大跨预应力混凝土连续梁桥设计分析.pdf
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1、第 3 7卷 , 第 5期 2 0 1 2年 1 0月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 7,No 5 Oc t2 0 1 2 大 跨预 应 力混凝 土连 续梁桥设计分 析 卢二侠 ,冯雄辉 ,郭结义 ( 1 广西 城乡规划设计院 , 广西 南宁5 3 0 0 2 2 ; 2 桂武高速公 路建 设开发有限公司 ,湖南 郴州4 2 3 0 0 0 ) 摘要 结 合 ( 8 0+ 1 3 5+ 8 0 ) m 预应力 混凝 土连续梁桥 的设 计实例 , 分析了大跨预应力混凝土 连续 梁桥结构 尺寸的拟定原则 及预 应力钢柬的布置方式 。
2、为 以后 同类 型桥 梁结构设计提 供参 考。 关键 词 】预应力混凝 土连 续梁桥 ; 结构 尺寸 ; 预应力钢 束 ; 桥 梁结构设计 中图分 类号 U 4 4 8 2 1 5 文献标识码 】A 文章编号 】1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 1 2 7 0 3 De s i g n a n d Ana l y s i s o f Lo n g - s p a n Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Co n t i n u o u s Be a m Br i d g e LU Er x i a ,F ENG Xi o n
3、 g h u i ,GUO J i e y i ( 1 G u a n g x i U r b a n r u r a l P l a n n i n g D e s i g n I n s t i t u t e , N a n n i n g ,G u a n g x i 5 3 0 0 2 2 ,C h i n a ; 2 G U I - wu h i g h w a y d e v e l o p m e n t C o L t d , C h e n z h o u , Hu n a n 4 2 3 0 0 0, C h i n a ) A b s t r a c t T h i s
4、 a r t i c l e a n a l y z e s t h e s t r u e t u r e d i me n s i o n S f o r m u l a t e p r i n c i p l e s a n d p r e s t r e s s e d t e n - d o n sa r r a ng e mo d e o f L o n g - s pa n p r e s t r e s s e d c o nc r e t e c o n t i n u o u s be a m br i d g e b y t h e d e s i g ni n g l
5、i v i ng e x - a m p l e o f p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c o n t i n u o u s b e a m b r i d g e( 8 0+1 3 5+ 8 0 ) mI t p r o v i d e s a r e f e r e n c e f o r t h e s a me t y p e o f b r i dg e s t r uc t u r a l d e s i g n i n f u t u r e Ke y wo r d s p r e s t r e s s e d c o n c r
6、 e t e c o n t i n u o u s b e a m b r i d g e ;s t r u c t u r e d i m e n s i o n ;p r e s t r e s s e d t e n d o n s;b r i d g e s t r u c t u r a l de s i g n 1 工程概 况 钦 州市 钦江 五 桥工 程位 于钦 州市 北 环路上 跨钦 江处 , 采用单跨 1 3 5 m的方式跨越钦江。主桥跨径 布置 为( 8 0+1 3 5+ 8 0 ) m, 全 长 2 9 5 m。主 桥 上 部 结 构采用变截面预应力混凝 土连续梁 ;
7、下部结构采用 箱型桥墩 , 钻孔灌注群桩基础。主桥立面布置如 图 1所示 。 图 1 主桥立面布置 图( 单位: m ) T h e e l e v a t i o n o f t h e ma i n b r i d g e( U n i t :i n) 2 结构设计 2 1 箱 梁梁 高的确 定 梁式 箱梁 高度 一般设 定为 跨径 的 ( 1 1 6l 2 0 ) , 跨 中梁高为跨径 的( 1 3 01 5 0 ) 。考 虑到已 建成的公路箱梁桥较多 出现跨 中下挠、 腹板和底板 开裂病害。本桥设计通过增大梁高 , 提高截面抗弯 刚度 , 来控制主梁 的后期下 挠 , 抑制梁体裂缝 的
8、开 展 。 本桥支点梁高取为 8 5 m( 跨径 的 1 1 5 8 8 ) , 跨 中梁高取 为 3 3 m( 跨径 的 1 Z 4 0 9, 支点 梁高的 l 2 6 ) , 其间箱梁底板上 、 下缘 线按 二次抛物线变 化 。 2 2 箱 粱箱 室数 的确 定 本桥单幅桥 面宽度 为 l 7 7 5 m, 桥 面较 宽。若 箱梁截面型式选择为单箱单室, 可有利于悬臂挂篮 施工及两腹板均衡受力。但是这样钢束布置数量受 到限制, 致使每束钢束的预应力钢绞线的根数较多 , 且悬臂较大, 剪力滞效应明显 。综合以上主要原因, 本桥选择单箱双室作为本桥箱梁截面型式 。 【 收稿 日期 )2 O I
9、 2 0 7 2 6 作者简介】 s -6 ( 1 9 8 卜 ) , 男 , 山东临沂人 , 硕 士, 工程师 , 主要从事桥 梁 、 隧道 等结构设计工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 8 公路工程 3 7 卷 2 3 箱 梁横 断 面尺 寸 的确定 已建 大跨 径梁式桥跨 中下挠是 十分普遍 的现 象。主要是 由混凝土徐变 引起 , 跨 中下挠往往伴随 跨中段出现横向裂缝或大量斜裂缝 。箱梁的板件越 薄 , 混凝土的应力就越高 , 徐变变形就越大。箱梁的 板件越薄 , 理论厚度也越 小 , 就会有较 大的徐变系 数。鉴于跨 中下挠往往与横 向
10、裂缝与斜裂缝一起发 生 , 相互促进恶化 , 因此应该首先保证箱梁有足够的 正截面强度和斜截面强度。一定范围内增加腹板厚 度对梁体挠度影响不大, 但是 可以有效限制腹板斜 裂缝 的开展和保证混凝土浇捣质量 , 提高箱梁抗剪 能力 。 通过以上分析 , 并考虑纵、 横、 竖三 向预应力钢 束的布置等因素 , 本桥箱梁横 断面主要 尺寸确定情 况 如下 : 悬臂长度取为 3 2 5 m, 腹板外侧至箱梁 中心线 距离为 5 6 2 5 m; 支点附近底板厚度取为 1 0 0 c m ,为 跨径的( 1 1 3 5 ) , 支点底板厚度取为 1 2 0 c m ,顶板 厚 度取为 6 0 c m;
11、跨中顶、 底板厚度为常用 的 2 8 c m和 3 0 c m; 跨中腹板厚 5 0 c m, 在跨径 的 3 8处 向支 点 方向变化到 6 5 c m, 再在约跨径的 1 1 0处 向支点方 向变化到 8 5 c m。具体尺寸如图 2所示 。 1 2 3 点截面l 2 q h 截面 32 5 I 5625 5 6 2 5 3 95 I I I j 5 ; 。 1 1 Q 霍 一 昌 l I 竖 8 5 2 5 6 2 5 f f I O 箱 粱 心 线 5 6 2 5 , 图 2 箱梁横 断面 图( 单位: c m ) F i g u r e 2 B o x g i r d e r c r
12、 o s s s e c t i o n d i a g r a m( U n i t : c m) 2 4 箱梁预 应 力钢束布 置 方式的确 定 从上世纪 9 0年代 , 在大跨预应力混凝土梁式桥 的设计 中, 较普遍地取消弯起预应力钢束 , 而用纵向 预应力 和竖向预应力来克服主拉应力 。这样做方便 施工, 可以减薄腹板的厚度。但精轧螺纹钢竖 向预 应力筋十分不可靠, 有效预应力不易得到保证 , 结果 使箱梁腹板斜裂缝大量的出现。 本 桥 箱 梁 腹 板 下 弯 预 应 力 钢 束 采 用 2 2一西 s 1 5 2型。张拉端靠近箱梁底缘 。除最后 两个悬臂 浇筑梁段未布置腹板下弯预应力
13、钢束外 ,在各梁段 均布置腹板下弯预应力钢束。其中0号浇筑梁段每 个腹板布置 2束 , 共 6束 ; 其余各浇筑梁段每个腹板 布置 1 束 , 共 3束 , 以提高箱梁梁体的抗剪能力 。 考虑到增加顶板预应力钢束可减少底板合拢预 应力钢柬 , 从而可克服跨 中下挠和底板崩裂。本桥 顶板预应力钢束采用 1 9一咖 s 1 5 2型。其 中0号浇 筑梁段每个腹板布置 2束 , 共 6束 ; 其余各浇筑梁段 每个腹板布置 1束 , 共 3束 。 本桥合拢预应力钢束采用 1 7一 s 1 5 2型。为 避免应力集中现象, 将合 拢预应力钢束布置于箱梁 腹板附近, 分多批次张拉锚固。为方便后期梁体出 现
14、下绕、 开裂等问题处理 , 本桥在边跨、 中跨均设置 底板备用预应力钢束管道。腹板 、 顶板、 合拢预应力 钢束布置情况如图 3所示。 边跨 1 2 中跨 图 3 1 2箱梁腹 板、 顶板 、 合拢预应 力钢束布置 图 Fi g u r e 3 t h e l a y o ut o f b o x g i r d e r we b p l a t e ,u pp e r p l a t es h ut p r e s t r e s s e d t e n d o ns 考虑到竖向预应力不足是预应力箱梁腹板 出现 斜裂缝的主要原因之一。而采用精轧螺纹钢作为腹 板竖向预应力筋存在以下问题 : 张
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