第３９卷第２３期 Ｖ０Ｉ．３９ Ｎｏ．２３ ２ ０ １ ３年８月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＩＥＣ Ｉ１ＪＲＥ Ａｕｇ． ２０１３ ・１６５・ 文章编号：１００９－６８２５（２０１３）２３—０１６５－０２ 预应力混凝土连续箱型截面梁桥设计技术探讨 杨鹏 侯爽 罗玉强 （１．四川农业大学城乡建设学院，四川都江堰６１１８００；２．四川农业大学商学院，四川都江堰６１１８００） 摘要：结合国内外已经建成桥梁的经验，对预应力混凝土连续箱型截面梁桥的立面、横截面设计进行了探讨，详细论述了桥梁线 形布置方法，并对该桥的尺寸初拟进行了介绍，为设计人员提供了参考。 关键词：预应力，混凝土，连续梁桥，箱型截面设计 中图分类号：Ｕ４４２．５ 文献标识码：Ａ ０ 引言 则可以从经济效益的提高来弥补因等跨结构受力性能不佳所带 预应力混凝土连续箱型截面梁桥因具有较强的刚度、变形 来的缺陷。故跨越江、湖、海湾的桥梁大部分采用等跨连续梁的 小、受力性能好的特点，并且因伸缩缝少、行车舒适、造型简洁美 布置方式。 观、养护简单、抗震性能强等优点而成为业主逐渐青睐的桥型之一。 １．２桥梁线形布置 １ 立面设计 １）变高度梁。在恒、活载作用下，支点处出现较大负弯矩，从 １．１跨径布置 绝对值来看，支点处的负弯矩通常大于跨中截面的正弯矩。因 连续梁跨径布置一般采用不等跨的形式。若采用等跨布置， 此，为更好地满足桥梁不同高度处的内力变化，常采用变高度梁。 则边跨内力将控制全桥设计，极不经济。此外，边跨过长，削弱了 而且变高度梁与环境更为和谐，并节约材料，增加桥下净空。变 边跨的刚度，将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值，增 高度梁的截面变化通常采用的形式有抛物线、圆弧线和折线。由 大预应力束筋数量。一般边跨长度可取为中跨的０．５倍一０．８倍， 于二次抛物线的形式与连续梁的弯矩变化规律相似，故常用二次 对钢筋混凝土宜取偏大值，使边跨与中跨控制截面内力值基本相 抛物线；为便于施工、简化桥梁构造，在中小跨径的桥梁中常采用 同；对预应力混凝土连续梁宜取偏小值，以增加边跨刚度，减少活 折线形。 载弯矩的变化幅度和预应力筋的用量。中跨跨长与边跨跨长的 ２）等高度梁。有时由于施工需要，如采用顶推法、移动模架 比值与施工方法的选取紧密联系。对于现浇桥梁，边跨长度与中 法等，一般采用等高度梁。等高度梁的缺点是：在支点处较大的 跨长度比值取为Ｏ．８，满足经济性的要求。对于采用悬臂施工法， 负弯矩只能用增加预应力筋的量而不能利用增加梁高的方法予 由于有一段边跨需布置支架进行现浇，为满足结构内力变化的合 以抵抗，材料用量增加，因而造价增大，但是构造简单、施工方便。 一理性，以及减少支架的工程量，根据国内外已经建成桥梁的经验， 般用于如下情况：ａ．以４０ ｍ一６０ ｍ中等跨径为主的桥梁，采用 边跨长度与中跨长度比值取为０．５５～０．６５为宜。从结构受力来 该种形式，可以提高施工速度。并且由于跨度小，梁的截面的内 看，不等跨的连续梁的受力性能比等跨连续梁要好很多。但在某 力差异小，一般可以通过构造措施来满足。ｂ．采用特殊的施工方 些特殊情况下，如由于施工要求，则需要采用等跨布置。当采用 法，如支架施工法、逐跨架设施工法。 顶推法或先简支后连续梁施工方法对总长度很大的桥梁施工时， １．３ 梁高 满幅基础，因此，辅助措施费少。另外，项目部自有钢管支墩，节 几个问题［Ｊ］．铁道建筑，２００７，１４（１）：１４—１５． 省了租赁脚手架的费用。 ［２］徐君兰．大跨径桥梁施工监控［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 合龙后的数据显示中轴线的容许偏差为３ ｍｍ，高程偏差为 ２０００． ６ ｍｍ，均在规范的容许范围内，实测位移控制较好，边跨现浇直线 ［３］ 杜立勋．大跨度预应力混凝土连续梁桥施工技术分析［Ｊ］． 段的效果显著。 山西建筑，２０１２，３８（２０）：１６４－１６５． 参考文献： ［４］ 向木生，张世飙，张开银，等．大跨度预应力混凝土桥梁施工 ［１］ 刘日飞，许长青，阴晓云．大跨度连续刚构桥合龙应注意的 控制技术［Ｊ］．中国公路学报，２００２（４）：６２－６５． Ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｉｄｅ－ｓｐａｎ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ－ｃｏｎｃｒｅｔｉｎｇ ｂｅａｍ ＬＩ Ｚｈｅｎｇ－ｂｏ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ２３ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ ８ｔｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００９１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｉｄｅ—ｓｐａｎ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ—ｃｏｎｃｒｅｔｉｎｇ ｂｅａｍ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｓｏｍｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ－ｃｏｎｃｒｅｔｉｎｇ ｂｅａｍ，ｈｉｇｈｗａｙ，ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｅｃｔｉｏｎ 收稿日期：２０１３—０５．３１ 作者简介：杨鹏（１９９０．），男，在读本科生： 侯爽（１９９２．），女，在读本科生； 罗玉强（１９９２－），男，在读本科生 －１６６・ 第３９卷第２３期 ２ ０ １ ３年８月 山 西 建 筑 箱型截面的底板作为承受结构弯矩的主要部位，受力和构造 连续梁桥的支点处主梁高度与跨径的比值通常取为１／１５— １／２５，而跨中截面处一般取为１／４０～１／５０。当建筑高度不受 要求两个因素控制其尺寸大小。从连续梁跨中截面到墩顶截面， 为满足连续梁的受压要求，底板厚度也应增大。 时，增加梁的高度往往是较经济的解决方案，因为梁的高度增大 负弯矩逐渐增大，对混凝土用量影响不大，但预应力筋用量却能显著减少。连续梁 在支点和跨中的梁高估算值见表１。 表１ 连续梁在支点和跨中的梁高估算值 截面形式 等高度梁 支点处 跨中 Ｈ＝（１／１５—１／３０）Ｌ，常用（１／１８—１／２０）Ｌ 根据国内外已经建成桥梁的经验，墩顶处底板厚度一般取为 梁高度的１／１２～１／１０；对预应力混凝土连续梁，跨中区段主要承 受正弯矩，为受力以及满足底板需配置预应力筋和普通钢筋的要 求，底板板厚一般取为２００ ｍｍ～２５０ ｍｍ。 ２．２．３顶板两侧悬臂板 变高度（折线）梁 变高度（曲线）梁 Ｈ＝（１／１６—１／２０）Ｌ Ｈ：（１／１６—１／２０）￡ ｈ＝（１／２２～１／２８） ｈ＝ｆ１／３０—１／５０）￡ 箱型截面梁顶板两侧悬臂板的长度是调节顶板内弯矩的重 要因素。集中活载的纵向分布随着悬臂自由长度增加而增加，对 弯矩的影响甚小。但是恒载及人群荷载弯矩随悬臂长度几乎呈 平方关系增加，故在大悬臂状态时，宜设置横向预应力束减薄悬 臂根部的厚度。悬臂长度一般取２ ｍ一５ ｍ，当长度超过３ ｍ后， 一２横截面设计 梁式桥横截面的设计主要是截面形式的布置与选择，主要包 括主梁截面形式、主梁各细部尺寸、主梁间距。它与桥梁体系的 立面布局、施工方法、审美要求以及经济性等因素密切相关。 ２．１ 截面选取 一般需布置横向预应力束。 腹板厚度 ２．２．４般来说，目前预应力混凝土梁式桥的横截面形式主要有板 式、肋梁式和箱型截面三种。从施工工艺来说，主梁横截面可分 为整体式与组合式两类。 ２．１．１ 箱型截面优点 腹板具有承受截面剪应力和主拉应力的作用。在预应力箱 梁中，腹板厚度比钢筋混凝土梁小，这主要是预应力束提供的预 剪力抵消了一部分弯曲剪切力。但腹板的最小厚度应满足构造 及施工要求，其设计经验为： １）腹板中无预应力筋时，最小厚度为２００ ｍｍ；２）腹板中布置 预应力筋管道时，最小厚度为３００ ｍｍ；３）腹板中布置锚头时，最 １）当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心距愈大，预应 力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用； ２）箱型截面为闭合薄壁截面，因其抗扭刚度大而对弯桥和采 小厚度为３８０ ｍｍ。 用悬臂施工的桥梁颇为有利； ２．２．５梗腋的设置 ３）因其具有较大面积的顶板和底板，故能有效地抵抗正负弯 为提高截面的抗弯和抗扭刚度，减少扭转剪应力和畸变应力 矩，并利于钢筋的布置； 以及减少应力集中程度对结构的影响，使力线过渡比较平缓，在 ４）具有良好的动力特性，以及收缩变形较小。已建成的跨度 顶板和腹板接头处须设置梗腋。 超过４０ ｍ的预应力混凝土梁桥中，横截面大部分采用箱型截面。 通过设置梗腋，利用其所提供的有效空间布置纵向预应力筋 ２．１．２箱型截面形式 和横向钢筋，大大减小了底板和顶板厚度。梗腋的布置形式一般 箱型截面常见的形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单 为１：２，１：１，１：３，１：４等。箱梁顶部梗腋常采用１：３，底部梗腋多 箱多室、双箱多室等。单箱单室截面具有受力明确、施工方便、材 采用１：１或２：１—３：１，以利于浇筑底板混凝土。 料用量少等优点。 单箱单室和单箱双室截面，虽然对截面腹板和底板的尺寸影 响较小，但是对顶板厚度的影响却比较明显。单箱双室式的顶板 ３横隔梁的设置 横隔梁具有增加截面横向刚度、变形应力的作用，而支 负弯矩通常比单箱单室式的负弯矩减少５０％，而正弯矩则可减少 撑处的横隔板还具有承受和分布较大支撑反力的作用。箱型截 面与一般肋型的桥梁相比，因其较大的抗扭刚度，故可以有效减 ７０％。而且单箱双室式腹板总厚度增加，利于钢束的布置。 少横隔板的数量或者取消横隔梁的设置。 ２．２细部尺寸 ２．２．１ 顶板厚度 ４结语 预应力混凝土连续箱型截面梁桥在结构形式、建造成本方面 箱型截面梁顶板厚度主要由桥面板横向弯矩受力要求、纵向 预应力束的布置以及横向受力钢束的构造要求三个方面的因素 均有其自身优势。通过对该桥型初步设计时尺寸初拟，为经济、 共同决定。其中横向弯矩受力的要求主要与腹板之间的距离和 合理的项目设计提供参考。集中荷载大小有关。顶板厚度参考尺寸见表２。 表２顶板厚度尺寸 参考文献： ［１］ 范立础．预应力混凝土连续梁桥［Ｍ］．北京：人民交通出版 ７．Ｏ Ｉ 腹板间距／ｍ ｌ 顶板厚度／ｍｍ ｌ Ｉ３．５ １８０ ５．０ ２００ 社．２０１２． ２８０ ［２］ＪＴＧ Ｄ６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ］． ［３］ＪＴＧ Ｄ８１—２００６，公路交通安全设施设计通用规范［Ｓ］． ２．２．２底板厚度 Ｉｎｑｕｉｒｙ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｏｘ－ｔｙｐｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ＹＡＮＧ Ｐｅｎｇ。ＨＯＵ Ｓｈｕａｎｇ ＬＵＯ Ｙｕ—ｑｉａｎｇ。 （１．Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｃｏｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｄｕｆａｎｇｙａｎ ６１ １８００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆＡｇｒｏｃｉｕｌｔｕｒｅ，Ｏｕｊｉａｎｇｙａｎ ６１１８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｏｘ—ｔｙｐｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｓｐｅｃｉｉｆｃａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｌｉｎｅａｒ ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｂｒｉｄｇｅ ｓｉｚｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｓｏｍｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ，ｂｏｘ ｓｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ
