基于预应力混凝土简支转连续梁桥结构设计研究

摘要：文中首先分析了预应力混凝土简支梁构造特点，接着对其在某工程应用进行了分析。

关键词：预应力；混凝土；简支梁

中图分类号： TU528.571 文献标识码： A 文章编号：

1引言

预应力混凝土连续梁桥因具有一系列优点而成为很多公路桥梁建设方案中的首选，如：不容易变形、养护与施工工程量小、外形美观、抗震性好等。因为连续梁的建造相对比较复杂，工程量大且耗时长，而简支梁施工简易方便且适合大量预制，所以希望能有一种结合两者优点的方式，既使用批量预制的方式加快连续梁的施工进度，又能简化繁琐的架设工序。

2预应力混凝土简支梁构造

（一）常用截面形式

预应力混凝土受弯构件，常用截面形式有：预应力空心板图（a）、预应力混凝土T形梁（b）、预应力混凝土箱形截面梁（c），具体如下图。

图1 截面形式

（二）钢筋布置

全预应力混凝土在荷载作用下，是禁止截面上混凝土出现拉应力的构件，一般荷载作用有两种:1、只有构件自身的重量；2、除了构件自身重量外，还有后加活载与恒载；可根据这两点分别确定每个截面上有效预加力偏心距的极限值。通过这个可以得出下图中的限值线E1、E2。只要预应力钢筋截面的重心不超出由这两条限值线所围成的区域范围，就可以避免在以上两种荷载作用下，构件截面上混凝土出现拉应力。所以束界就是限制钢丝束的布置，由两条限值曲线所围成的区域范围。

（三）预应力钢束的布置

１、预应力钢束布置原则应遵循重心线在束界范围内。

2、钢束弯起角度应符合被施加剪力的变化规律。弯起角度应小于或等于20度；而弯出梁顶锚固的钢束的角度一般大于20度小于30度。

3、原则上弯起钢丝束一般为抛物线的形式，但是如果为了方便施工就适合选择悬链线或者切线伸出梁面的圆弧弯起钢丝束。后张法预应力混凝土构件的预应力钢筋的曲线半径规定有以下两种情况：

（1）钢丝、钢绞线束的钢丝直径d≤5毫米时，应大于或等于4米；钢丝直径d＞5毫米时，应大于或等于6米；

（2）精轧螺纹钢筋的直径d≤25毫米时，应大于或等于12米；直径d＞25毫米时，应大于或等于15米。

(四)预应力钢筋管道的设置

抽芯而来的直线钢管/橡胶管管道，它的净距应大于或等于40毫米,并且应比管道直径的3/5倍还要大；在垂直方向可叠加放置金属(塑料)波纹管和铁皮管。曲线面中相邻的两个预应力钢筋管道之间的最小净距Cin的计算公式如下：

若通过上面的公式计算出Cin值比直线管道净距小，则最小净距应选直线管道的。

曲线面以外的相邻的两个预应力钢筋管道之间的最小净距Cout的计算公式如下：

(3)管道内径的截面面积应是预应力钢筋截面面积的2倍或者更多。以下是预应力混凝土T形梁的横断面图。

(4)若有设计预拱度的必要，那么预留管道也要起拱。

3 工程应用

3.1 工程概述

项目为总长为100米的某新城道路跨越人工河桥梁的建设，项目设计详情见下表1：

方案确定：三个初拟方案优点对比表表1。

对比表中方案可以看出，第一个方案从各方面考虑都优于其他两个方案，不仅符合地理地质条件和桥梁设计原则，还兼有经济、受力强、外形美观、工期短、施工简便等优点，所以第一选择的应该是第一个方案。

3.2 桥型及纵、横断面布置

为了加快施工进度，增强行车的平稳舒适度，对多种桥型进行对比和综合分析后，决定选择预应力混凝土连续梁桥，整个桥长100米，跨长为2500厘米。在桥两端分别留有8厘米伸缩缝，那么主跨的实际长度应减掉16厘米，

3.3预应力筋束的布置

预应力孔道用的是内径为5.5厘米的金属波纹管，截面面积为23.75平方厘米。抛物线F1纵向布置，边跨竖弯方程：；中跨竖弯方程：，平弯直径是5000米。抛物线F2纵向布置，边跨竖弯方程：；中跨竖弯方程：，平弯直径是5000米。F3支座上缘布置长度为10米，按直线在距离两侧5米布筋。

4主要工程量计算

4.1 混凝土总用量计算

混凝土用量包括梁体(C40)和桥面铺装(C25), 人行道与护栏（C40号）两种混凝土用量的计算（未计算墩、台混凝土用量）。

（1）梁体混凝土（C40）用量计算

梁体混凝土（C40）用量：=87.9×4=351.6

（2）桥面铺装（C25）混凝土用量计算

桥面铺装以及垫层平均厚度为11，则用量为：

＝0.11×7.5×100＝82.5

（3）人行道与护栏（C40号）混凝土用量计算

＝0.3×100＝30

汇总：C40混凝土总用量=+=351+30=381

C25混凝土总用量

4.2 钢绞线及锚具总用量计算

表2 锚具数量汇总表

表3钢绞线数量汇总表

所以，预应力筋总重量为42671.026=10684.104kg。

参考文献：

[1]陆伟,李彦贤. 简支转连续梁桥二次预应力筋张拉参数优化[J]. 武汉大学学报(工学版),2009,(01):128-131.

[2]李凤超,王迎华,杨伯好. 预应力简支转连续梁桥施工工艺及质量控制方法研究[J]. 北方交通,2009,(11):47-50.