装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计

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1、3.3装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计装配式钢筋混凝土简支梁桥，常用的经济合理跨径在20m以下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力，可采用预应力混凝土结构。目前，世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m。但是，根据建桥实践，当跨径超过50m后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。因此，我国桥规明确指出：预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。3.3.1横截面设计1．横截面形式装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基

2、本上与钢筋混凝土梁桥类似，通常也做成T形、I形，但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要，下部一般都设有马蹄或加宽的下缘(见图3.15b、c)。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸，也采用箱形(见图3.15d)。由于采用预应力筋施加预压力，可以提供方便的接头形式，为了使装配式梁的预制块件进一步减小尺寸和重量，还可做成横向也分段预制的串联梁(如图3.26)。但由于串联梁施工麻烦，构件预制精度要求高，在国内使用较少。图3.26横向分段装配式梁2．主梁布置经济分析表明，对于跨径较大的预应力混凝土简支

3、梁桥，当吊装重量不受限制时，采用较大的主梁间距比较合理，一般可采用1.8～2.5m。3．截面尺寸(1)截面效率指标为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸，首先分析其截面的受力特点。截面特征如图3.27所示：图3.27截面特征在预加力阶段和运营阶段，预应力混凝土梁截面承受双向弯矩。在预加力阶段，施加了偏心预加力N，在预加力和自y重弯矩M的共同作用下，合力N相当作用于截面的下核点g1y（截面上缘应力为零）（如图3.28a）；在运营阶段，若计及预应力损失△N，截面内合力为N′=N−∆N，则在结构附yyyy加重

4、力(桥面铺装、人行道、栏杆)弯矩M和汽车与人群荷图3.27界面特征g2载弯矩M作用下，合力N′将从下核点移至上核点（截面下缘应力为零），即移动了pyK=k+k的距离（如图3.28b），则有：sxNe'=M（3.1）yg1(Ny−∆Ny)(ks+kx)=Mg2+Mp（3.2）图3.28预应力混凝土简支梁的应力状态式中：e'——预应力筋距截面下核心的偏心矩；k、k——截面上、下核心距。sx①由式(3.1)可见，偏心距e'实际上起到了无偿抵消主梁自重的作用。采用形心较高的截面，可以加大偏心距e'，从而节约预

5、应力筋的数量。②式(3.2)表明，截面核心距的大小体现了运营阶段承受荷载的能力，而且核心距K愈大预应力筋就愈节省。排除截面梁高h的影响，可用截面效率指标ρ=K表示，故应使ρh尽可能大。显然，截面形式不同将影响到截面形心位置和截面效率指标的大小。从经济性考虑，通常希望ρ值在0.45～0.5以上。实际上，对跨径较大的预应力混凝土简支梁，适当加大翼缘宽度，增加梁的间距，可以提高截面效率指标ρ。（2）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度取决于采用的汽车荷载等级、主梁间距及建筑高度等因素，可在较大范围内变化。

6、对于常用的等截面简支梁，其高跨比的取值范围在1/15～1/25，一般随跨径增大而取较小值，随梁数减少而取较大值，对预应力混凝土T形梁一般可取1/16～1/18左右。当桥梁建筑高度不受限制时，采用较大的梁高显然是较经济的，因为加高腹板使混凝土用量增加不多，而节省预应力筋数量较多。⑶其他细部尺寸在预应力混凝土梁中，由于混凝土所受预应力和预应力束筋弯起，能抵消荷载剪力的作用，肋中的主拉应力较小，肋宽一般都由构造和施工要求决定，但不小于160mm。标准设计中肋宽为140～160mm。T梁上翼缘的厚度按钢筋混凝

7、土梁桥同样的原则来确定。为了减小翼板和梁肋连接处的局部应力集中和便于脱模，在该处一般还设置折线形承托或圆角，此时承托的加厚部分应计算在内。ρT梁下缘的马蹄尺寸应满足预加力阶段的强度要求，同时，从截面效率指标分析，马蹄应当是越宽而矮越经济。马蹄的具体形状要根据预应力束筋的数量和排列方式确定，同时还应考虑施工方便和力筋弯起的要求。具体尺寸建议如下：①马蹄宽度约为肋宽的2～4倍，并注意马蹄部分(特别是斜坡区)的管道保护层不宜小于60mm。o②马蹄全宽部分的高度加1/2斜坡区高度约为梁高的0.15～O.20倍

8、，斜坡宜陡于45。为了配合预应力筋的起弯，在梁端能布置锚具和安放张拉千斤顶，在靠近支点附近马蹄部分应逐渐加高，腹板也应加厚至与马蹄同宽，加宽的范围最好达到一倍梁高(离锚固端)左右，从而形成了沿纵向腹板厚度和马蹄高度都变化的变截面T梁。标准设计中，一般采用自第一道内横隔梁向梁端逐渐变化的形式。4．横隔梁布置沿纵向的横隔梁布置基本上与钢筋混凝土梁桥相同，但中横隔梁应延伸至马蹄的加宽处。当主梁跨度大、梁较高的情况下，为了减小重量而往往将横隔梁的中部挖空。3.3