預應力混凝土連續梁橋的設計研究

摘 要 預應力混凝土連續橋是一種在當今應用很廣泛的一種預應力橋，當然在這領域研究者也很多，本文著重從大處著眼，來介紹這種梁。從梁的材料到梁的

施工工藝，從梁的整體尺寸到細部尺寸。以及梁的外觀設計都有個簡單的描述，雖然不多但涉及的面很廣。

關鍵詞 預應力；墩臺；尺寸；梁；施工工藝

預應力混凝土連續梁橋是預應力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結構剛度大、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，行車舒適等優點。加上這種橋型的設計施工均較成熟，施工質量和施工工期能得到控制，成橋后養護工作量小。預應力混凝土連續梁的適用范圍一般在150m以內，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，我國已建成許多有代表性的大跨徑公路和城市預應力混凝土連續梁。

1.設計資料

1.1 技術標準

1）標準跨徑：23+35+23m；2）橋面寬度：凈7+2×0.5m，共8m；3）橋梁橫坡：1.5%；4）設計荷載：公路-Ⅱ級；兩側欄桿重量分別為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技術標準的1860級高強低松弛15.20鋼絞線，抗拉強度標準值，彈性模量。3）普通鋼筋：采用符合新規范的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）鋼板應符合GB700－88規定的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值參見《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）。

1.2.2 錨具：YM15-7，YM15-9

1.3 施工工藝

上部結構采用整體現澆施工，預應力采用后張法施工，利用滿堂支架，泵送現澆混凝土施工，預留預應力鋼絲孔道，由Φ=90mm和90×19mm的預埋波紋管形成。施工工序：1）施工臨時支座并固結，進行主梁的布置，整體對稱平衡澆筑混凝土；2）進行橋面鋪裝，包括橋面板的鋪裝和防撞護欄的設置；3）擬定十年的收縮徐變的影響。

1.4 設計依據

（1）《公路工程技術標準》（JTG B01-2003）；

（2）《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）；

2.總體布置和結構尺寸

2.1 橋孔分跨

橋孔分跨往往要受到地質水文條件，通航要求及墩臺、基礎以及支座構造，力學要求，美學要求等的影響。若采用三跨或四跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的0.5～0.8 倍，這樣可使中跨跨中不致產生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯系，對于采用現場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的0.8倍是經濟合理的。本次設計橋梁為三跨連續梁，跨度組合為：23+35+23m，基本符合以上原理要求。

2.2 截面形式

等截面連續梁 超靜定結構的連續梁在恒載和活載作用下，支點截面負彎矩一般比跨中截面正彎矩大，但跨徑不大時這個差值不是很大，可以考慮采用等截面形式，采取一定的構造措施予以調節，從而簡化了主梁的構造使施工變得快捷。此外采用有支架施工，逐跨架設施工、移動模架法和頂推法施工的連續梁橋較多采用等截面布置。本設計中采用懸臂現澆整體現澆施工方法，所以采用等截面的梁。

2.3 主梁高度

預應力混凝土連續梁橋的主梁高度與起跨徑之比通常在1/15～1/25之間，標準設計中，高跨比約在1/18～1/19，當建筑高度不受限制時，增大梁高是比較經濟的方案。可以節省預應力鋼束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根據橋下通車線路情況，并且為達到美觀的效果，取梁高為1.9m，高跨比位于1/15～1/25之間，符合要求。結合以上敘述，本設計中采用1.9m等截面梁。

2.4 細部尺寸

2.4.1 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位，其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底板要承受很大的壓應力，墩頂處底板為梁高的1/10～1/12，跨中處底板一般為20～25cm，底板厚最小應有12cm。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。本設計中采用雙面配筋，在支點處設成實心箱型截面，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。底板在跨中厚20cm，支點附近40cm，頂板厚度設計為20cm。

2.4.2 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受結構的彎曲剪應力和扭轉剪應力所引起的主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經驗為：1）腹板內無預應力筋時，采用20cm；2）腹板內有預應力筋管道時，采用25～30cm；3）腹板內有錨頭時，采用25～30cm。大跨度預應力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用30～60cm，甚至可達1m 左右。本設計支座處腹板厚取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，減少扭轉剪應力和畸變應力。此外梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。本設計中，根據箱室的外形設置了1：4形式的上部梗腋，寬20cm，長80cm，而下部采用1：2的梗腋。

2.3.4 懸臂 頂板兩側懸臂板的長度對活載彎矩數值影響不大，但恒載及人群荷載彎矩隨懸臂長度幾乎成平方關系增加，故懸臂長一般不大于5m，大于3m時要布置橫向預應力筋。單箱單室截面懸臂長b與（1.8～2b）之比為1：（2.5～3.0）時橫向受力狀態較好，所以此處臂板長取1.8m.

3.結語

預應力混凝土連續梁橋在我國的發展與應用雖然只有20余年歷史，但如今在公路、城市道路和鐵路建設中廣泛采用。目前我國無論在設計、施工、預應力材料和設備上都取得了很大進步和一定成就，然而與國際先進水平仍存在一定差距。今天我們需要不斷地總結經驗、吸取教訓，在設計理論、設計規范、預應力材料和施工技術上不斷完善、不斷發展、勇于創新。相信通過共同努力，在21世紀一定能將我國預應力混凝土梁橋的設計、施工水平推向更新的高度。