钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥

炭厂沟预应力混凝土连续梁桥的设计设计说明一、设计依据1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62- 2004）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60- 2004）3、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）二、技术标准和技术规范2.1技术标准1、荷载等级：公路—Ⅰ级；2、桥面宽度：0.25m（栏杆）+0.5m（防撞栏）+1.5m（人行道）+9m（行车道）+1.5m （人行道）+0.5m（防撞栏）+0.25m（栏杆）=13.5m。

3、桥面设有双向2%的横坡，通过桥面铺装完成；2.2采用规范1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62- 2004）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60- 2004）3、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）4、《公路桥涵地基和基础设计规范》（JTJ024-85）5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）三、基础资料该桥地质情况从上到下为黄土、古土壤、亚粘土和石灰岩。

前三种土质的侧阻力分别为65KPa、70 KPa、85 KPa。

由于本桩基础是支撑在基岩上的端承式。

基岩为石灰岩，其地基承载力特征值4000akf KPa。

四、结构设计4.1 孔跨布置根据路线设计线位，结合桥跨范围地形地质情况，对变截面连续梁桥孔跨布置设计，全桥孔跨组合为80m+125m+80m 。

图4-1 桥梁纵断面布置图4.2 箱梁结构箱梁采用的是单箱单室箱型截面。

桥面行车道的净宽为9m ，人行道净宽为2×1.5m ，因此在设计时设置2×0.5m 的防撞栏及2×0.25m 的人行栏杆。

故箱顶宽为13.5m ，底宽为7.5m ，箱梁顶为平行面。

箱梁跨中及边跨现浇段梁高为2.8m ，箱梁根部断面和墩顶0号梁段高为7.0m 。

从中跨跨中至箱梁根部，箱高、箱梁底板、箱梁腹板均是按照二次抛物线变化的。

《2018新混规》工程应用案例详解北京迈达斯技术有限公司朱锋2018年11月沈阳35+55+35m预应力混凝土弯箱梁案例详解85+150+85m预应力连续刚构案例详解工程概况工程概况：本桥为35m+55m+35m变截面预应力混凝土连续梁桥。

主梁采用C50混凝土，单箱单室截面，桥宽10m，中跨跨中梁高2.0m，支点位置梁高3.2m，平面弯曲半径120m，采用公称直径为15.2mm张拉1860MPa钢绞线，纵向受力主筋为HRB400，设计荷载公路-I级。

标准断面示意图边跨端支点中跨等截面中支点断面钢束布置示意图左边跨一半中跨腹板束布置立面图左边跨一半中跨顶底板束布置立面图前处理建模要点与技巧1. 从CAD导入线型快速生成模型快速建模技巧：对于弯桥、梁格模型，可在CAD中绘制中心线，导入Civil实现快速建模。

思考与扩展2. 横隔梁位置截面建模要点端横梁模拟中横梁模拟说明：在端横梁和中横梁处，建议不要用实心截面进行模拟，用旁边的空心截面进行模拟，实心部分用等效荷载的方式代替；若用实心截面代替，则此处截面中性轴有较大的突变。

规范原文规范条文说明3. 定义材料与截面4. 定义收缩徐变注意：☐收缩徐变定义选择最新的18混凝土规范，不要输错混凝土的强度数值；☐对于掺加粉煤灰的混凝土的徐变系数，程序根据规范要求自动修正；5. 边界模拟要点注意要点：◆对于弯桥的节点支撑模拟，需要修改节点局部坐标，输出反力时候可以按节点坐标系方向输出；◆弹性连接是单元坐标系，Dx一般是竖向，不要定义成Dz方向；◆节点弹性支承是整体坐标系，满堂支架定义是Dz(-)，需要特别注意；◆刚度数值的定义？工况定义要点：◆普通梁桥荷载工况主要考虑：结构自重、二期铺装、护栏荷载、横梁自重、预应力、移动荷载、支座沉降、整体升降温，梯度升降温等荷载工况；◆混凝土容重为25KN/m3，一般预应力钢筋混凝土或者普通钢筋混凝土需要将其改成26KN/m3，可以在自重工况考虑-1.04的系数，或者在材料定义中手动修改；◆在定义整体升降温和梁截面温度时，为了防止出现一些误解，建议初始温度选择0℃；◆注意荷载工况类型，为了方便后面设计验算，对于施工过程中激活的，建议定义成施工阶段荷载类型；注意要点：◆定义钢束特征值时，特别注意导管直径定义，有很多工程师，把导管直径定义错误，比如9cm，经常定义成0.9m，导致计算中出现奇异，容易产生误导，检查边界条件，而不会注意到钢束特征值的问题；◆定义钢束坐标时候，灵活的用Excel，定义好坐标后直接导入，更加方便，或者用mct命令流；注意要点：◆新《通用规范》车道-I级的集中荷载Pk值，当小于5m 时，由原规范180KN提高至270KN；◆新《通用规范》的多车道折减系数，单车道由原规范的1.0提升至1.2；◆需要注意是，车道荷载计算时候当考虑剪力效应时候，集中荷载Pk值需要乘以放大系数1.2；思考题某高速公路一10m 长简支箱梁桥，按新《通规》布置单车道移动荷载，请问不考虑冲击系数，在单车道移动荷载作用下，结构端部最大反力是多少？R=1.2(51.2P )1.2(10.55+1.2280)=466.2KNk k q ⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=2017年一级注册结构工程师真题—下午卷第35题8. 移动荷载工况定义通过基频，计算冲击系数8. 移动荷载工况定义-冲击系数注意要点：◼一般的梁桥，第一阶振型往往是竖向，这时直接取竖向的一阶频率计算移动荷载冲击系数即可；但当定义支座横向刚度时候，第一阶振型可能为水平向，此时若取此频率值计算冲击系数就不合适了，因此为了避免求出水平向的振型，可将自重只转化为Z向质量；◼对于是否将“二期铺装”转换为质量加载在结构上，对于公路桥梁，按《公路桥梁设计规范答疑汇编》（中交公路规划设计院）P60的解释，不建议将二期铺装转换为质量加载结构上，质量较小，冲击系数较大，考虑偏安全设计；9. 支座沉降工况定义支座沉降有矢量性，数值为负值思考：对于4*30m，支点梁高5m，跨中1.6m，变截面现浇箱梁，会有什么问题？分析与结合规范验算要点1. 结构分析与规范验算流程⚫模型及结果导入⚫项目设计⚫结果查看⚫参数调整⚫数据更新⚫结果输出OKNG2. 荷载组合定义《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015》4.1.5规定3. 设计参数定义指定环境类别、设计安全等级等各项参数：考虑规范4.5.2耐久性要求支持按规范5.2.9，人为控制弯起钢筋对有效高度计算的影响按规范7.2.3调整施工阶段混凝土强度增加4.1.8抗倾覆验算4. 结构验算抗弯承载能力包络图正截面拉应力包络图主拉应力包络图主压应力包络图5. 调束小技巧调束基本流程：◼首先查看抗弯承载能力，尤其C截面，如果抗力不足，加大预应力的束数；抗剪主要通过箍筋与截面来控制；◼重点查看正截面的应力，如果A位置顶缘拉应力超标，可以考虑钢束位置上移，或者增加顶层腹板束数；如果是A位置的底缘拉应力超标，主要是腹板张拉力过大，可以减小束数或者钢束位置下移；◼再看主拉应力验算，有时B点位置的主拉应力超标，主要是B点剪应力过大造成，可以把腹板束变化段拉的平缓一些；主拉应力过大，关键是需要把剪应力减小下来；◼对于钢束的永久应力过大，主要可以通过降低钢束的张拉控制应力进行调整，可以考虑0.72fpk；◼对于连续梁配束，优先考虑腹板束布置，顶板与底板束作为配合；6. 箱梁应力验算指标空间网格模型：建立空间网格模型，顶底板按照横向0.5m间距划分网格，考虑预应力束定义，故腹板竖向不做划分，同时腹板与顶底板用刚臂相接，全桥定义自重，二期恒载，混凝土收缩徐变，温度梯度，移动荷载，支座沉降等数据，模型共计1838个节点，3394个单元。

一预应力混凝土连续梁桥1.力学特点及适用范围连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。

作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。

由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。

预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。

2.立面布置预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题，可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式（图1）。

结构形式的选择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。

图1连续梁立面布置1．桥跨布置根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。

当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.5〜0.8倍。

对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。

若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。

当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。

桥跨布置还与施工方法密切相关。

长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。

等跨布置的跨径大小主要取决于经济分跨和施工的设备条件。

条文说明1.1针对目前大跨连续刚构较普遍存在的跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害，本指南通过分析其可能存在的成因，结合对于这些病害的一些处理经验措施，从设计角度提出了一些在设计中需要注意和加强的要点，以便通过对一些设计指标的控制以及必要的构造措施的采取来降低和消除可能出现的病害。

本指南旨在细化《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）在大跨径预应力混凝土连续刚构设计上的应用，作为对现行《规范》的补充，从而希望大跨径预应力混凝土连续刚构健康发展。

2.2.1《桥涵施工规范》规定,桥梁结构断面尺寸允许有±5％误差，桥面铺装厚度允许超厚L/5000（L为连续刚构主跨跨径），预应力钢绞线容许±6％误差。

鉴于设计中考虑整个桥面铺装超厚L/5000（L为连续刚构主跨跨径）偏大，本指南建议设计中考虑桥面铺装超厚L/7000（L为连续刚构主跨跨径），但不得小于2cm，结构尺寸±5％误差和钢铰线±6%误差。

2.3.4 考虑到应充分估计混凝土收缩徐变对结构的影响，本指南建议在采用潮湿度计算徐变效应的同时，也采用混合理论来计算结构的收缩徐变，=2.0和徐变系数β＝采用混合理论时分别取徐变系数β＝0.021、终极值ψk0.0021、终极值ψ=2.5两种情况，取三种结果中徐变效应较大的作为结构的k徐变效应。

233.1.1进行承载力校和时除按照规范规定外，还需考虑以下三个方面的问题：1．计算内力组合时，建议计入结构自重（箱梁和铺装）的施工误差引起的内力增减。

2．进行内力组合时，宜充分估计施工误差引起的混凝土收缩徐变内力的变化。

3．计算结构抗力时宜考虑施工引起的预应力钢绞线误差对结构抗力的影响。

3.2计算主梁正截面承载能力时宜注意以下几个问题：1．安全等级的确定对于大跨径预应力混凝土连续刚构桥的安全等级均宜按照一级来控制，即结构的重要性系数取1.1。

2．主梁的承载能力计算要考虑施加预应力产生的次内力的影响。

中华人民共和国交通运输部办公厅于2018年7月16发布关于新版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的通告。

通告指出，新规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）自2018年11月1日起施行。

本次修订的主要内容包括：调整了混凝土桥涵用钢筋等级；增加了桥梁结构设计的基本要求；强化了混凝土桥涵的耐久性设计要求；补充了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求、针对复杂桥梁的使用精细化分析方法、体外预应力桥梁设计方法、混凝土桥梁应力扰动区设计方法；调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法；增加了不同边界条件下确定受压构件计算长度系数的计算公式；调整了钢筋混凝土及B类预应力混凝土结构裂缝宽度计算方法；补充调整了构造设计要求。

本文将按照章节安排——具体细节的层次顺序，依次报告新旧规范的差异。

1 章节安排从目录来看，新旧规范章节安排变化不大。

变化主要有3处：（1）第4章由“桥梁计算的一般规定”更名为“结构设计基本规定”，把“一般规定”单独写在4.1节，又增加了新的一节“耐久性设计要求”；（2）第8章“构件计算的规定”新增“后张预应力混凝土锚固区”“支座处横隔梁”两节内容，原来的“橡胶支座”一节更名为“支座”，“桩基承台”一节的位置提前；（3）附录：04版规范中共7个附录，新版18规范中共9个附录，相比之下，删除1个、修改2个，新增3个。

具体如下：删除：混凝土强度等级与原《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）的混凝土标号及两者各项设计指标的关系。

修改：沿周边均匀配筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力计算、混凝土收缩应变和徐变系数计算及钢筋松弛损失中间值与终极值的比值。

新增：桥梁结构的实用精细化分析模型、拉压杆模型分析方法、受压构件计算长度的简化计算公式2 具体细节（1）新规范中简化了第一章总则；（2）新规范中提高了公路桥涵受力构件的最低混凝土强度等级：钢筋混凝土构件不低于C25；当采用强度标准值400MPa及以上钢筋时，不低于C30；（3）新规范中淘汰了一些强度等级较低的材料：C15、C20等级混凝土，235MPa级光圆钢筋、335MPa级螺纹钢筋；（4）强化了混凝土桥涵的耐久性设计要求：04版规范中，耐久性设计只在总则1.0.7中提及，给出了混凝土耐久性的基本要求，在18规范中对混凝土的耐久性设计要求进行了提高，包括环境等级划分、混凝土强度等级最低要求以及相应的耐久性技术措施；（5）调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法：04版规范中，沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面抗压承载力需按5.3.9的公式计算，存在多个未知数，需要查表后才能确定承载力；在18规范中，计算公式仅有一个未知数α，更加便于迭代计算；（6）增加了混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求以及构造要求：在04版规范中并没有提到混凝土箱梁桥抗倾覆验算要求以及构造要求，而在新版18规范中，分别在4.1.8条和9.6.9条新增了抗倾覆的验算要求以及构造要求。

装配式钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥施工在现代桥梁建设中，装配式钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥因其施工速度快、质量可控、对交通影响小等优点，得到了广泛的应用。

下面我们就来详细了解一下这两种梁桥的施工过程。

一、装配式钢筋混凝土梁桥施工1、预制构件的制作模板工程：制作预制构件首先需要高质量的模板，以确保构件的尺寸和形状准确。

模板通常采用钢模板，具有耐用、精度高的特点。

钢筋加工与安装：根据设计要求，对钢筋进行加工和绑扎。

钢筋的规格、数量、间距等都必须严格符合设计标准，以保证构件的承载能力。

混凝土浇筑：选择合适的混凝土配合比，保证混凝土的强度和工作性能。

在浇筑过程中，要注意振捣密实，避免出现蜂窝麻面等质量缺陷。

2、预制构件的运输与堆放运输：根据构件的尺寸和重量，选择合适的运输车辆和运输路线。

在运输过程中，要采取固定和防护措施，防止构件受损。

堆放：预制构件到达现场后，应按照规定的堆放方式和层数进行堆放，避免因堆放不当导致构件变形或损坏。

3、梁桥的安装吊装设备的选择：根据梁的重量、跨度和施工现场的条件，选择合适的吊装设备，如起重机、架桥机等。

梁的就位与连接：将预制梁准确地吊装到设计位置，并进行连接。

连接方式通常有焊接、螺栓连接和湿接缝连接等。

焊接和螺栓连接要求连接部位的强度满足设计要求，湿接缝连接则需要在接缝处浇筑混凝土，并进行养护。

二、预应力混凝土梁桥施工1、预应力筋的布置与张拉预应力筋的种类：常见的预应力筋有钢丝、钢绞线和精轧螺纹钢筋等。

根据桥梁的设计要求和施工条件，选择合适的预应力筋类型。

预应力筋的布置：预应力筋的布置应符合设计要求，通常沿梁的纵向布置。

在布置过程中，要注意避免预应力筋与普通钢筋发生冲突。

预应力筋的张拉：在混凝土达到一定强度后，对预应力筋进行张拉。

张拉时要按照设计的张拉顺序和张拉力进行，采用千斤顶等设备进行张拉，并通过测量伸长值来控制张拉应力。

2、孔道压浆与封锚孔道压浆：张拉完成后，及时对预应力孔道进行压浆。

钢筋与预应力混凝土梁桥钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥都是采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋结合在一起建成的。

根据混凝土受预压程度的不同，预应力混凝土结构又可分为全预应力和部分预应力两种。

前一种在最大使用荷载下，混凝土不出现任何拉应力；后一种则容许在最大使用荷载下混凝土出现不超过规定的拉应力或裂缝，以此改善使用性能并获得更好的经济效益。

也有在钢筋混凝土梁内部施加少量预应力以提高梁的裂缝安全度的，此种结构称为预应力钢筋混凝土结构。

目前钢筋混凝土梁桥在国内外桥梁建筑上仍占有重要的地位。

中小跨径永久性桥梁，无论是公路、铁路还是城市桥梁，大部分均采用钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥。

3.1 梁桥的特点及分类3.1.1 钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的一般特点1.钢筋混凝土梁桥的一般特点与钢筋混凝土结构的一般特点一样，钢筋混凝土梁桥也具有能就地取材、可工业化施工、耐久性好、可模性好、适应性强、整体性好以及美观等各种优点。

第一座钢筋混凝土梁桥问世已有一百多年，经过多年实践，钢筋混凝土结构不但在设计理论方面，而且在施工技术上都发展得比较成熟。

目前，使用钢筋混凝土建造的桥梁种类多、数量大，在桥梁工程中占有重要地位。

钢筋混凝土梁桥的不足之处是结构本身的自重大，占全部设计荷载的30%～60%。

跨度越大，则自重所占的比值显著增大。

鉴于材料强度大部分为结构本身的重量所消耗，这就大大限制了钢筋混凝土梁桥的跨越能力。

此外，就地浇筑的钢筋混凝土梁桥施工工期长，支架和模板损耗大，并且抗裂性能较差，修补也较困难。

在寒冷地区以及在雨季建造整体式钢筋混凝土梁桥时，施工比较困难，如采用蒸汽养生以及防雨措施等，则会显著增加造价。

显然，上述钢筋混凝土梁桥的优缺点都是与钢桥、石桥等其他种类桥梁比较而言的。

目前，为了节约钢材，已很少修建钢桥，而且建造圬工拱桥既费工费时，还要受到桥位处地形、地质条件的限制。

公路、铁路路线上常遇到跨越中小河流等情况，需要建造大量中小跨径的钢筋混凝土梁桥。