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预应力连续箱梁的设计理论

日期：2016-7-26 14:51:34　来源：转载　浏览数：
　

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在设计桥梁时，不仅要对桥位所处的地理环境以及周边环境进行调查，还要对桥型的特点、施工材料和技术等相关知识了如指掌，这样才能够在各种极限的状态下保证施工的可行性和安全性。当然，除了技术上的指标之外，还要考虑桥型的经济性和艺术性。其中，对桥型的布置和构造是预应力混凝土连续箱梁设计的关键步骤，其成果决定了桥梁设计的成败。
    1 桥型布置
    桥型布置分为两个方面: 平面布置和立面布置。其中平面布置与路线的方向和河流或者是与被交线路的夹角、桥位所处位置的地质和地形等因素有关系。常见的布置方式有正交、斜交、反向曲线以及单向曲线等。正交桥梁的伸缩缝和墩台与主梁中线垂直，这是最简单的布置方式; 斜交桥梁在满足行车和宣泄洪水的前提下，既可以与主梁中线垂直，也可以斜交; 曲线桥梁的伸缩缝和墩台方向通过径向布置，目的是便于内力分析。
    2 构造设计
    ( 1) 桥梁横截面设计。截面形式主要是根据桥梁的跨径、梁高、宽度、总体布置、支撑形式以及施工方法等多种因素综合确定。主梁的截面形式的选择对施工、经费以及桥梁的自重和截面的受力性都有影响。
    预应力桥梁常采用横截面形式有板式、肋梁式和箱型式，较前两种，箱行式的优点是抗弯性能和抗扭性能较强。另外，箱形截面没有固定的结构，适合支架现浇、悬臂施工等施工方式。箱形截面又可以分为多种形式，常见的单箱单室桥宽不超过18m，双箱单室桥宽要达到20m，而单箱双室桥则要高达25m。
    以箱行截面为例，叙述如何确定出底板、顶板和腹板的细部尺寸。负弯矩越大，箱梁底板厚度就要越厚，直到根部，所以根部底板厚度通常是根部梁高的1 /10 ～ 1 /12，跨中底板厚度通常是200 ～ 250mm。此外，在确定箱行截面顶板的厚度时，还要考虑桥面横向弯矩和纵横向预应力钢筋布置两个因素。
    箱形截面顶板两侧的翼板可以调节顶板内弯矩，通常翼板的长度是腹板间距的一半。在配置横向预应力筋时，翼板要尽可能地向外伸展。腹板的作用是承载截面剪力和主拉应力。对于预应力连续梁桥，弯束对荷载剪力的作用可以降低梁内剪应力和主拉应力。除了受力因素，还要考虑预应力钢筋的布置和在混凝土浇筑后箱梁腹板的厚度，这个厚度要根据预应力束管道布置的情况而定。如果布置了预应力束管道，厚度为25 ～ 300mm，否则厚度为200mm。
    在箱梁细部构造中，也要思考承托的形式和尺寸。承托对截面的抗弯刚度和抗扭刚度有一定的加强作用。承托所提供的空间方便了纵向预应力筋和横向预应力筋的布置，在保证构造稳定的前提下，降低了顶板和底板的厚度。
    ( 2) 横隔梁的设计。箱梁横隔梁可以提高截面的横向刚度，但是为了满足构造的稳定需求，在支点处设置横隔梁的同时还要适当地设置中横隔梁，单箱单室截面除外。至于多箱截面，要在箱间设置较多的横隔梁。对于使用顶推法施工的箱梁，可以临时设置横向连接，完工后再浇筑支点横隔梁。配筋形式与箱梁的支承方式决定了支点处横隔梁的大小。如果支承是在梁腹板的下面时，只要在横隔梁中配置一些普通的钢筋即可，横隔梁肋的宽度设置在300 － 500mm 之间。