大跨预应力混凝土连续梁桥设计

摘 要：本文主要结合连续梁桥的实际工程例子就大跨预应力混凝土连续梁桥的相关主要设计进行了论述，分别从主梁设计，桥墩及基础设计，主梁施工三个方面展开了探讨，希望起到抛砖引玉的作用。

关键词：大跨；预应力；混凝土；连续梁桥；设计 abstract：

combiningthepracticalengineeringofcontinuousgirderbridge,thepaperanalyzedthemajordesignsoflarge-spanprestressedconcretecontinuousgirderbridge,whichmainlydiscussingonmeansofthedesignofgirder,pierandthebasicdesign.hopethisarticlewillcastabricktoattractjade.keyword:large-span;prestressed;concrete;continuousgirderbridge;design 中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

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、抗震能力强、造价低、施工简易快捷、适应能力强、维护费用少等优点。是200m 跨径以内的主力桥型，无论是城市桥梁、公路桥梁，还是铁路桥梁中都得到了广泛的应用。但大跨桥梁易在腹板、墩顶段横隔板、墩顶段横隔板等处出现裂缝，为了预防裂缝的出现，设计桥梁时就特别要注意构造尺寸和受力分析等，尽量减少病害发生，确保桥梁的安全使用。 1 工程简介

本工程是一座五跨( 47m+80m+116m+80m+47m=370m) 预应力混凝土连续箱梁桥(见图1)，桥面宽40m，跨越于河流上。此桥梁是城市主干路，设计安全等级是一级。车速设计为60公里／小时。横断面全宽40m，其横断面布置为5m(人非混行道)+30m(机动车双向八车道)+5m(人非混行道)=40m。桥面最大纵坡度设计为2％。桥梁荷载要能承载城一a级汽车荷载，人群荷载3.5kn／m2。洪水频率设计为1／300，洪水位50.45m。确保抵抗7级地震。通航标准：内河5级航道。

图1 桥梁立面图 2主梁设计 2．1主梁构造

上部结构采用c50混凝土，箱形截面，单箱双室结构，桥面双向1.5％横坡通过调整主梁腹板高度来形成。主跨支点处梁高7m，主跨跨中梁高3m，梁高由支点向跨中按1.5次抛物线过渡，中跨2m合拢段为等高段；次中跨引桥侧支点处梁高4.5m，次中跨跨中梁高3m。梁高由支点向跨中按1.5次抛物线过渡，次中跨2m合拢段为等高段；边跨引桥侧为10m长等高段，梁高2.5m，主跨侧支点处梁高4.5m，梁高由支点向跨中按1.5次抛物线过渡。主梁全宽为40m，分为上、下行两幅桥，中间设宽度2cm的纵缝。箱形截面悬臂长4.6m，箱底宽10.8 m，悬臂端部厚0.18m，悬臂根部厚0.9m，在桥墩位置的悬臂加宽2m，设置弧形观光台。主桥箱梁顶板厚0.28m，底板厚

度在梁高变化范围内按1.5次抛物线由0.7m变至0.3m，支点范围腹板厚0.9m，跨中范围腹板厚0.5m，中间用局部变厚段过渡。主墩顶设置两道1.2m厚横隔板，次墩顶设置两道lm厚横隔板，端横梁为2 m宽实心横梁。适当增加主梁高度，主跨高跨比为 1／16.6。主梁变高段采用1.5次抛物线过渡，增加主梁 1／4跨径处的抗剪能力，改善主拉应力的同时减少腹板裂缝。 2．2主梁内力分析

采用《桥梁博士v3．1版》桥梁结构计算分析系统对5跨连续梁进行受力分析。结构分析中以平面杆系有限元建立计算模型，按照实际施工步骤划分为77个施工阶段，全桥共218个梁单元。本工程中主梁按照全预应力构件进行设计，设计中考虑恒载、预应力、收缩徐变、活载、温度力、风力、基础不均匀沉降及施工荷载等效应。非线性温度效应按桥规考虑，基础不均匀沉降按2cm计。详细计算和分析施工时悬臂浇注、边跨合拢、体系转换、最大悬臂状态、中跨合拢、施加二期恒载等重要工序，以控制各指标的合理性和安全性。

2．3预应力布置

主梁为纵、横、竖三向预应力体系。纵向及横向预应力采用钢绞线，布置在顶、 底板及腹板内，竖向预应力采用jl32精轧螺纹钢筋，布置在腹板及支点处横隔板内。主梁的纵向预应力束分为悬浇束和合拢束，悬浇束主要用来抵抗悬臂施工阶段和成桥后的支点负弯矩效应，合拢束主要用来抵抗二期恒载和成桥后的活载、温度等

效应。保证竖向预应力能有效改善箱梁腹板主拉应力，并且就算竖向预应力失效，箱梁也不至开裂。本工程将悬浇束设置在顶板及腹板内，顶板内的悬浇束采用15一15钢绞线，直接锚固于箱梁顶板承托附近，腹板内布置的悬浇束采用15—19钢绞线，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。主梁的横向预应力束采用15—4钢绞线，间距0.6m，布置在箱梁顶板中，以便改善大悬臂板在活载及温度力作用下的不利效应，确保桥面板的使用功能。主梁的竖向预应力采用jl32精轧螺纹钢筋，间距0.5m，布置在腹板及支点处横隔板内，以辅助保护。 2． 4局部分析

墩顶0#块是整个主梁的核心受力位置，在上部结构作用力和巨大的支座压力的作用下，其受力状态极为复杂。因为0#块的应力状态很难在总体计算结果中体现，本次设计中取出o#块附近梁段，利用 midas计算软件建立实体单元模型分析此梁段空间，进而掌握 o#块各个关键位置的应力状态。截取支座两侧各17m长梁段建立实体单元模型(见图2)，将截取面位置的荷载施加于实体结构两端，并计入截取34m长梁段内的恒载、活载、预应力荷载，在梁底支座范围内的节点上施加约束后，分析计算。计算分析结果显示0#块横隔板入孔下缘主拉应力较大，为 3.65mpa (见图3)。为了确保横隔板的寿命，每道横隔板横桥向施加 8束15一15预应力钢绞线，使入孔下缘主拉应力降到1mpa以下。

图2 0号块实体单元模型

图3 入孔位置主拉应力等值线图 3桥墩及基础设计

桥墩采用 c40混凝土，横桥向上宽下窄以曲线过渡，立面呈花瓶形状，桥墩中心由上至下设有装饰凹槽，桥墩顺桥向为等宽度，横截面为空心矩形，横桥向共布置 2个桥墩。桥墩横桥向顶部宽8.8m，底部宽6m，顺桥向宽度有4.7m、3．4 m两种。全桥承台均采用c30混凝土，桩基础采用c25混凝土，为嵌岩桩。主桥墩(8#、9#) 承台高度为5m，平面尺寸为15m×15m。基础为钻孔灌注桩基础，桩径2m，桩长38m，每个承台下9根，全桥共36根。主桥墩(7#、10#) 承台高度为4m，平面尺寸为10m×15m。基础为钻孔灌注桩基础，桩径2m，桩长38m，每个承台下6根，全桥共24根。主桥与引桥间的过渡墩(6#、11#) 承台高度为2m， 平面尺寸为7.5 m×12m。基础为钻孔灌注桩基础，桩径 1.5m，桩长40m，每个承台下 6根，全桥共24根。使用空心桥墩不仅受力性能好，而且节省了材料，减少了大体积混凝土浇注时水化热反应产生的裂缝。承台及基础主要考虑河水冲刷和基础施工的影响，合理设置承台标高，分析主桥承台大体积混凝土施工的水化热反应，设置冷却管。 4 主梁施工

主梁施工中，墩顶现浇段利用墩旁托架进行混凝土浇注施工，边跨现浇段采用支架现浇施工，主跨悬臂段采用挂篮悬臂浇注。完成

墩顶现浇段及临时锚固后， 安装挂蓝进行悬臂施工，每浇注完一个节段，先张拉横向预应力束，再张拉纵向预应力束，最后张拉竖向预应力。悬臂浇筑混凝土和挂篮必须对称移动，保证各节段浇注后形成最大悬臂。次中跨合拢段采用支架现浇施工，边跨现浇段的支架与模板之间的连接构造应考虑在次中跨合拢后主梁能够纵向活动，合拢段设有劲性骨架和临时合拢束，合拢段混凝土达到设计强度后，张拉合拢预应力钢束，拆除临时锚固措施，完成体系转换。中跨合拢段采用挂篮施工，合拢段设劲性骨架和临时合拢束，合拢段混凝土达到设计强度后，张拉合拢预应力钢束。施工单位在挂篮设计后应及时将挂篮资料交付设计者及施工控制单位，以便计算施工预拱度。并确定立模高度，做好施工控制。 参考文献：

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[2]范立础．预应力混凝土连续粱桥[ m]．北京：人民交通出版社.1999．

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