预应力混凝土连续梁桥初步设计

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1、1.1主梁尺寸的拟定预应力混凝土连续梁以受力体系来分，有等截面、变截面连续梁桥、桁架连续梁桥，连续-刚构梁桥及V形墩连续梁桥等。其中等截面及变截面是目前我国预应力混凝土连续梁桥采用最多的截面形式。等截面连续梁一般适应以下情况：①跨径一般为40～60m（国外也有达到80m跨径者）,构造简单，施工快捷的连续梁。②桥的立面布置以等跨径为宜，也可以不等跨布置，边跨与中跨之比不应小于0.6，高跨比一般为1/15～1/25。③适应于支架施工、逐跨架设施工、移动模架施工及顶推施工等。而变截面梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥，本设计选用变截面预应力混凝土连续梁。梁底立面曲线可采

2、用圆弧线、二次抛物线及折线等，除外形高度变化外，为满足梁内各截面受力要求，还可将截面的底板、顶板和腹板改变厚度。在本设计中梁底立面曲线选用抛物线形，底板采用变厚度。在孔径布置方面，边跨与总跨之比一般为0.5～0.8，当边跨与中跨之比小于0.3时，边孔桥台支座要做成拉压式，以承受负反力。其跨径布置为70m+112m+70m，右边与两跨24m的简支梁相连，边孔与中孔跨径之比为0.63。变高度梁的梁高与最大跨径之比，在跨中截面一般为1/30～1/50，支点截面可选用1/15～1/20，在本设计，跨中截面出梁高为3.0m，支座处梁高为6.0m。预应力混凝土连续梁桥的截面形式很

3、多，一般应根据桥梁的跨径、宽度、梁高、支撑形式、总体布置和施工方法等方面综合确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁自重、节约材料、简化施工和改善截面的受力性能是十分重要的。目前预应力连续梁桥横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面，其中，板式、肋梁式截面构造简单、施工方便；而箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。本设计选用分离式单箱双室的箱形截面。一、梁高顶板厚底板厚在连续梁桥中，箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部，根部底板厚度一般为根部梁高的1/10～1/12，以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

4、板以内；跨中底板厚度一般为200～250㎜，以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。在本设计中支座处的底板厚为60cm，跨中处底板厚为30cm，在支座与跨中间按抛物线形变化，坐标系建在支点梁底，则梁高和梁底曲线形的抛物线方程为：梁高：（cm）底板厚：（㎝）。在确定箱形截面顶板厚度时一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵向预应力钢筋的要求。在配筋的混凝土桥面板中，顶板的厚度与腹板间距可参考下表：表1-1腹板和顶板参考尺寸腹板间距（m）3.55.07.0顶板厚度（㎜）180～200200～250280～300二、悬臂板长度腹板厚箱梁截面顶

5、板两侧挑出的悬臂板（翼板）长度也是调节顶板内弯矩的重要因素，一般可取悬臂板长度为腹板间距之半。当配置横向预应力筋时，悬臂板应尽量外伸。本设计中悬臂板长度取为2.0m。箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续梁桥中，弯束对荷载剪力的抵消使梁内剪应力和主拉应力较小；在变高度连续梁桥中截面高度的变化也可减小主应力值。因此，除上述受力因素外，考虑预应力钢筋布置及混凝土浇注后的箱梁腹板最小值一般为：腹板内无预应力束管道布置时可采用200㎜；腹板内有预应力管道布置时可采用250～300㎜；腹板内有预应力束锚固时采用350㎜。在大跨径预应力混凝土连续箱梁中，腹板宽度宜从跨中

6、向支点逐渐加宽，以承受支点处较大剪力，一般采用300～800㎜，也有达到1m左右者。本设计中顶板厚度取300㎜，腹板厚度在跨中处各处宽均为400㎜，在支座处两侧宽度为600㎜，中间腹板宽度为400mm。箱梁截面尺寸如下图所示：图1-1连续梁支点截面尺寸图（单位：cm）图1-2连续梁跨中截面尺寸图（单位：cm）1.2基本材料的选用一、钢筋预应力混凝土桥梁用的钢材就其使用状况可分为非预应力钢材和预应力钢材两大类。前者与钢筋混凝土桥梁的钢材完全一样；目前使用的预应力钢材主要有高强钢丝、钢绞线和高强粗钢筋三大类。按照《桥规》第2.2.1条规定，预应力混凝土构件中的预应力钢筋宜

7、采用冷拉II级、冷拉III级、冷拉IV级钢筋、冷拉5号钢筋、热处理钢筋（V级钢筋）、冷拔低炭钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。在本设计中，预应力钢筋均采用12–7φ5的低松弛钢绞线，其标准强度R=1860Mpa，张拉控制应力=0.75=1395Mpa，两端“双控”张拉，张拉时混凝土强度要达到80%的设计强度，普通钢筋采用Ⅱ级钢筋。二、混凝土混凝土的标号是混凝土强度的主要标志。它决定混凝土的其它物理力学性能。选用合适的混凝土标号除根据结构构造特征外，还需与钢材的级别相适应，由于预应力钢材的强度均较高，所以一般均选用较高标号的混凝土。这不仅会减小结构混凝