大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计.pdf
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1、文章编号:1003 - 4722(2003)04 - 0041 - 03 大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计 施 颖1,宣纪明1,马春亭2 (1. 浙江工业大学建筑工程学院,浙江 杭州310014 ; 2.中国市政华北设计研究院,天津300074) 摘 要:大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂问题较普遍。通过参考各国设计规范的有关规 定,重点介绍大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁设计过程中及构造处理上应考虑或注意的事项, 以尽可能减少裂缝的产生,并提出了2种竖向预应力的设置方法。 关键词:连续梁桥;箱形梁;预应力混凝土结构;桥梁设计;构造;综述 中图分类号: U448. 215 ;U442. 5文
2、献标识码: A Design of Long2Span Prestressed Concrete Continuous Box Girder Bridge with Variable Cross Section SHI Ying1, XUAN Ji2ming1, MA Chun2ting2 (1. College of Architectural Engineering , Zhejiang University of Industrial Technology , Hangzhou 310014 , China ; 2. North China Design and Research Ins
3、tituteof China Municipal Engineering , Tianjin 300074 , China) Abstract : Cracking is a problem commonly seen in long2span prestressed concrete continuous box girder. With reference to the relevant provisions in the design specifications of several countries in the world , this paper presents the ma
4、tters that should be considered and noticed in the design of long2span prestressed concrete continuous box girder with variable cross section and in the handling of structural layout in order to mitigate the cracking to the possible minimum , and also proposes two kinds of layout of vertical prestre
5、ssing systems. Key words : continuous girder bridge ; box girder ; prestressed concrete structure ; bridge design ; structure ; summarization 收稿日期: 2003 - 02 - 11 作者简介:施 颖(1963 - ) ,男,高级工程师,1984年毕业于西安公路学院(现为长安大学)公路系桥隧专业,工学学士。 1 前 言 大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥具有结 构刚度大、 变形小、 行车平顺舒适、 伸缩缝少、 抗震能 力强等优点,因此无论是公路或城市桥梁
6、、 高架道 路,还是跨越宽阔河流的大桥,均是首选的桥型方案 之一。但作为全预应力混凝土的大跨度连续箱梁, 在施工阶段或使用过程中,普遍出现各种不同性质 不同类型的裂缝(据某省对省内较大桥梁的调查,几 乎均出现不同程度的裂缝)。本文从设计及构造角 度介绍一些大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥 的设计思路和设计过程中及构造处理上应考虑或注 意的事项和设计上的改进,与同行商榷,以尽可能避 免或减少裂缝的产生。 2 总体布置 在大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计 中,其总体布置即主跨大小、 分跨及跨径组合、 主梁 高度、 横截面布置型式和主要尺寸的拟定是决定桥 梁是否安全、 合理、 经济和美观的重
7、要因素,也是设 计的关键所在。 2. 1 边跨与中跨的比例及高跨比 从国内外已建成的桥梁统计分析建议:对于变 截面连续梁边中跨比通常在0. 50. 8之间取用1, 而大跨度预应力混凝土连续梁边跨与中跨之比拟控 14大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计 施 颖,宣纪明,马春亭 制在0. 550. 6范围内为宜2。梁的高跨比跨中在 1/ 301/ 50、 支点在1/ 151/ 20范围内考虑1。 2. 2 横截面布置型式及选型 横截面布置型式很大程度上取决于桥面宽度。 桥面宽度的增加,使单元构件的横截面发生了变化, 通常有单箱单室、 单箱多室、 双箱单室、 多箱多室和 宽翼缘倒梯形等截面型式。在
8、截面选型上尽可能选 用宽跨比较小的单室箱为宜,这主要考虑偏心荷载 小,从而减少了横向挠曲,有利于主梁的纵向刚度; 其次,若将复杂的空间问题简化为平面问题来计算, 其结果更趋于实际。另外对国内外已建箱梁桥桥宽 与截面选型上作统计分析,可以看出,箱顶宽在22. 2 m以下时,基本采用单室箱,更宽的修上、 下行双幅 桥。因此从受力及经济角度考虑,建议横断面采用单 箱单室或单箱多室截面,分离式布置为宜,见图1。 图1 截面形式 2. 3 箱梁截面各组成部分的最小构造尺寸 2. 3. 1 腹板 增加腹板的厚度,对截面正应力、 剪应力和主拉 应力均有良好的改善,但势必会增加箱梁自重,在自 重荷载占70 %
9、左右的当今桥梁设计,应尽可能减少 自重。腹板的最小厚度首先要满足构造需要,当然最 终取决于受力要求。对照各国规范也只给出预应力 管道间的最小净距、 保护层,由设计者去确定腹板厚 度;因此,在具体设计取用腹板厚度时一定要慎重考 虑,建议腹板厚度由跨中向支点逐渐加宽过渡,一般 跨中截面腹板厚度取3040 cm ,支点截面腹板厚度 取5060 cm ,变化点选用四分点左右较好,最后应通 过详细的计算分析,并不断加以修正确定,见图2。 图2 腹板布置 2. 3. 2 顶板与底板 对于顶板首先要满足桥面板的受力要求,其次 要满足力筋的构造要求,因此只能给出一个构造要 求下的最小尺寸,一般为20 cm。
10、底板需满足正弯矩下力筋通过的构造要求。从 各国规范上看也未明确一个最小构造尺寸的具体 值,只是相对值,实际上很难给出具体数字。建议按 如下方法确定。 一般国内连续梁桥,底板上只配一排7j15钢绞 线者居多,以此为例定出最小构造尺寸,见图3。 图3 底板最小尺寸构造示例 3 设计计算 3. 1 关于压应力控制值问题 如均采用C50混凝土,达到设计强度的80 %进 行张拉,按三国规范容许压应力比较见表1。 表1 运营及预加力阶段压应力控制比较 MPa 规范 运营阶段预加力阶段 英国3BS 540020. 016. 0 中国J TJ 023 - 8517. 521. 0 美国规范4(94)22. 5
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