预应力混凝土箱梁结构设计探讨.pdf
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1、8 6 桥梁结构 城市道桥与防洪 2 0 1 1 年6 月第6 期 预应力混凝土箱梁结构设计探讨 胡会 勇 ( 广州市市政工程设计研究院, 广东广州 5 1 0 0 6 0 ) 摘 要: 昆明市二环全长 2 7 0 7 k m, 为城市快速路高架桥系统, 其中东环 、 北二环长约 1 3 5 k m。 该文对昆明二环中出现的预应 力连续箱梁的设计进行介绍和总结 , 讨论了梁端张拉方式的处理 , 旅工缝处钢束的处理方式, 可供其它同类工程参考。 关键词: 昆明二环; 预应力; 连续箱梁 ; 配束 ; 张拉方式 中图分类号: U 4 4 8 2 1 3 文献标识码 : B 文章编号: 1 0 0
2、9 7 7 1 6 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 8 6 0 3 0 引言 预应力连续箱梁因具有造型简洁美观,结构 刚度大, 伸缩缝少, 行车平顺性好 , 抗震能力强等 特点,所以在昆明市主城二环快速系统改扩建工 程中, 超过 2 5 m跨的上部结构采用预应力连续箱 梁。本文通过工程实践对中小跨径的预应力箱梁 进行分析, 以起到总结提高的作用。 该工 程 主要 技术 标准 为 : 汽 车荷 载 : 城 一A; 验算荷载 : 公路 一 I 级 ; 设计车速 : 主线 : 6 0 k m h , 匝道 : 3 O 4 0 k m h ; 桥面铺装 : 沥青混凝土铺装厚 1 0 c m ;
3、 防撞护栏: 单侧 1 0 k N m ; 花槽: 单侧 3 5 k N m; 基础沉降均按 1 0 m m计算 ;桥梁设计安全等级: 二级; 构件重要性系数: 1 0 。 1 预应力连续箱梁的构造 1 1跨径布置与横断面 等截面连续箱梁一般采用等跨布置或不等跨 布置,等截面连续梁的边 中跨比一般 1 1 5 1 2 5 , 高跨比 1 1 5 1 2 0 ;变截面连续箱梁的高跨 比: 跨 中截 面 多 采 用 1 2 5 1 4 0 ,支 点 截 面 多 采 用 1 1 5 1 2 5 。该工程根据实际情况,主要跨径组合 为 : 23 5 m, 32 8 m, 33 0 m, 43 0 m,
4、 53 0 m, 43 5 m, 4 X 3 6 n r l , ( 3 5 + 5 2 + 3 5 ) I T I , ( 3 5 + 5 4 + 3 5 ) m, 3 6 in以下的均采用等高度连续箱梁。为了使线形 美观 , 工整划一 , 均采用 1 8 m的梁高 , 高跨 比为 1 1 5 5 1 2 0 ; ( 3 5 + 5 2 + 3 5 ) m, ( 3 5 + 5 4 + 3 5 ) m采用变截 面梁高, 最小边跨比为O 6 5 , 跨中截面梁高 1 8 r n , 高 跨比为 1 3 0 , 支座截面梁高 2 8 m, 高跨比为 1 1 9 , 变 截面连续箱梁梁底采用二次变
5、化抛物线形式,即满 足了受力的需要, 又使得梁体线性显得匀称流畅。 预应力混凝土箱梁根据桥面宽度一般采用单 箱单室、 单箱多室, 多箱单室 、 多箱多室的截面形 收稿 日期 : 2 0 1 1 - 0 3 1 0 作者简介 : 胡 会 勇( 1 9 8 1 一) , 男 , 河南 郑州 人 , 硕士 , 从 事桥 梁 与隧 道工 程设计 工作 。 式 ,在实际工程中小于 1 3 m桥宽的采用单箱单 室 , 1 3 1 7 I n 采用单箱双室 , 1 7 1T I一 2 1 m采用单箱 三室, 2 1 m采用单箱四室截面。箱梁边腹板采用 斜腹板 , 在与顶 、 底板相接处设 置圆弧倒 角 。
6、1 2 腹板及厚度 腹板厚度主要有通常钢束及腹板内各类普通 钢筋的构造来决定 ,在支点附近还要满足截面抗 剪的要求 , 中腹板跨中段厚度一般为 4 5 c m, 支点 段腹板厚度一般为 6 0 c m, 采取 渐变处理 。 1 3 顶 底板厚度 顶底板厚度应根据箱 室的宽度确定 ,一般不 小于 2 0 c m,还应满 足预应力钢筋 和普通 钢筋 的 保护层要求。 等高预应力连续箱梁, 顶板采用等厚 2 2 C lT I , 局部箱室变宽处采用 2 4 e m , 底板采用 2 2 c m, 在支点处渐变为2 8 c m。 变高连续箱梁, 顶板采用等 厚 2 4 c m, 底板采用 2 4 13
7、 1 1 , 在支点处渐变为 5 0 c m。 1 4 箱梁悬臂长度 箱梁悬臂长度一般根据桥宽及箱室数来确 定 , 一般不宜大于 3 m。该工程中, 1 3 m及其以上 桥宽采用 3 m, 9 m桥宽采用 2 IT I , 8 IT I 桥宽采用 1 6 m, 7 m桥宽采用 1 2 m, 悬臂端部统一采用 1 5 c m, 不同桥宽悬臂板底部采用统一的斜率变化 ,悬臂 板根部 厚度 2 6 2 4 5 c m。 以 1 3 m桥宽为例, 梁高 1 8 In , 翼板长度为 3 0 m, 顶板等厚 2 2 c m。边腹板采用斜腹板 , 在与顶 、 底 板相接处设 置圆弧倒角 ,厚 度为 4 7
8、 46 3 2 c m, 中腹板采用 直腹板 , 厚度 为 4 56 0 c m, 底 板厚度 为 2 2 2 8 c m。1 3 m桥宽的横断面如图 I所示 。 6 5 0 6 5 0 图 1 1 3 m箱 梁横 断面 图( 单位 : c m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 6 月第 6 期 城市道桥与防 洪 桥梁结构 8 7 2 配束 预应力连续箱梁 的钢束 形式 ,与桥梁结构体 系、受力情况、结构形式、施工方法都有密切关 系 ,不 同的施 工方法对钢束 的配束形式有很大 的 影 响。 2 1 施工方法的确定 对于中小跨径的预应力连续箱
9、梁 , 一般采用 满堂支架整体现浇进行施工, 不存在体系转换 , 配 束简单。满堂支架施工整体现浇连续箱梁联长不 宜太 长 , 一般控制在 1 5 0 m 以内 , 以免 由于一次张 拉过长的钢束引起过大的预应力损失。联长超过 1 5 0 m的采用分阶段施工 , 钢束设置连接器, 分阶 段 张拉 , 施工缝位置设置在 1 4 1 5 L处 。 实际工程 中 4跨一联及 5 跨一联的采用分两阶段施工 , 其 余采用一次性满堂支架现浇。 钢束类型一般采用 1 5 2 1 2 1 9钢束 , 尽量 靠近腹板配置钢束 ,仍然不够时可以在腹板的倒 角处布置, 以便提高钢束的利用率, 尽量采用通常 钢束
10、, 减少短束, 以减少张拉次数及齿块数量。布 置形式要根据钢束的锚固及张拉空间,同时考虑 施工缝及施工顺序。1 3 m桥宽的钢束布置横断面 如 图 2所示 ,一个腹板 内配 。 1 5 2 1 5的通长 钢 束 6 束 , 整个截面 1 8 束 1 5 2 1 5 。 图 2 1 3 m箱梁钢束布置横断面图( 单位: c m) 匿 2 2 计算中应考虑的问题 连续箱梁的内力分析一般采用平面杆系或者 空间分析两种计算方法,对于直线或者半径较大 的的曲线桥梁一般采用平面杆系分析方法 ,对于 半径较小的曲线桥梁则要按照空间分析方法计 算 ,实际设计中大多采用桥梁博士, M i d a s 等结构 内
11、力分析软件。由于整个工程类型较多,计算量 大, 考虑建模快捷 , 调束方便, 故选用桥梁博士进 行 结构内力分析 。 结构内力计算包括永久荷载 内力计算及可 变荷载 内力计算,永久荷载主要考虑箱梁 自重 、 桥面系 自重 、 收缩徐变 、 基础变位影响, 可变荷载 内力主要考虑汽车荷载、 人群荷载 、 温度梯度等 影响 。 预应 力连续 箱梁 可按 全 预应力 构 件设 计, 也 可按部分预应力 A类构件设计。考虑到新桥规对 耐久性要求更高一些,所以截面应力控制也更为 严格,该工程采用全预应力构件进行计算。 由于理论计算模式和计算结果往往与工程实 际情况存在差异 , 加上一些在设计时难以计入的
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