4.3 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋的形式一般為1：2、1：1、1：3、1：4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。此外梗腋使力線過(guò)渡比較平緩，減弱了應(yīng)力的集中程度。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了1：4形式的上部梗腋，寬20cm，長(zhǎng)80cm，而下部采用1：2的梗腋。

2.3.4 懸臂 頂板兩側(cè)懸臂板的長(zhǎng)度對(duì)活載彎矩?cái)?shù)值影響不大，但恒載及人群荷載彎矩隨懸臂長(zhǎng)度幾乎成平方關(guān)系增加，故懸臂長(zhǎng)一般不大于5m，大于3m時(shí)要布置橫向預(yù)應(yīng)力筋。單箱單室截面懸臂長(zhǎng)b與（1.8～2b）之比為1：（2.5～3.0）時(shí)橫向受力狀態(tài)較好，所以此處臂板長(zhǎng)取1.8m.

3.結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用雖然只有20余年歷史，但如今在公路、城市道路和鐵路建設(shè)中廣泛采用。目前我國(guó)無(wú)論在設(shè)計(jì)、施工、預(yù)應(yīng)力材料和設(shè)備上都取得了很大進(jìn)步和一定成就，然而與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在一定差距。今天我們需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)規(guī)范、預(yù)應(yīng)力材料和施工技術(shù)上不斷完善、不斷發(fā)展、勇于創(chuàng)新。相信通過(guò)共同努力，在21世紀(jì)一定能將我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)、施工水平推向更新的高度。