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前言

預應(yīng)力連續(xù)梁具有外形美觀、整體性能好、施工方便以及抗震性能好等特點，尤其是在行車舒適度方面顯示出了高度的優(yōu)勢。另外，這種橋型在設(shè)計和施工方面都具有較為成熟的技術(shù)，并且建成后的養(yǎng)護工作量也較小，所以在公路、城市和鐵路橋梁工程中運用地很廣泛。

1 預應(yīng)力連續(xù)箱梁的設(shè)計理論

在設(shè)計橋梁時，不僅要對橋位所處的地理環(huán)境以及周邊環(huán)境進行調(diào)查，還要對橋型的特點、施工材料和技術(shù)等相關(guān)知識了如指掌，這樣才能夠在各種極限的狀態(tài)下保證施工的可行性和安全性。當然，除了技術(shù)上的指標之外，還要考慮橋型的經(jīng)濟性和藝術(shù)性。其中，對橋型的布置和構(gòu)造是預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁設(shè)計的關(guān)鍵步驟，其成果決定了橋梁設(shè)計的成敗。

1.1 橋型布置

橋型布置分為兩個方面:平面布置和立面布置。其中平面布置與路線的方向和河流或者是與被交線路的夾角、橋位所處位置的地質(zhì)和地形等因素有關(guān)系。常見的布置方式有正交、斜交、反向曲線以及單向曲線等。正交橋梁的伸縮縫和墩臺與主梁中線垂直，這是最簡單的布置方式;斜交橋梁在滿足行車和宣泄洪水的前提下，既可以與主梁中線垂直，也可以斜交;曲線橋梁的伸縮縫和墩臺方向通過徑向布置，目的是便于內(nèi)力分析。

1.2 構(gòu)造設(shè)計

(1)橋梁橫截面設(shè)計。截面形式主要是根據(jù)橋梁的跨徑、梁高、寬度、總體布置、支撐形式以及施工方法等多種因素綜合確定。主梁的截面形式的選擇對施工、經(jīng)費以及橋梁的自重和截面的受力性都有影響。

預應(yīng)力橋梁常采用橫截面形式有板式、肋梁式和箱型式，較前兩種，箱行式的優(yōu)點是抗彎性能和抗扭性能較強。另外，箱形截面沒有固定的結(jié)構(gòu)，適合支架現(xiàn)澆、懸臂施工等施工方式。箱形截面又可以分為多種形式，常見的單箱單室橋?qū)挷怀^18m，雙箱單室橋?qū)捯_到20m，而單箱雙室橋則要高達25m。

以箱行截面為例，敘述如何確定出底板、頂板和腹板的細部尺寸。負彎矩越大，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，在確定箱行截面頂板的厚度時，還要考慮橋面橫向彎矩和縱橫向預應(yīng)力鋼筋布置兩個因素。

箱形截面頂板兩側(cè)的翼板可以調(diào)節(jié)頂板內(nèi)彎矩，通常翼板的長度是腹板間距的一半。在配置橫向預應(yīng)力筋時，翼板要盡可能地向外伸展。腹板的作用是承載截面剪力和主拉應(yīng)力。對于預應(yīng)力連續(xù)梁橋，彎束對荷載剪力的作用可以降低梁內(nèi)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。除了受力因素，還要考慮預應(yīng)力鋼筋的布置和在混凝土澆筑后箱梁腹板的厚度，這個厚度要根據(jù)預應(yīng)力束管道布置的情況而定。如果布置了預應(yīng)力束管道，厚度為25～300mm，否則厚度為200mm。

在箱梁細部構(gòu)造中，也要思考承托的形式和尺寸。承托對截面的抗彎剛度和抗扭剛度有一定的加強作用。承托所提供的空間方便了縱向預應(yīng)力筋和橫向預應(yīng)力筋的布置，在保證構(gòu)造穩(wěn)定的前提下，降低了頂板和底板的厚度。

(2)橫隔梁的設(shè)計。箱梁橫隔梁可以提高截面的橫向剛度，但是為了滿足構(gòu)造的穩(wěn)定需求，在支點處設(shè)置橫隔梁的同時還要適當?shù)卦O(shè)置中橫隔梁，單箱單室截面除外。至于多箱截面，要在箱間設(shè)置較多的橫隔梁。對于使用頂推法施工的箱梁，可以臨時設(shè)置橫向連接，完工后再澆筑支點橫隔梁。

配筋形式與箱梁的支承方式?jīng)Q定了支點處橫隔梁的大小。如果支承是在梁腹板的下面時，只要在橫隔梁中配置一些普通的鋼筋即可，橫隔梁肋的寬度設(shè)置在300－500mm之間。

2 預應(yīng)力連續(xù)箱梁設(shè)計的要點問題

2.1 抗剪問題

一是沒有對橋梁的抗剪極限強度和抗剪截面尺寸進行驗算，錯誤地用主拉應(yīng)力的驗算替代。箱梁腹板尺寸主要是由抗剪極限承載能力決定的，即使主拉應(yīng)力符合規(guī)范，但是在正常使用中的極限狀態(tài)下，抗剪截面尺寸也許會無法滿足規(guī)范，會導致斜裂縫。

二是通過增加腹筋的方式來滿足主拉應(yīng)力和斜截面抗剪強度，沒有對抗剪截面尺寸進行驗算。雖然我們可以根據(jù)抗剪公式配置腹筋，從而使得抗剪能力得到提高，但是實際上，抗剪鋼筋的配筋率達到一定程度時就不會再對抗剪能力起到提高的作用。同時滿足截面尺寸小和斜裂縫變寬的情況下會出現(xiàn)斜壓破壞現(xiàn)象。所以應(yīng)該是通過加大截面尺寸的方法以提高抗剪能力，而不是增加鋼筋。

三是設(shè)計者將預應(yīng)力連續(xù)箱梁的抗彎橫向分布增大系數(shù)與抗剪橫向分布增大系數(shù)相同化，導致了腹板出現(xiàn)了斜裂縫。在下部使用獨柱墩，會在偏轉(zhuǎn)力的影響下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)和變形。

2.2 齒板錨后拉應(yīng)力問題

通?？鐝酱蟮念A應(yīng)力連續(xù)箱梁底板處設(shè)置齒板，尤其是當跨徑在40～60m之間。在這種情況下，腹板的抗剪能力會被降低，從而會使結(jié)構(gòu)得到破壞。

如果想要避免這種裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計中要注意以下幾點:

(1)在相同的斷面中，不能將錨固的預應(yīng)力鋼束噸位設(shè)置過大;

(2)要在錨固斷面底板設(shè)置一些壓應(yīng)力儲備，盡可能地避開拉應(yīng)力區(qū)設(shè)置錨固預應(yīng)力鋼束;

(3)因為連接處比較薄弱，所以最好的做法是保證錨固斷面避開施工縫。

2.3 徑向力問題

如果在工程中發(fā)現(xiàn)部分懸澆施工的預應(yīng)力連續(xù)箱梁，在合并后又出現(xiàn)縱向裂縫，那么徑向力會是引起這種現(xiàn)象的原因之一。

如果將鋼束放置在平面上并且使曲線布置，那么鋼束曲率將會向混凝土的徑向荷載傳遞，并且對圓曲線是F/R，產(chǎn)生的折角是Fθ，如下圖:

這種荷載會引起2個效應(yīng):一是對箱梁底板上產(chǎn)生內(nèi)力，但這種內(nèi)力可以根據(jù)框架結(jié)構(gòu)計算出來;二是鋼束轉(zhuǎn)向處產(chǎn)生集中力，因此要根據(jù)計算結(jié)果對底板內(nèi)力進行重新組合，配置適量的橫向鋼筋。計算方式為:A=。其中，θ為折角或圓曲線轉(zhuǎn)角;［σ］為鋼筋容許應(yīng)力;gF為錨固力。

在設(shè)計中也可以采取以下措施來避免這種情況:一是將箱梁的底板厚度設(shè)置為超過通過底板的最大波紋管外徑的3倍;二是盡可能將鋼束布置在腹板;三是在底板配置足夠多的橫向鋼筋和防崩鋼筋;四是對合攏高差進行嚴格控制。

3 結(jié)語

綜上所述，預應(yīng)力連續(xù)箱梁橋雖然已經(jīng)具備了較為成熟的設(shè)計原理和施工技術(shù)，但是在實際的設(shè)計中仍存在一些問題，還需不斷地改善。

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