SolENCE&TEO奋汇兀OGYIM二口MATll》日工程技术浅谈预应力混凝土连续箱梁桥设计(湖南省交通规划勘察设计院龚宇湖南长沙100084)摘要:本文针对广东省广州东沙至新联高速公路中五沙互通主线桥的设计，结合预应力混凝土连续箱梁的特点，介绍其设计思路、设计过程中及构造处理上应考虑或注意的事项，以及抗剪设计的三个误区。关键词:预应力混凝土连续箱梁设计构造裂缝抗剪中图分类号:TUZ文献标识码:A文章编号:1672一3791(2007)06(b卜0062一01广州东沙至新联公路是根据《广州总体发展战略规划纲要》中“南拓”的战略方针而建设的，配合南沙新港区的开发，它将成为南沙新港与广州市西部、北部之间的疏港大通道，从空间上使南沙与广州市旧城区紧密联系起来，使广州由一个沿江城市发展成为一个临海城市。同时它将完善广佛大都市经济圈交通运输网络、构成广州市南部纵向公路干线;随着高速公路的飞速发展，作为重要组成部分的桥梁正迅猛发展。桥梁桥型方案的选取在项目中尤为重要。本项目根据当地有关指导性文件以及实测的河道、沟渠断面、桥位上下游结构物设置调查情况，结合桥梁的技术经济指标、施工方法以及维修养护上的特点，主要采用认为预应力混凝土桥，而预应力硷连续箱梁桥具有结构刚度大、变性小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点，因此本项目拟采用20m跨预应力简支空心板及预应力现浇连续箱梁的跨径组合。但作为全预应力硷的大跨度连续箱梁，在施工阶段或适用过程中，普遍出现各种不同性质不同类型的裂缝。，桥型布里根据桥位处的地形地质及平、纵面特点等，遵循“安全、环保、舒适、和谐”的原则，确定合适的桥型方案。五沙互通主线桥路线与顺番公路交叉角度约为40。，同时计必须考虑五沙大桥收费站，R以不影响原有收费站为宜。本桥平面位于一1500的圆曲线、缓和曲线及直线段内，超高为4%，立面位于R一500O0m的竖曲线上。因此上部结构拟采用空心板及预应力硷现浇连续箱梁，左半幅:20+15x20+17x20+Zx16+五片2x16」习x岌歼拼.倪斗邓斗2x45+28+3x加.《汗Zx邓，右半幅:Zx为+14x加+16x20+4xl6+10x20+Zxlg.97+28+Zx45+28+3、20.46+2x20。跨顺番公路部分采用28+2x45+28跨径的变截面现浇连续箱梁，在顺番公路分隔带上布设独柱实体墩配桩基础。其它跨径下部构造为柱式墩、钻孔灌注桩基础。桥梁全长1374.50m。2细部设计在预应力硷连续箱梁桥设计中，主跨大小、分跨及横截面布置形式和主要尺寸的拟定是设计的关键所在。2.1边中跨比及高跨比对于变截面连续梁边中跨比通常在0.5一之间，而大跨度预应力硷连续梁边跨与中跨之比拟控制在0.55一0.6范围内为宜。高跨比跨中在1/30一1/50，支点在1/15一1/20范围内考虑。如五沙互通主线桥根此原则26SCIENCE&TECHNOL00Y设计，边中跨比为0.62，高跨比跨中为1.5/45=1/30，支点为2.5/45=1/18。2.2横断面布t横截面布置形式有单箱单室、单箱多室、双箱单室、多箱多室等截面。截面的选择很大程度上取决于桥面宽度。通常在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。因此，五沙互通主线桥从受力及经济角度考虑，采用单箱四室截面。2.3箱梁断面各构造尺寸(1)顶板与底板顶板应先需要满足桥面板的受力要求，其次要满足力筋的构造要求，一般最小尺寸为20cm。底板则需满足正弯矩下的力筋通过的构造要求。一般连续梁桥，底板上只配一排预应力束，一般最小尺寸为20cm。五沙互通主线桥根据构造要求，拟定顶底板尺寸分别为25cm和22cm。(2)横隔板设置箱梁横隔板的基本作用是增加截面的横向刚度，畸变应力。在支承处横隔板还担负着承受和分布较大支承反力的作用。箱形截面由于具有很大的抗扭刚度，所以横隔板的布置可以比一般肋式梁桥少一些。本项目的箱梁桥设计时，统一为跨度小于50m时，只在支点处设置.跨度大于等于50m时，至少设置3道，即在支点和跨中截面处设置。(3)腹板虽然增加腹板的厚度，对截面正应力、剪应力和主拉应力均有良好的改善，但势必会增加箱梁的自重，腹板最小厚度根据桥梁跨度、梁高、腹板间的净距情况等不同，腹板厚度取值也不同。因此，在设计应慎重取用腹板厚度，建议腹板厚度由跨中向支点逐渐加40cm宽过渡，一般跨中截面腹板厚度取，支点截面腹板厚度取50cm一30cm65cm，变一化点选用4分点左右较好。3箱梁配筋3.1纵向预应力筋合理布置腹板内纵向预应力弯束，让预应力提供的抗剪能力沿纵向有一个连续分布，并尽可能多地将预应力束布置在腹板内，建立起足够的纵向有效预应力和弯起束提供的竖向预应力，才能有效减少或消除主拉应力，减少或消除腹板裂缝。如五沙互通跨线桥纵向采用腹板弯起束，中横梁配横向预应力钢筋，很好的减少了主拉应力。3.2非预应力筋非预应力筋的配置和加强总的来说是非常重要的，应该说加密钢筋网间距，提高钢筋直径，能起到抗裂作用。增加腹板斜向抗裂钢筋，要限定最大最小配筋量，不要无加强。纵向分布钢筋或受力钢筋，特别是箍筋对构件的抗剪、斜截面强度和主拉应力的贡献很大。尤其是在采用高强度混凝土情况下，艳筋的套箍作用十分明显。4温度应力温度应力可能会造成支点附近和跨中断面的裂缝。虽然这些细微裂缝不会影响结构的正常使用，但设计时要重视。除了对这些截面进行必要的应力验算满足规范要求外，有必要采取一些构造措施，如在验算截面附近布置一定数量的非预应力钢筋，控制温度裂缝的产生或发展。另外还得考虑在支点和梁端处布置足够的纵向钢筋和箍筋，因为对干箱梁横截面，腹板和底板在温度作用下混凝土容易开裂。5抗剪问题5.1抗剪极限强度验算及抗剪截面尺寸验算根据规范，通常箱梁腹板尺寸不是由拉应力控制，而是由抗剪极限承载能力控制。而设计时，有时会忽视此类桥梁的抗剪极限强度验算及抗剪截面尺寸验算，用主拉应力的验算代替抗剪验算。正常使用极限状态在主拉应力满足规范要求的情况下，抗剪截面尺寸或斜截面抗剪强度不一定能满足规范要求，这种情况在跨径为20一60m的等截面连续箱梁中特别突出，这样容易导致腹板过薄或抗剪筋不够而出现斜裂缝。而抗剪钢筋的配筋率达到一定程度后，若再增加钢筋，梁的抗剪能力不会再继续增加，破坏时箍筋的应力也达不到屈服强度。有时采用增加普通钢筋来提高梁的抗剪能力，但是梁破坏，通常是因结构尺寸较小或硷强度较低，在剪力作用下，使斜裂缝一侧局部受斜面压力，混凝土受压，即斜压破坏。故若标号小的混凝土或截面太小不能满足这个条件，应加大截面尺寸或提高硷标号。5.2抗弯横向分布增大系数与抗剪横向分布增大系数若设计时将预应力连续箱梁的杭弯横向分布增大系数与抗剪横向分布增大系数等同，导致与实际情况不符，则会导致腹板出现斜裂的结构，由偏载引起的扭转、崎变剪应力占相当高的比例，抗剪横向分布增大系数要大于0.8缝。当下部采用独柱墩，特别是宽跨比较大抗弯横向分布增大系数。INFORMAT!ON
