预应力砼连续刚构桥设计几点体会

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【摘要】本文通过对一座变截面预应力砼连续刚构桥的设计，提出预应力砼连续刚构的计算建模注意的问题，主拉应力的控制措施及非设计温度下合拢分析，作为工程技术人员进行同类型桥梁设计参考。

关键词：变截面；连续刚构；主拉应力；合拢问题

【 abstract 】 this article through to a cross-section of prestressed concrete continuous rigid frame design, puts forward the calculation of prestressed concrete continuous rigid-frame structure modeling noted, the main pulling stress control measures and the design temperatures fold analysis, as a technical staff is the same type of bridge design reference.

Keywords: variable cross-section; Continuous rigid frame; Principal tensile stress; Fold problem

中图分类号：U448.23文献标识码： A 文章编号：

1 概述

徐家信江特大桥是景德镇至鹰潭高速公路上跨越信江的一座特大桥,全长1385米。副孔由先简支后连续的T梁组成,主桥采用60+90+90+60米的预应力砼连续刚构。该桥设计安全等级为一级。汽车荷载:公路-Ⅰ级;人群荷载：3.0千牛/平方米。该桥分上下行两座独立的双幅桥梁,全宽29米。

2.桥型简介

桥区属亚热带湿润季风气候气候温和，雨量充沛；处于信江冲积平原区，地形平坦开阔；地层结构较为简单，主要为第四系全新统冲积层（Q4al）及白垩系上统南雄组（K22）地层，下伏基岩风化层起伏较小，地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。

鉴于该桥纵坡相对较大,桥址处地质良好,温差不大,拟定连续刚构体系, 桥面连续、行车平顺，梁体内的内力分布也更加合理，能充分发挥高强材料的作用。且采用此体系顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大, 墩梁固接，施工体系转换方便,节省昂贵的支座造价。

上部主梁采用单箱单室的变截面箱梁,单箱顶宽13.5米,底宽6.5米。支点处梁高5.5米,跨中和边支点梁高2.5米。腹板厚度由跨中附近50厘米过渡到根部70厘米,底板由跨中25厘米渐变到根部60厘米,梁底曲线按1.6次抛物线变化。

主桥下部每个主墩墩高20余米,综合考虑墩身基础的刚度对上部结构的影响,船舶的撞击及施工的难易程度,采用了壁厚2.8米的实心墩,横向宽6.5米与箱梁底宽齐平, 配4根直径2.5米钻孔灌注桩;边墩采用厚2.0米的实心墩配6根直径1.5米钻孔灌注桩。

3. 确定纵向计算模型时注意的问题

目前桥梁结构的设计计算普遍借助有限元软件用梁单元进行分析处理, 由于刚构桥桥墩和上部主梁共同受力, 墩身基础的刚度对上部结构有直接的影响。建模时,墩顶单元的顶截面的坐标必须在0＃块梁底,而不是在梁单元的截面中心,否则会夸大墩高,使得计算结果偏不安全。由于桩基顶的变位大小对刚构墩身的柔度有一定影响，进而影响整体结构的内力分配，故建模计算时应考虑桩基对结构内力的影响.。信江特大桥主桥单个刚构墩采用4根直径2.5m的群桩基础,主1＃墩桩长30m，根据等刚度的原则，将承台以下群桩模拟成二根长5.76m截面为1.65×0.93m短方柱，柱底固接，桩顶与承台相接形成一门形结构。令群桩和模拟的两根短柱在单位水平位移、单位竖向位移和单位转角时所需施加的外力相等，这样解决了桩与土相互作用的计算问题。

4. 关于主拉应力的控制

据调查，箱梁腹板由主拉应力而引起的斜裂缝最为常见，也是最为关心的裂缝。

根据主拉应力的计算公式，并令，δl＝0,即

式中：δx――由纵向预应力和使用荷载产生的混凝土正应力；

δy――由竖向预应力产生的混凝土竖向压应力。

移项两边平方并简化得：δxδy＝τ2

由上面的公式可以看出，当满足δxδy>τ2时，腔板只出现主压应力而无主拉应力；当满足δxδy＝τ2时，主拉应力为0；当满足δxδy

5. 预应力钢束曲线段附近的普通筋设置

徐家信江桥主桥梁底采用抛物线变化，箱梁底宽6.5米，由于承受正弯矩的需要，在中跨底板布置了32束9股的底板束，间距15cm。底板纵向钢束完全沿底板行走，钢束中心距离底缘12cm，将导致较大的径向分力,径向力产生原理见下图。其二是引起箱梁底板内部竖向受拉,由于底板布置了较多的纵向预应力管道,使得混凝土人为地分成了两层,极易造成混凝土劈裂,国内已发生多起这种现象。

底板呈曲线形时，必须布置抗径向分力的“吊筋构造”，否则底板砼极易拉脱，对于弯梁桥设计时也具有相类似的要求。当在底板中布置主束时，由于底板内上、下层均有纵、横向构造钢筋，为保证钢筋能构成骨架，故应布置“平衡钢筋”（]）将上、下层横向钢筋联成整体，以防止底板的劈裂破坏。此种钢筋常常被忽视,对它的安装与否、数量多少和安装方式应引起重视，底板内的“[”形钢筋应根据计算需要设置,卡在底板上下外层横向钢筋上。

6. 主桥合拢

设计合拢温度为15 ℃。信江主桥组墩施工时受当地气候条件的限制，尤其一季度桥址地区雨量充沛，信江涨潮，为了不影响施工进程，使得主梁必须在8月份的高温条件下合拢，完成体系转换。根据当地历年气象资料表明, 桥址地区多年平均气温18.2摄氏度，一月份气温最低5.9摄氏度，七月份气温最高30摄氏度, 因此主梁合拢期间很难达到设计合拢温度, 建议在非设计合拢温度下进行主梁合拢, 合拢期间当前合拢温度为25摄氏度。相对于设计合拢温度而言, 主梁当前合拢温度升高了10摄氏度。通过计算, 主桥成桥状态下升温10摄氏度, 主1#～主5#墩的水平位移分别为-14.5mm、-8.4mm、0mm、8.4mm、14.5mm, 在25 ℃进行主梁合拢时, 首先, 使得左支座产生向左水平位移14.5 mm , 右支座产生向右水平位移14.5 mm 后均临时固结两支座,然后浇筑边跨现浇段, 按合拢程序合拢两边跨, 完成边跨合拢。中跨合拢时, 通过计算, 在中跨合拢段形心处采用千斤顶对主2#墩和主4#墩分别对称施加200吨的反顶力后,按合拢程序进行中跨合拢。主梁合拢后,拆除边跨支座的临时固结, 整个桥梁体系转换结束。

7结语

预应力砼连续刚构桥在国内外大量采用，本文结合景德镇至鹰潭高速公路上跨越信江的一座连续刚构设计，谈及该桥型建模计算时注意的问题，主拉应力的控制措施、预应力钢束曲线段附近的普通筋设置、非设计温度下合拢分析及措施，有助于工程技术人员进行同类型桥梁设计参考，完善设计。

参考文献：

[1]马宝林高墩大跨连续刚构桥[M]. 北京：人民交通出版社，2001.9

[2]周军生变截面连续梁式桥设计中应当注意的几个问题《公路交通科技》2001.8

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