預應力混凝土連續箱梁橋梁結構設計研究

張結合

摘 要：在社會經濟高速發展的今天，我國橋梁工程建設取得了突飛猛進的發展，然而隨著交通事業的發展和橋梁使用要求的提高，結構設計越來越復雜，橋梁結構設計任務十分繁重。預應力混凝土連續箱梁橋梁結構在施工性能和經濟效益方面具有明顯優勢，不僅能夠使結構的抗彎和抗剪承載力大幅提高，而且具有較好的抗震性和整體性，應用前景廣闊。本文結合某預應力混凝土連續箱梁橋梁的工程實例，圍繞該橋的設計和構造特點，重點分析了橋梁上部結構計算和上下部結構構造設計，以期能為有關方面的需要提供借鑒和參考。

關鍵詞：預應力混凝土；連續箱梁橋梁；結構設計

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0072-02

在橋梁工程中，預應力砼連續箱梁因其特有優勢被建筑單位廣泛應用，其具有較好的結構剛度、美觀的結構外形、簡單的養護方式以及較低的施工成本等特點，已成為45-55m跨度橋梁中最主要的橋型之一。通過長期實踐能夠看出，雙向4車道的高等級公路橋面寬度一般為12m左右，預應力箱梁通常采用兩種結構，一種是單箱雙室箱梁結構，另一種是單箱單室結構。箱梁預應力鋼筋的配置方式通常分為三種，一是豎向，二是橫向，三是縱向。本文通過某公路主線橋梁設計，淺談預應力混凝土連續箱梁橋梁結構設計及體會。

1 工程概況

某公路工程中，設計橋梁總長度為170m，設計載荷為1級，設計車道為4車道，橋面全寬24m，分離式梁橋，每橋12m，人行道設計為1.5m，機動車道為2*3.75m，非機動車道為3m，設計時速為每小時100千米，按照7度烈度進行地震設防，橋面縱坡為2.0%，橫坡為1.5%，橋梁不存在平曲線和豎曲線。

2 結構設計

2.1 施工材料

在施工以前，需要對施工原材料進行嚴格把關，以保證工程整體質量。橋梁施工中使用C50混凝土，橋面的鋪裝層下部選用10cm厚C50防水混凝土，中面層選用6cmAC-20I中粒式瀝青混凝土，上面層選用4cmAK-13A型瀝青混凝土抗滑表層。連續梁使用C50混凝土，橋墩、承臺使用C30混凝土，樁基、搭板使用C25混凝土。箱梁縱向預應力束使用高強度低松弛預應力鋼絞線，標準強度為1860MPa。預應力管道全部使用鍍鋅金屬波紋管，支座采用盆式橡膠支座。

2.2 橋型結構構造

（1）布置結構跨經。地質、地形等多種因素都會制約橋梁跨孔的布置。要最大程度的確保施工便捷，受力合理，跨孔配置協調一致。通常來說，相同的跨徑可應用于等高度小跨徑連續梁中，此次施工采用30m+30m+30m的跨徑。（2）梁高?？缰薪孛媪焊叩母呖绫纫话銥?/30-1/50，對變高度連續梁一般為1/14-1/18；本橋為30m的跨度，跨中截面梁高為1m，支點截面梁高為2.2m。（3）橫截面形式。箱形截面因其眾多優勢被廣泛應用與城市橋梁和公路橋梁上部結構中，其不僅具有較好的橋下視覺效果、較大的跨越能力、較強的扭矩性能和便捷的架設方式，而且能夠節省材料、明確受力點。因此，此次施工采用單箱雙室箱形截面。（4）箱梁橫斷面細部構造。一是頂板，箱梁的頂板需要與預應力鋼筋布置和橫向抗彎的需求相符合，通常腹板間距在大于3.5m且小于7m的范圍內，頂板厚度控制在0.18-0.3m之間；二是底板，箱梁底板通常需要與預應力鋼筋布置需求相符合，一般變高度連續梁底板控制在0.25-0.3m的厚度，對于橫梁附近位置通過加厚過渡進行處理；三是腹板厚度，腹板厚度不僅需要滿足受力需求，而且還要達到預應力鋼筋構造的連接和錨固的要求，一般腹板厚度控制在大于0.4且小于0.8m的范圍內，加厚過渡處理變高度連續梁中靠近橫梁的位置，箱梁一般采用直腹板；四是懸臂板，在橋面板彎矩調節過程中，腹板間距和懸臂板長度調節是主要手段，懸臂板長度一般為2.0m，懸臂端部厚度通?？刂圃?.16-0.20m范圍內，懸臂根部厚度一般控制在大于0.4m且小于0.6m范圍內；五是承托，在頂補板與腹板連接的位置需要布置承托，承托分為橫承托和豎承托兩種形式。橫承托有利于頂底板受力，豎承托有利于腹板受力。通常需要將豎承托設置在受抗剪、主拉應力控制的位置（圖1）。

2.3 上部結構設計

（1）梁的有效寬度計算。在梁承受彎矩過程中，受剪力滯效應影響，T型梁和箱型梁的頂底板所受拉壓應力隨著離腹板距離的變遠導致受力不斷變小，并非全梁受力。現如今，有很多方法進行橋梁剪力滯計算，其中包括差分法、線條法以及比擬桿法，不過現如今等效寬度法應用比較廣泛。（2）主梁內力計算。在計算恒載內力時，以縱向取1m的板條為基準，一期恒載內力的主梁支座截面的恒載集度為，主梁跨中截面的恒載集度為。二期恒載橋面鋪裝、欄桿的內力計算包括瀝青混凝土找平及抗滑層 ，鋼筋混凝土面層為，鋼筋砼防撞欄為。（3）預應力筋的安裝和綁扎。通過對吊裝和吊具、綁扎質量以及內模整體安裝進行綜合考慮，將全部鋼筋分成兩部分，一部分為頂板鋼筋，另一部分為底腹板鋼筋，在胎架上綁扎底腹板鋼筋，在完全綁扎好底腹板以后再安裝頂板鋼筋，隨后進行頂板鋼筋的綁扎。鋼筋需要在加工廠制作成半成品，現場焊接、綁扎在梁體底座，使其成型。根據放樣結果進行卡具的安裝綁扎，在綁扎卡具上先進行腹板外側水平鋼筋的安裝，隨后進行腹板箍筋的安裝，并綁扎水平筋，先將腹板外側水平鋼筋安裝在綁扎卡具上，隨后將安放腹板箍筋和水平筋進行綁扎。將底板箍筋擺放在綁扎卡具上，對應綁扎底板箍筋與腹板箍筋，隨后將水平筋與底板主筋進行穿梭綁扎。

2.4 下部結構設計

橋梁下部結構的設計必須符合以下原則：具有較低的成本造價、較少的維修養護、較短的施工工期、較好的外觀造型以及安全耐久性強等。尤其是在對互通立交跨線橋進行施工時，必須合理設計施工方案，在確保安全穩定的前提下，對上下部結構進行合理協調，同時保證其經濟性和美觀性。在橋梁設計中，墩臺極為重要，且對橋梁上部結構起到支撐作用，能將壓力傳遞給地基部分。所以，土質構造、水文地理、河床斷面和冰凍情況、結構受力情況等都直接影響著橋梁墩臺及其基礎的設計。根據總體設計要求，并與上部結構相協調，雙柱式墩為本橋橋梁的施工方式，應將墩柱直徑控制在1.4m左右，控制橫向柱間距在6.80m左右，將盆式橡膠支座設置在每一個墩柱頂面；在進行橋墩基礎施工時，通常使用樁柱連接的鉆孔灌注樁基礎，將樁徑控制在1.6m左右，樁長控制在大于32m且小于36m范圍內。在設置墩頂時，考慮到橫向穩定性，需要進行橫系梁的設置，將橫系梁設置在墩頂位置，寬度控制在1.0m左右，高度控制在1.20m左右。

3 結語

綜上所述，現如今，隨著科技技術的不斷進步，預應力混凝土連續箱梁橋梁結構設計如今越來越合理，且其工藝簡便、易于推廣，能夠有效提升施工質量，促進施工進度，并且經濟效益顯著。在進行橋梁施工以前，需要全面驗算支架的強度、變形量和穩定性，防止在施工中出現問題。同時進行支架預壓工作，對支架變形情況進行嚴格控制，在澆筑過程中一定要加強觀測和監控支架模板穩定及對稱。在預應力連續箱梁施工過程中，相關施工人員需改進落后的施工工藝，并消除前期施工中出現的一系列施工問題，從而提高箱梁施工質量，提升橋梁工程的施工水平。