预应力混凝土连续梁桥及刚架桥

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1、第三章预应力混凝土连续梁桥及刚架桥第一节预应力混凝土连续梁桥基本知识一、预应力混凝土连续梁桥的特点1.优点连续梁由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，使得弯矩图面积减小（因为连续梁的设计是以截面上最大正、负弯矩的绝对值之和即弯矩变化幅值作为标准），跨越能力增大。连续梁为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高。连续梁结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。因连续梁同时存在正、负弯矩区段，截面通常采用上下对称的箱型截面。预应力简支梁当跨径超过40～60m时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加

2、，不但耗材料，且给施工带来困难；而预应力连续梁，由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值显著减小，其内力分布比同跨度简支梁更合理。当预应力连续梁跨径较大时，梁体过重不易预制架设施工，多采用现浇施工，工期较长、费用较高。通过变化连续梁相邻跨长的比值，或加大支点附近的梁高而做成变高梁时，可调整各控制截面的弯矩变化幅值，降低跨中的正弯矩，使得预应力筋大部分布置在梁的顶部，便于张拉。变高梁虽然会增大中间支点处的负弯矩，但梁的高度增加了，并不引起钢筋用量的增加；同时加大支点附近梁高，还能适应抵抗支点处很大剪力的要求。连续梁预应力钢筋的合理布置，有利于纵向顶推、悬臂法等施工方法的实现，促进了预应力混凝土梁

3、桥施工的发展。立面上，连续梁在中间桥墩处只有一个支座，在竖直荷载作用下桥墩只受轴向的压力。故除制动墩外，其他桥墩及其基础的尺寸可做得小些。2.主要缺点预应力钢筋的布置难于发挥预加力的优点。因在梁的大部分截面内存在正、负弯矩，使得预应力钢筋合力的偏心靠近截面中性轴，从而降低了预加力的作用，且影响了梁的极限强度。梁在偏心的纵向预压力作用下，产生弯曲变形。如变形受到约束，在支承处则产生附加反力，从而降低预应力作用。超静定的连续梁结构的设计工作复杂，张拉程序、施工方法以及材料性能等对其应力状态有很大影响，较难精确计算。二、预应力混凝土连续梁桥的总体布置1.平面布置桥梁的平面造型取决于线路的方向与河

4、道或立交线路的方向，并受桥址地形和地物的制约，通常有正交、斜交、单向曲线和反向曲线桥梁等平面布置。正交桥最为常见，墩台位置与主梁中线垂直，构造也最简单。连续梁由若干跨组成一联，桥梁可由一联或多联组成。常见的连续梁桥每联由3～7跨组成，随着科学技术的发展，连续梁桥一联的跨数和长度都有了增加。如钱塘江二桥为18跨一联，中跨跨径80m，全长1340m。2.立面布置预应力混凝土连续梁桥的立面布置要考虑桥孔分跨、主梁高度和梁底曲线形状等因素。（1）按桥跨相互关系分为：等跨(a)和不等跨连续梁(b)；（2）按梁高变化分为：等高度(a、d)和变高度连续梁(b、c)；（3）按下部结构的支承形式分为：普通的

5、单式桥墩(a、b)、V形桥墩(e)和双薄壁柱式桥墩(f)；（4）按主梁梁身的构造分为：实腹式主梁(abcef)和空腹式的桁架结构(d)；（5）按主梁与下部结构的关系分为：墩梁分离连续梁和墩粱固接的连续T构桥。1）桥孔分跨连续梁每联内主梁在各墩台顶连续通过，各支点纵向只设一排支座，墩顶纵向设两排支座，两联之间的主梁断开。等跨的连续梁结构简单，适于采用顶推法、移动模架法简支转连续法施工。但等跨布置将使边跨内力控制全桥设计，不经济。等跨的跨径大小主要取决于经济分孔和施工设备条件。为减小等跨布置时跨中的正弯矩，可设为不等跨形式。当跨数不多时，采用奇数跨，以3跨或5跨较常见。对3跨连续粱，边跨与中跨

6、跨径之比一般为0.5～0.7。对预应力连续梁宜取偏小值，以增加边跨刚度，减少活载弯矩的变化幅度，从而减少预应力筋的数量。当边跨长度过短（比值小于0.3），此时边跨桥台支座将会出现负反力，在桥台上需设拉力支座或平衡压重。连续梁如采用悬臂法施工，考虑到一部分边跨采用悬臂施工外，剩余的一部分边跨须在支架上施工。为减少支架及现浇段长度，边跨长度以不超过中跨长度的0.65倍为宜。2）梁高及梁底曲线变截面梁的变化规律可采用圆弧线、二次抛物线或折线等，最常用的是二次抛物线，因其变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近。预应力混凝土连续梁桥除在梁高上选用变截面外，对箱形截面也可将截面底板、顶板和腹板做成变厚

7、度，以满足梁内各截面的不同受力要求。变截面梁高与最大跨径之比，跨中截面可取1/30～1/50，支点截面可取1/15～1/20，边跨与中跨跨径之比可取0.5～0.7。三、预应力连续梁构造1.主梁横截面高速铁路预应力连续梁横截面多采用箱形截面。箱形截面整体性好，抗扭刚度大，具有良好的静力和动力稳定性。同时箱形截面的顶板和底板具有较大的面积，能有效抵抗正负弯矩，满足配筋要求。因预应力混凝土连续梁多采用现浇施工，为施工方便，其箱