预应力混凝土连续梁桥的设计尺寸拟定
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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。
1 方案拟订与比选1.1 设计资料(1)技术指标:汽车荷载:公路—I级桥面宽度:26m采用双幅(12+2×0.5)m(2)设计洪水频率:百年一遇;(3)通航等级:无;(4)地震动参数:地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期0。
35s,相当于原地震基本烈度VI度。
1.2 设计方案鉴于展架桥地质地形情况。
该处地势平缓,故比选方案主要采用简支梁桥和连续梁桥形式。
根据安全、适用、经济、美观的设计原则,我初步拟定了三个方案。
1。
2。
1 方案一:(8×40)m预应力混凝土简支T型梁桥本桥的横截面采用T型截面(如图1—1).防收缩钢筋采用下密上疏的要求布置所有钢筋的焊缝均为双面焊,因为该桥的跨度较大,预应力钢筋采用特殊的形式(如图1—2)布置,这样不仅有利于抗剪,而且在拼装完成后,在桥面上进行张拉,可防止梁上缘开裂。
优点:制造简单,整体性好,接头也方便,而且能有效的利用现代高强材料,减少构件截面,与钢筋混凝土相比,能节省钢材,在使用荷载下不出现裂缝等。
缺点:预应力张拉后上拱偏大,影响桥面线形,使桥面铺装加厚等。
施工方法:采用预制拼装法(后张法)施工,即先预制T型梁,然后用大型机械吊装的一种施工方法。
其中后张法的施工流程为:先浇筑构件混凝土,并在其中预留孔道,待混凝土达到要求强度后,将预应力钢筋穿入预留的孔道内,将千斤顶支承与混凝土构件端部,张拉预应力钢筋,使构件也同时受到反力压缩.待张拉到控制拉力后,即用夹片锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上,使混凝土获得并保持其预压应力.最后,在预留孔道内压注水泥浆。
,使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体.桥中心桩号1:1000立 面卵石卵石卵石亚粘土亚粘土亚粘土淤泥质土淤泥质土淤泥质土细砂细砂亚砂土亚砂土亚砂土 立面图(尺寸单位:cm )图2图1图1—1 (尺寸单位:cm ) 图1—21。
2。
2 方案二:(86+148+86)m 预应力混凝土连续箱形梁桥本桥采用单箱单室(如图1—3)的截面形式及立面图(如图1-4),因为跨度很大(对连续梁桥),在外载和自重作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩,因此,采用变截面梁能符合梁的内力分布规律,变截面梁的变化规律采用二次抛物线。
第一章绪论第一节桥梁设计的基本原则和要求一、使用上的要求桥梁必须适用。
要有足够的承载和泄洪能力,能保证车辆和行人的安全畅通;既满足当前的要求,又照顾今后的发展,既满足交通运输本身的需要,也要兼顾其它方面的要求;在通航河道上,应满足航运的要求;靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求,考虑综合利用。
建成的桥梁要保证使用年限,并便于检查和维护。
二、经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性。
一切设计必须经过详细周密的技术经济比较,使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小,在使用期间养护维修费用最省,并且经久耐用;另外桥梁设计还应满足快速施工的要求,缩短工期不仅能降低施工费用,面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。
三、设计上的要求桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想,认真研究国外的先进技术,充分利用国际最新科学技术成果,把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来,保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。
四、施工上的要求桥梁结构应便于制造和安装,尽量采用先进的工艺技术和施工机械,以利于加快施工速度,保证工程质量和施工安全。
五、美观上的要求在满足上述要求的前提下,尽可能使桥梁具行优美的建筑外型,并与周围的景物相协调,在城市和游览地区,应更多地考虑桥梁的建筑艺术,但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。
第二节计算荷载的确定桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载,作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性,各种荷载出现的机率也不同,因此需将作用荷载进行分类,并将实际可能同时出现的荷载组合起来,确定设计时的计算荷载。
一、作用分类与计算为了便于设计时应用,将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载,根据其性质分为:永久作用、可变作用和偶然作用三类。
(一)永久作用指长期作用着荷载和作用力,包括结构重力(包括结构附加重力)、预加力、土重力及土的侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力和基础变位而产生的影响力。
预应力混凝土连续梁桥的设计1.1总体布置结构总体设计主要包括桥梁跨径分配、主梁截面形式的拟定以及梁高等方面的内容。
1.1.1跨径布置目前,设计工程师认为预应力混凝土连续梁桥的最大理论跨度为250~300m,经济跨度为100~240m。
–布置原则:减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求–不等跨布置——大部分大跨度连续梁边中跨比为0.5~0.8,最好为0.65–等跨布置——中小跨度连续梁–短边跨布置——特殊使用要求1.1.2主梁截面–板式截面——实用于小跨径连续梁–肋梁式——适合于吊装–箱形截面——适合于节段施工–其它1.1.3箱梁梁高梁高——与跨径、施工方法有关等高度梁——实用于中、小跨径连续梁,一般跨径在50~60米以下变高度梁——实用于大跨径连续梁,100米以上,90%为变高度连续梁桥型公路桥铁路桥支点梁高(m)跨中梁高(m)支点梁高(m)跨中梁高(m)等高梁(1/15~1/25)l(1/16~1/18)l变高(折线)梁(1/16~1/20)l(1/22~1/28)l(1/12~1/16)l(1/22~1/28)l变高(曲线)梁(1/16~1/25)l(1/30~1/50)l(1/12~1/16)l(1/30~1/50)l对于变高梁,一般对于公路桥,支点梁高是跨中梁高的2~3倍;对于铁路桥,支点梁高是跨中梁高的1.5~2倍。
1.2细部设计主梁细部设计包括顶板、底板、腹板等部位尺寸的拟定,横隔板的设置,齿块和承托等构件的设计等。
1.2.1顶板、底板及腹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。
当悬臂施工时,箱梁底板特别是靠近桥墩附近的底板将承受很大的压应力。
在发生变号弯矩的截面中,顶板和底板也都应各自发挥承压的作用。
(1)顶板顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面板横向弯矩的要求;满足布置纵向预应力钢束和横向预应力钢束的构造要求。
另外传统的设计理念认为,顶板厚度与腹板间距相关。
桥面板的悬臂长度也是调节板内弯矩的重要参数,在布置横向预应力时可考虑桥面板的横向坡度和板截面的变高度,以发挥预应力束的偏心效应。
摘要在本设计中,根据地形图和任务书要求,依据现行公路桥梁设计规范提出了预应力混凝土连续梁桥、预应力混凝土连续刚构、下承式拱桥三种桥型方案。
按照“有用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则,经过对各种桥型的比选最终选择54m+84m+54m的预应力混凝土连续梁桥为本次的推举设计桥型。
本设计利用MadisCivil软件进行结构分析,根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型,然后进行内力分析,计算配筋结果,进行施工各阶段分析及截面验算。
同时,一定要考虑混凝土收缩、徐变次内力和温度次内力等因素的影响。
本设计主要是预应力混凝土连续梁桥的上部结构设计,设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁荷载内力计算、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失及应力的验算、次内力的验算、内力组合验算、主梁截面应力验算、桥梁施工组织设计等主要内容。
最终,经过分析验算表明该设计计算方法正确,内力分布合理,符合设计任务的要求。
关键字:比选方案;连续梁桥;Midas;结构分析;验算ABSTRACTIn this design, accordiOK to the topography, and project requirements,accordiOK to the current highway bridge design specification of prestressed concrete continuous girder bridge forward,Prestressed concrete continuous rigid-frame structure,XiaCheOKShi arch bridge three schemes.AccordiOK to the "practical, beautiful, safe, economic and convenient for construction of bridge design principles, structure after the bridge of various final choice of 54m + 84m + 54m prestressed concrete continuous girder bridge design for this recommendation.This design usiOK the Madis Civil software analysis the structure,accordiOK to the size of the bridge, the basic model establishment bridge worked,then force analysis,calculation results of reinforced,for each phase analysis and construction.At the same time, must consider the concrete shrinkage, Creep force times and temperature resultant times factors.The design of prestressed concrete continuous girder bridge is mainly the upper structure design,in the design of the main bridge layout and structure size,load calculation,bridge prestressiOK tendons estimation and layout,the loss of prestress and stress of the bridge,the resultant checked,internal combination calculation,section stress calculation girder.Finally, after analysis shows that the design calculation method of calculatiOK the internal force distribution, reasonable, comply with the design requirements of the task.KEY WORDS:Selection scheme;Continuous girder bridge;Continuous rigid-frame structure;Arch bridge;Structure analysis;checkiOK computation第一章概述1.1预应力混凝土连续梁桥概述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。
摘要本设计根据设计要求及地理地质情况对该桥的设计,本着“适用性、舒适与安全性、经济性、先进性、美观”的原则,本论文拟定了三种不同的桥型方案进行比较和选择:方案一为简支梁桥方案,方案二为连续梁方案,方案三为梁拱组合桥。
经由以上的几点原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土连续梁桥推荐方案。
预应力混凝土连续梁桥以能发挥高强材料特性,较高的刚度和抗裂性,养护维修工作少,抗震性强,运营噪声小,材料可塑性强等而成为预应力混凝土大跨径桥梁的主要桥型之一。
本设计进行了细部尺寸拟定,并利用桥梁专业软件Midas Civil建立了简化模型。
针对该模型进行了预应力钢束的估算及布置、静活载下的内力计算、应力验算及变形验算。
经分析比较证明该桥设计计算正确,内力分布合理,符合设计任务要求。
[关键词]:预应力混凝土、连续桥梁、方案设计、悬臂施工、截面检算ABSTRACTThis design according to the design requirements and the geography and geology condition of the design of the bridge, the spirit of " applicability, comfort and safety, economy, advanced, beautiful " principle, this paper developed three different bridge type scheme comparison and selection: a scheme for simply supported beam bridge scheme, scheme for continuous girder, scheme three as the girder and arch combination bridge. By the above a few principles and design construction and other aspects to consider, in comparison to determine the recommended scheme of prestressed concrete continuous beam bridge.Prestressed concrete continuous beam bridge in order to be able to play high strength material properties, high stiffness and crack resistance, less maintenance and repair work, strong shock resistance, low noise operation, material plasticity and become a prestressed concrete large span bridge of the main bridge of. The design of the size of the details worked out, and the use of bridge software Midas Civil established a simplified model. According to the model of prestressed steel beam estimates and arrangement, the internal forces calculation under static live load, stress calculation and deformation calculation. After analysis and comparison show that the bridge design and calculation is correct, rational distribution of internal force, comply with the design requirements.[ Key words]:prestressed concrete, continuous bridge, cantilever construction, scheme design, cross section calculation目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)第一章绪论 (5)1.1 桥梁概述 (5)1.1.2 桥梁的组成与分类 (5)1.1.3 我国桥梁建筑的成就及现状 (6)1.1.4 展望21世纪的桥梁工程发展趋势 (7)第二章方案比选 (9)2.1 比选原则 (9)2.2 比选方案 (9)2.2.1 方案设计 (9)2.2.2 方案比选及最终确定 (12)2.3 上部结构尺寸拟定及内力计算 (13)2.4 本桥主要材料 (14)2.5 悬臂浇筑施工程序 (15)2.6 设计计算依据 (17)第三章预应力混凝土连续梁桥主梁内力计算 (18)3.1 建立有限元模型 (18)3.2 最大悬臂时内力计算结果 (18)3.3 中跨合龙后的内力计算 (20)3.4 活载内力计算 (22)3.5 支座沉降次应力图 (28)3.6 活载组合 (34)3.6.1 主力组合 (34)3.6.2 主力+附加力组合 (40)第四章预应力钢束的估算及布置 (47)4.1 钢筋的估算 (47)4.2 实际采用的钢束布置 (51)4.3 钢束布置 (52)第五章截面检算 (53)5.1 强度检算 (53)5.2 应力检算 (54)5.2.1 可能造成预应力损失的因素 (54)5.2.2 对不允许开裂的构件 (54)5.2.3 边跨1/4截面的检算 (55)5.2.4 应力检算 (55)结束语 (65)致谢 (66)参考文献 (67)第一章绪论1.1 桥梁概述1.1.1 桥梁建设的重要性大力发展交通运输事业,建立四通八达的现代化交通网,对于加强全国各族人民的团结,发展国民经济,促进各地经济发展,促进文化交流和巩固国防,都具有非常重要的意义。
摘要 (II)Abstract (II)绪论 (1)1上部结构设计概述 (3)1.1设计基本资料 (3)1.2 截面形式及截面尺寸拟定 (4)1.3毛截面几何特性计算 (5)2 上部结构内力计算 (9)2.1 单元划分 (9)2.2 恒载内力计算 (10)2.3 温度及墩台基础沉降次内力计算 (11)2.4 收缩次内力 (15)2.5 活载组合内力计算 (16)2.6 内力组合 (18)3 预应力钢束的估算与布置 (24)3.1 计算原理 (24)3.2预应力钢束的估算 (27)3.3 预应力钢束布置 (29)3.4预应力损失计算 (32)4 普通钢筋估算 (37)5 强度验算 (39)6 应力、变形验算 (41)6.1基本原理 (41)6.2施工阶段应力验算 (41)6.3 使用阶段应力验算 (47)6.4 挠度的计算与验算预拱度的设计 (57)7 桥墩的计算 (60)7.1 设计资料 (60)7.2 墩柱计算 (61)8 钻孔灌注桩计算 (65)8.1 荷载计算 (65)8.2 桩长计算 (66)8.3 桩的内力计算(m法) (66)8.4 桩顶纵向水平位移验算与桩身材料截面强度验算 (69)结束语 (72)致谢 (73)参考文献 (74)根据设计任务书要求和设计规范的规定,本着“安全、适用、经济、美观”八字原则,对平南高速公路D匝道桥第三联进行了设计。
该桥上部为四跨预应力混凝土连续梁桥,均为30m。
桥基础为二根桩单排布置。
第一章进行上部结构的计算。
对30m跨径采用刚性铰接板法计算出跨中和1/4跨的荷载横向分布系数,支点的用杠杆法计算出。
根据恒载和活载的两种组合进行了配筋,按新规范进行了预应力损失的计算,按短暂和持久状态进行了应力验算。
并对30m跨径的用桥梁博士软件进行了配筋和应力验算。
第二章进行下部结构的计算,主要包括了盖梁和桩基础的计算。
盖梁活载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法,非对称布置时采用偏心受压法进行计算。
箱梁尺寸拟定此次设计采用三跨连续梁桥,梁截面采用变截面的单箱预应力混凝土箱形截面。
孔径布置:12m+12m+12m,全长36m。
等跨布置。
由公路桥涵设计通用规范查得,设计时速60km/h,车道宽度为3.75m,本桥为两车道,人行道宽1.5m,隔离带0.5m,护栏0.5m,故拟定桥面宽度为11.5m,单箱单室截面适用于顶部宽度小于18m左右的桥梁,并且由于跨度较短,故采用单箱单室箱型截面,设有中间分隔带,人行道,护栏。
此次设计由于桥梁跨度较小,所以采用对小跨径的桥梁一般都采用等高度连续梁桥,等高度连续梁桥的优点是结构构造简单,缺点是在支点上主梁不能通过增加梁高且只能通过增加预应力束筋来抵抗桥梁较大的负弯矩,从而导致材料用量较大。
根据当地地形条件以及所定下来的桥梁长度,故采用箱形等截面。
设计采用满堂支架法施工,查阅公路连续梁桥结构尺寸拟定的相关规范,根据经验公式,可依次拟定出截面中支点梁高、中跨跨中梁高、腹板厚度、箱室间距和顶底板厚度等。
1.等高度连续梁桥的梁高与跨径纸币一般选取在1/16~1/26之间。
2.支点处腹板总厚度与行车道板宽之比约为1/16~1/21。
3.支点处副班厚度与梁高之比1/12~1/16。
为符合施工和运营阶段的受压要求,并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内,所以等截面底板厚度为25㎝。
终上所述:设计截面形式为单箱单室,因单跨为12m,所以全桥采用等截面。
桥面横坡为2%,桥面纵坡为1%,人行道横坡1%,桥面横向布置为:1.5×2m(人行道)+0.5m(中间带)+0.5×2(防撞护栏)+3.75×2m(双向双车道)=11.5m。
梁高为100cm,翼缘板伸出部分长为250cm,腹板厚40cm,底板宽为6.5cm,顶板厚30cm,底板厚25cm。
截面尺寸图箱梁截面尺寸如图2-1 所示:图2-1 等截面连续梁桥截面尺寸图 (单位:cm)。
预应力连续箱梁桥毕业设计计算书一、工程概况本次毕业设计的对象为一座预应力连续箱梁桥。
桥梁的跨径布置为具体跨径布置,桥面宽度为具体宽度。
设计荷载为具体荷载等级,设计车速为具体车速。
该桥所处地理位置重要,是连接起点位置和终点位置的交通要道。
桥梁的建设将极大地改善当地的交通状况,促进经济发展。
二、结构选型与布置(一)主梁结构形式主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构,这种结构具有良好的抗弯和抗扭性能,能够适应较大的跨度和复杂的荷载条件。
(二)箱梁截面尺寸箱梁顶板厚度为具体厚度,底板厚度从跨中到支点逐渐加厚,腹板厚度也根据受力情况进行相应变化。
(三)预应力钢束布置预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线,按照纵向、横向和竖向的布置方式,以提高箱梁的承载能力和抗裂性能。
三、材料参数(一)混凝土主梁采用具体强度等级的混凝土,其弹性模量为具体数值,抗压强度标准值为具体数值。
(二)预应力钢绞线预应力钢绞线的抗拉强度标准值为具体数值,弹性模量为具体数值。
(三)普通钢筋普通钢筋采用具体型号,其屈服强度为具体数值。
四、荷载计算(一)恒载包括箱梁自重、桥面铺装、护栏等附属设施的重量。
(二)活载根据设计荷载等级,计算车辆荷载产生的效应。
(三)温度荷载考虑整体升降温和梯度温度对结构的影响。
(四)风荷载根据桥位处的风速等参数,计算风荷载对桥梁的作用。
五、内力计算(一)结构自重内力计算采用有限元软件建立模型,计算箱梁在自重作用下的内力。
(二)活载内力计算通过影响线加载法,计算活载在不同工况下产生的内力。
(三)温度内力计算根据温度变化情况,计算温度引起的结构内力。
(四)内力组合按照规范要求,对各种内力进行组合,以确定结构的最不利内力。
六、预应力损失计算(一)锚具变形和钢筋回缩引起的预应力损失根据锚具类型和施工工艺,计算相应的损失值。
(二)摩擦损失考虑管道偏差、弯道影响等因素,计算预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失。
(三)混凝土弹性压缩引起的预应力损失在分批张拉预应力钢束时,混凝土发生弹性压缩,从而引起预应力损失。
预应力混凝土连续梁桥的设计
1.1总体布置
结构总体设计主要包括桥梁跨径分配、主梁截面形式的拟定以及梁高等方面的内容。
1.1.1跨径布置
目前,设计工程师认为预应力混凝土连续梁桥的最大理论跨度为250~300m,经济跨度为100~240m。
–布置原则:减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求
–不等跨布置——大部分大跨度连续梁边中跨比为0.5~0.8,最好为0.65
–等跨布置——中小跨度连续梁
–短边跨布置——特殊使用要求
1.1.2主梁截面
–板式截面——实用于小跨径连续梁
–肋梁式——适合于吊装
–箱形截面——适合于节段施工
–其它
1.1.3箱梁梁高
梁高——与跨径、施工方法有关
等高度梁——实用于中、小跨径连续梁,一般跨径在50~60米以下变高度梁——实用于大跨径连续梁,100米以上,90%为变高度连续梁
桥型
公路桥铁路桥
支点梁高(m)跨中梁高(m)支点梁高(m)跨中梁高(m)
等高梁(1/15~1/25)l(1/16~1/18)l
变高(折线)
梁(1/16~
1/20)l
(1/22~
1/28)l
(1/12~
1/16)l
(1/22~
1/28)l
变高(曲线)
梁(1/16~
1/25)l
(1/30~
1/50)l
(1/12~
1/16)l
(1/30~
1/50)l
对于变高梁,一般对于公路桥,支点梁高是跨中梁高的2~3倍;对于铁路桥,支点梁高是跨中梁高的1.5~2倍。
1.2细部设计
主梁细部设计包括顶板、底板、腹板等部位尺寸的拟定,横隔板的设置,齿块和承托等构件的设计等。
1.2.1顶板、底板及腹板
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。
当悬臂施工时,箱梁底板特别是靠近桥墩附近的底板将承受很大的压应力。
在发生变号弯矩的截面中,顶板和底板也都应各自发挥承压的作用。
(1)顶板
顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面板横向弯矩的要求;满足布置纵向预应力钢束和横向预应力钢束的构造要求。
另外传统的设计理念认为,顶板厚度与腹板间距相关。
桥面板的悬臂长度也是调节板内弯矩的重要参数,在布置横向预应力时可考虑桥面板的横向坡度和板截面的变高度,以发挥预应力束的偏心效应。
中跨跨中顶板厚度一般要求大于d/30(d为箱梁腹板净距)。
(2)底板
箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶处,其厚度变化曲线一般为梁高的同类曲线。
箱梁根部底板除需符合使用阶段的受压要求外,在破坏阶段还宜使中性轴保持在底板以内,并有适当的富裕,根部底板厚度一般为墩顶梁高的1/10~1/12。
中跨跨中底板厚度要满足承受跨中正弯矩和底板合拢钢束布置构造的要求,一般要求大于d/30(d为箱梁腹板净距)。
(3)腹板
箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲剪应力与扭转剪应力所引起的主拉应力。
在确定腹板厚度时,必须考虑以下三个条件:①剪切荷载引起的剪力和扭矩必须在允许范围内;②必须适于浇注混凝土,尤其是在腹板内设置有弧线预应力钢束的地方;③预应力钢束如锚固在腹板内,则必须能适当地分布集中在锚固位置的高预应力荷载,即锚下局部应力的要求。
根据构造要求和受力需要,中跨跨中腹板厚度一般为35~60cm之间。
整个箱梁的腹板厚度要根据受力需求和构造要求分别设置,一般箱梁根部腹板厚度较大。
当腹板厚度有变化时,其过渡段纵向长度要求大于12倍的腹板宽度差值,以便主应力场的变化顺畅。
1.2.2横隔板、齿块和承托
箱梁横隔板的基本作用是增加截面的横向刚度和整体刚度,限制畸变应力。
同时在支承处的隔板还将承受和分布较大支承反力的作用,在中跨跨中的隔板还将克服底板钢束的径向力和箱梁的偏载扭转。
对于顶板和底板的合拢钢束,一般是增设齿块进行锚固。
所以齿块和顶板、底板的连接部位受力非常复杂,如果设置不好则导致齿块后面的顶板、底板表面出现横向受拉裂缝。
对于此部位的受力,建议进行局部应力分析并用普通抗剪钢筋进行加强。
设计中一般在顶板和腹板衔接处设置承托,因为可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少扭转应力和畸变应力。
桥面板在腹板支承处的刚度加大后,在箱梁的横向受力中可以吸收负弯矩,减少顶板的正弯矩。
此外,承托也使力线过渡缓和,改善应力集中现象和减少次应力。
1.3预应力钢束
大跨度预应力混凝土连续体系一般在纵向、横向均配置预应力钢束,在竖向配置竖向预应力蹬筋。
1.3.1配置原则
纵向钢束:一般将顶板纵向悬臂束下弯,底板连续束上弯,以降低腹板主拉应力。
建议每节梁段至少应有两根顶板束下弯至腹板中性轴以下锚固。
纵向力筋弯入腹板,要考虑力筋管道对腹板截面的削弱,应适当增加腹板厚度,并妥善处理锚固区的细节设计。
顶板悬臂束、底板合拢束的各自设置原则(各自克服的荷载不同)。
横向钢束:建议利用桥面板的横向坡度和板截面的变高度,把钢束布置成曲线形状,以发挥预应力束的偏心效应和提高箱梁顶板的抗裂性。
设计横向钢束时,必须保证最终预应力值大于顶板横向弯曲和畸变叠加的拉应力。
竖向蹬筋:蹬筋长度太短,设计中规定的张拉回缩量在施工过程中很难控制。
建议对于大跨度预应力混凝土结构,竖向蹬筋的预应力按标准计算值的50%进行设计。
在传统锚具的设计上,笔者建议采用整体连续锚垫板。
一般的配束数量估算:
纵向60~80kg/m3
横向、竖向5~10kg/m3
1.3.2几个注意的问题
(1)钢束的疲劳问题(要注意灌浆密实)。
(2)底板合拢束的张拉顺序问题。
(3)钢束张拉锚下应力控制问题(建议超张拉3%)。
1.4普通钢筋
对于大跨度预应力混凝土连续刚构体系,除合理配置预应力钢束之外,还必须设置数量和位置都较合理的普通钢筋。
普通钢筋的设置,可以防止施工阶段因混凝土收缩和温差引起的裂缝,承受施加预应力过程中产生的拉应力,提高使用阶段桥梁结构的抗压能力。
更主要的是普通钢筋的用钢量将直接决定桥梁在长期
荷载作用下的整体刚度大小和裂缝宽度的控制。
如果结构普通钢筋含量偏低,则在长期荷载作用下结构的抗弯刚度会下降,导致截面开裂,而裂缝宽度过大将剧烈地降低结构的整体刚度。
建议:①普通钢筋的用钢量最好控制在160kg/m3以上;②腹板内宜配置足够数量的箍筋以克服箱梁的主拉应力,防治腹板斜裂缝的产生;③底板横向分布钢筋最好配置直径16以上密间距普通钢筋(如Φ20@100~150),防治箱梁横向受荷作用下底板产生纵向裂缝;④其余水平防裂钢筋宜采用直径为16mm的螺纹钢筋,间距为100~150mm。