作为超静定结构,预应力混凝土连续梁桥与普通钢筋混凝土连续梁桥具有相同的受力特点,但由于预应力结构能充分发挥高强材料的特性,促使结构轻型化,所以预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥大得多的跨越能力。另外,预应力混凝土连续梁桥可以有效地避免混凝土开裂,特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂,同时具备结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、承载能力大、养护工程量小、防震能力强等优点,成为富有竞争力的桥型之一。随着预应力技术的发展和不断完善,尤其是悬臂、顶推等先进施工方法的出现,预应力混凝土连续梁桥得到更为广泛的应用。无论是城市桥梁,高架道路、高等级公路的桥梁,还是跨越江河湖海的大桥,预应力混凝土梁桥都以其独特的魅力成为优选桥型方案。另外,从国内外已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥的总数来看,预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数,充分表现出其强大的生命力。
1.主梁纵、横断面形式及主要尺寸
(1)纵断面形式。
预应力混凝土连续梁桥采用最多的纵断面形式是等截面及变截面。等截面连续梁桥一般适用于以下情况。
①跨径一般为40~60 m(也有达到80 m者),构造简单,施工快捷。
②立面布置以等跨径为宜,也可以不等跨径布置,边跨与中跨之比应不小于0.6,高跨比一般为1/25~1/15。
③采用支架施工、逐跨架设施工、移动横架施工及顶推施工等施工方法。
变截面梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥,梁底立面曲线可采用圆弧线、二次抛物线及折线等。除外形高度变化外,为满足梁内各截面受力要求,还可改变截面的底板、顶板和腹板的厚度。在孔径布置方面,边孔与中孔跨径之比一般为0.5~0.8。当边跨与中跨跨径之比小于0.3时,边孔桥台支座要做成拉压式,以承受负反力。变截面梁的梁高与最大跨径之比,跨中截面一般为1/50~1/30,支点截面可选用1/20~1/15。
(2)横截面形式。
预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多,一般应根据桥梁的跨径、宽度、梁高、支撑形式、总体布置和施工方法等因素综合确定。
目前预应力混凝土连续梁桥的横截面形式主要有板式截面、肋梁式截面和箱形截面等。
板式截面分为实体截面和空心截面。矩形实体截面使用较少,曲线形实体截面近年相对使用较多。实体截面多用于中、小跨径梁桥,且多配以支架现浇施工,此时跨中板厚为(1/28~1/22)l,支点板厚为跨中板厚的1.2~1.5倍;空心截面常用于跨径15~30 m的连续梁桥,板厚一般为0.8~1.2 m,也以支架现浇施工为主。
肋梁式截面预制方便,常用于预制架设施工,并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。常用跨径为25~50 m,梁高取1.5~2.5 m。(https://www.daowen.com)
箱形截面构造灵活,其中单箱单室桥宽小于18 m,双箱单室桥宽为20m左右,单箱双室桥宽为25 m左右。一般等高度箱形梁可采用直腹板或斜腹板,变高度箱形梁宜采用直腹板。
2.横隔梁设置
采用T形和I形截面的连续梁桥,因其抗扭刚度较小,为增加桥梁的整体性和使荷载有良好的横向分布,宜设置中横隔梁和端横隔梁。中横隔梁的数量及位置依主梁的构造和桥梁的跨径确定,常用横隔梁肋宽度为12~20 cm。
箱形截面梁的抗弯及抗扭刚度大,除在支点处设置横隔梁以满足支座布置及承受支座反力需要外,还可设置少量中横隔梁。对于单箱单室截面,目前的趋势为不设中横隔梁;对于多箱截面,为加强桥面板和各箱间的联系,可在箱间设置数道横隔梁。
3.预应力筋布置
预应力混凝土连续梁桥中预应力筋的布置方式,与所采用的施工方法及预应力筋的种类等有密切的关系。
采用顶推法施工的直线形预应力筋布置:上、下的钢束使截面接近轴心受压,以抵抗顶推过程中各截面承受的正负弯矩。待顶推完成后,再在跨中的底部和支点的顶部增加局部预应力筋,满足运营荷载下相应的内力要求。有时按设计要求还在跨中的顶部和支点附近的底部设置局部的施工临时钢束,待顶推完成后即予以卸除。
采用先简支后连续施工方法的预应力筋布置:待墩上接缝混凝土达到设计强度后,用设置在接缝顶部的局部顶应力筋来建立结构的连续性。
采用曲线形的预应力筋布置:梁中除正弯矩区和负弯矩区各需布置底部和顶部预应力筋外,在有正、负弯矩的区段内,顶、底板中均须设置预应力筋,预应力筋可以根据受力需要在跨径内截断而锚固在梁体高度内,也可弯出梁体而锚固在梁顶和梁底。
整根曲线形钢束锚固于梁端的布置方式:在此情况下,由于预应力筋长且弯曲次数多,显著加大了预应力筋的摩阻损失。
预应力筋的布置要考虑到张拉操作的方便。当需要在梁内、梁顶或梁底锚固预应力筋时,应根据预应力筋锚固区的受力特点予以局部加强,以防开裂损坏。
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