大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计理论研究

关于大跨径预应力混凝土桥梁设计中的技术要点分析

摘要：随着高速公路交通的迅速发展，国内外修建了很多大跨度桥梁，预应力混凝土连续刚构桥应运而生，近年来得到较快的发展。在预应力混凝土连续刚构桥的优化设计中，三向预应力的优化是一个急需解决的问题。预应力混凝土连续刚构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，不仅使连续刚构的受力性能提高，混凝土材料得到充分的应用，而且可以节约钢材。

关键词：大跨径；预应力混凝土；桥梁设计；技术要点

引言

桥梁是公路、铁路、城市道路和农村道路及水利建设中，为了跨越各种障碍的结构物。近几十年，由于我国科学技术的进步，工业水平的提高，桥梁建筑技术得以迅速发展。传统的桥梁施工大多是用费时、费工的满堂支架法，这种方法对于中、小跨径的桥梁施工尚能适应，但对于大跨高墩、水深较深的桥梁施工显然已不适应。后来发明了悬臂浇注与悬臂拼装法，随之产生了T型刚构。但随着高速公路的迅速发展，对桥梁工程质量的要求越来越高(如线型、外观、行车平顺舒适等)，多伸缩缝的T型刚构已不能很好满足要求，为此预应力连续刚构应运而生，并得到了较快的发展。连续刚构的结构特点是:结构整体性能好、抗震能力强、抗扭潜力大，桥体简洁明快、维护方便;梁体连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构桥不设支座、不需转换体系的优点;便于悬臂施工，且具有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。

一、预应力混凝土连续刚构桥的预应力设计理论

随着高强度材料以及大吨位群锚预应力工艺应用的推广，现代预应力技术得到了很大的发展。预应力作为一种特殊荷载，在发挥作用的过程中，其性质是从体外荷载到体内荷载的过程，在预应力张拉之后尚未压浆之前，它对于结构而言是外力，而当预应力压浆之后，与混凝土结成为一体，则表现为一种特殊的内力。

（一）、预应力钢绞线的选择

目前国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、矫直回火预应力钢丝、低松弛预应力钢丝、普通预应力钢绞线和低松弛钢绞线。作为预应力钢材最新一代的低松弛钢绞线由于其高效、经济、施工方便,使建筑构件轻薄美观的优点,己大量使用在世界各地最重要的土木工程上,如大型桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速公路等。据上海铁道学院对铁路桥梁计算分析,采用高强度低松弛钢绞线可比现有同类桥梁减少钢绞线用量18%-23%。

大跨径预应力混凝土连续梁桥设计分析

摘要：大跨径预应力混凝土连续梁桥具有跨越能力大，施工工艺成熟、工程造价低，桥型简单，维修保养方便的优点。本文结合工程实例，分析了大跨径预应力混凝土连续梁桥的设计。

关键词:大跨径；连续梁桥；桥梁设计

连续箱梁结构具有变形小、刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点。目前在40～150m跨度范围内，无论是城市桥梁、公路桥梁，还是铁路桥梁中都具有较大的优势，是一种广泛使用的桥型。现就某路进行拓宽建设中的桥梁设计进行探讨。

一、工程概况

某桥主桥拟采用大跨径预应力混凝土连续梁，引桥拟采用预应力混凝土简支T梁。主桥桥型布置见图1所示

图1桥型布置图

该桥主桥主要技术标准:桥面宽度:0.5m+15m+0.5m；设计荷载:城市A级；设计车速:80km/h；通航净空:航道标准为Ⅲ级，最高通航水位73.00m，通航净空不小于70m×7m；温度荷载:箱梁体系温度10～45℃，合拢温度15℃。

二、总体设计

主桥方案从技术先进性、施工方便性、经济合理性、环境景观协调性等方面考虑，选定了大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁方案，预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一，该桥跨径布置为45m+80m+45m，箱梁顶宽16m，底宽8m，为单箱单室截面。根部梁高4.5m，跨中梁高2m，箱梁梁高、底板厚度均按照二次抛物线变化，既满足了结构受力需要，又使得梁体线形显得匀称流畅。

三、连续箱梁设计

1尺寸拟定

本着安全可靠、经济适用的原则，考虑结构受力要求、预应力钢束布置、施工技术水平等因素，主梁结构尺寸拟定:主桥横断面采用单箱单室箱形截面，根部梁高为4.5m，高跨比为1/17.8；跨中梁高2.0m，高跨比为1/40.0。箱梁顶板宽16.0m，底板宽8.0m，翼缘板悬臂长4.0m。箱梁高度从距墩中心1.75m处到跨中合拢段处按二次抛物线变化，除墩顶。0号块设一个厚350cm的横隔板及边

预应力混凝土连续梁桥结构优化设计与施工

随着现代化步伐的加快，我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开，同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。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。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。在连续梁桥的施工方法中，常用的有满堂支架法、悬臂法、顶推法、先简支后连续等施工方法，笔者根据自身的经验，就近几年施工的预应力混凝土连续梁桥结构优化设计与施工的几个关键因素进行探讨。

一、预应力混凝土连续梁桥的特点

众所周知，普通混凝土框结构由于跨度小、柱网密，无法满足多种功能的需要，而预应力可以有效解决以上问题。预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小，重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好，能有效地控制结构的挠度（甚至无挠度），节约钢材40％～50％，节约混凝土20％～40％，特别在大跨度结构中更为经济。在张拉预应力连续梁桥结构中，结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力，造成人为的压应力状态，预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度。保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝土的粘结，使混凝土产生预压应力。同时其具有较强的变形恢复能力，抗震性能明显高于普通钢筋混凝土结构，而且便于震后加固。值得注意的一点是，预应力混凝土由于自重轻，按理含钢量应该少，但由于现在的设计水平问题，此部分并没有减少。反而很多设计含钢量大了，很大程度造成主体结构成本增加。

预应力混凝土连续刚构桥设计探究

摘要 连续刚构桥是工程上广泛使用的一种桥型，具有可靠强度刚度及抗裂性、行车平稳舒适、养护工作量小、设计及施工经验成熟等特点。连续刚构桥与其它桥型相比具有很强的经济性，因此常成为最佳桥型方案。本文首先介绍刚构桥结构形式，根据对跨径布置及结构尺寸的拟定，详细分析预应力筋布置形式，以及设计中需考虑温度问题与徐变和收缩及其次内力问题所带来的影响。

关键词 连续刚构桥；预应力混凝土；预应力筋；温度；徐变；收缩

1 刚构桥结构形式

刚构桥，主要承重结构采用刚构的桥梁,由梁和腿或墩（台）身构成刚性连接。结构形式可分为门式刚构桥、斜腿刚构桥 、T形刚构桥和连续刚构桥：

1）门式刚构桥：其腿和梁垂直相交呈门形构造，可分为单跨门构、双悬臂单跨门构、多跨门构和三跨两腿门桥。前三种跨越能力不大，适用于跨线桥，要求地质条件良好，可用钢和钢筋混凝土结构建造。三跨两腿门构桥，在两端设有桥台，采用预应力混凝土结构建造时，跨越能力可达200多米；

2）斜腿刚构桥：桥墩为斜 向支撑的刚构桥，腿和梁所受的弯矩比同跨径的门式刚构桥显著减小，而轴向压力有所增加；同上承式拱桥相比不需设拱上建筑，使构造简化。桥型美观、宏伟，跨越能力较大，适用于峡谷桥和高等级公路的跨线桥，多采用钢和预应力混凝土结构建造；

3）T形刚构桥：是在简支预应力桥和大跨钢筋土箱梁桥的基础上，在悬臂施工的影响下产生的。其上部结构可为箱梁、桁架或桁拱，与墩固结而成T型，桥型美观、宏伟、轻型，适用于大跨悬臂平衡施工，可无支架跨越深水急流，避免下部施工困难或中断航运，也不需要体系转换，施工简便；

4）连续刚构桥：分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续-刚构桥，均采用预应力混凝土结构，有两个以上主墩采用墩梁固结，具有T形刚构桥的优点。

2 跨径布置及结构尺寸拟定

预应力混凝土连续刚构桥设计方案选定后，首先应进行总体布置和确定结构的构造尺寸。预应力混凝土连续梁刚构桥构造设计应考虑桥梁的技术经济指标、跨越性质和水文、地质条件以及施工方法。对于等截面与变截面连续刚构桥来说选取合理的主、边跨比、跨径与梁高的比例是非常重要的。对于跨径范围在20m~50m的连续刚构桥选取等截面形式及梁高一般为跨径的1/15-1/30，这种桥型常采用满堂支架、移动模架逐孔施工和顶推施工的方法；对于较大跨径的多孔连续刚构桥常作成变截面的形式其支点梁高为最大跨径的1/15~1/20及跨中梁高为最大跨径的1/30-1/50，这种桥型通常采用悬臂法进行施工。