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1、大跨径预应力混凝土连续梁桥设计分析摘要随着我国公路建设的飞速发展，大跨径预应力混凝土连续梁桥得到了广泛的应用，本文以一座预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,介绍了大跨径连续梁桥设计中需要考虑一些主要问题,针对现阶段大跨径连续梁桥的一些主要病害,提出了在设计过程中的相应处理措施。关键词大跨径预应力 连续梁桥 桥梁设计1前言连续箱梁桥结构具有变形小、刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简易、抗震能力强等优点。目前在40～150m跨度范围内,无论是城市桥梁、公路桥梁,还是铁路桥梁中都具有较大的优势,是一种被广泛使用的桥型。但近些年在一些跨径较大的已建桥梁中也出现了较多的病害,主要
2、表现在:腹板斜裂缝较多、墩顶段横隔板开裂、悬臂板纵向裂缝、中跨跨中下挠过大、墩身局部裂缝等现象。针对预应力混凝土连续箱梁结构而言，裂缝形成的原因，主要有以下几方面：a．在主桥总体设计中，跨径比例、箱梁截面尺寸的拟定不合理；b．结构设计抗弯剪能力不足；c．对由预应力钢束引起的附加力估计不足；d.对温度应力重视不够；e.施工质量不好、其中包括混凝土浇筑与养生；施工顺序与施工精度；预应力钢来的保护层厚度达不到设计要求；支架与模板变形过大；预应力张拉力不足；灌浆不及时或其他质量问题等。f材料质量--如混凝土的水泥及骨料品种、材料级配及计量误差等问题。一般从以下几个方面采取措施:(
3、1)首先要保证主梁有足够的梁高,增加主梁刚度,主梁根部高跨比建议采用1/16～1/17。(2)已发现病害中,主梁1/4跨径附近腹板开裂较普遍,可以优化梁高变化规律,减小抛物线次数,以增大1/4跨径附近截面的高度。(3)主梁悬臂预应力束锚固时,下弯到箱梁截面型心下部以提供较大的预剪力,改善腹板的主拉应力。(4)主梁应力分析时,竖向预应力对主拉应力的贡献要慎重考虑。(5)对墩顶0#块、局部锚固区等受力复杂的位置要进行局部空间分析。(6)采用空心桥墩,减少大体积混凝土浇注过程中由水化热产生的局部裂缝,合理配置防裂构造钢筋。(7)主梁施工中采取合理的体系转换及合拢工艺。2工程简介
4、主桥主要技术标准:桥面宽度:0.5m+15m+0.5m;设计荷载:城市2A级;设计车速:80km/h;通航净空:航道标准为Ⅲ级,最高通航水位3.00m,通航净空不小于70m×7m;温度荷载:箱梁体系温度-10～45℃,合拢温度15℃。主桥拟采用大跨径预应力混凝土连续梁,引桥拟采用预应力混凝土简支T梁。3总体设计主桥方案从技术先进性、施工方便性、经济合理性、环境景观协调性等方面考虑,选定了大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁方案,跨径布置为45m+80m+45m,箱梁顶宽16m,底宽8m,为单箱单室截面。根部梁高4.5m,跨中梁高2m,箱梁梁高、底板厚度均按照二次抛物线变化,既
5、满足了结构受力需要,又使得梁体线形显得匀称流畅。4.连续箱梁的设计4.1尺寸拟定本着安全可靠、经济适用的原则,考虑结构受力要求、预应力钢束布置、施工技术水平等因素,主梁结构尺寸拟定如下:主桥横断面采用单箱单室箱形截面,根部梁高为4.5m,高跨比为1/17.8;跨中梁高2.0m,高跨比为1/40.0。箱梁顶板宽16.0m,底板宽8.0m,翼缘板悬臂长4.0m。箱梁高度从距墩中心1.75m处到跨中合拢段处按二次抛物线变化,除墩顶0号块设一个厚350cm的横隔板及边跨端部设厚150cm的横隔板外,其余部位均不设横隔板。0号块两侧距墩中心1.75～3.75m,箱梁顶板厚度由0.2
6、8m变化至0.70m,底板厚度由0.7m变化至1.50m;距墩中心3.75m外顶板厚度均为0.28m,底板厚度从0.70m至0.30m按二次抛物线变化。腹板厚度在5号块以前为0.90m,6号块以后为0.50m,5～6号块由0.90m按直线变化至0.50m。横坡2%,横坡由腹板高度调整。0号块构造、箱梁截面尺寸见图2、图3所示。主桥连续箱梁拟采用挂篮悬臂现浇法施工。各单“T”箱梁除0、1号块外分为10对梁段,箱梁纵向分段长度为(4×3.5+5×4.0)m。0、1号块总长10m,中跨、边跨合拢段长度均为2.0m。边跨现浇段长度为4.0m。4.2预应力体系本桥箱梁采用三向预应力
7、体系。纵向、横向预应力钢束采用
