大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)（詳細(xì)）

1、,大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),本章的主要內(nèi)容,2.1 概述 2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造 2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì) 2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì) 2.5 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋設(shè)計(jì)驗(yàn)算的主要內(nèi)容,2.1 概述,1、高性能混凝土的采用 采用高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土材料.規(guī)范：C40C80；已研發(fā)200MPa抗壓強(qiáng)度的混凝土. 2、高強(qiáng)超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋的采用 高強(qiáng)、低松弛和耐腐蝕是發(fā)展方向.鋼絞線：抗拉強(qiáng)度可達(dá)18602000MPa.歐洲：2063MPa鋼絞線已批量生產(chǎn)；日本：研制出2300MPa的級的鋼絞線. 3、高效率的張拉錨固體系 夾片錨的群錨體系使得預(yù)應(yīng)力施加方便.,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,按

2、承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,梁橋是橋梁結(jié)構(gòu)體系中最基本的形式,按受力特點(diǎn)分：簡支梁橋、懸臂梁橋、連續(xù)梁橋、T形剛構(gòu)橋和連續(xù)剛構(gòu)橋.,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,（1）簡支梁橋 施工方便 靜定體系對地基要求不高 彎矩最大 適合于小跨徑橋梁,等截面梁,變截面梁,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,（2）懸臂梁橋 單懸臂、雙懸臂 卸載彎矩使跨中彎矩減小 靜定體系對地基要求不高 跨中接縫,行車條件不好 跨中牛腿、伸縮縫,易損壞 適合于中等以上跨徑橋梁 施工不方便,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,（3）連續(xù)梁橋（超靜定）： 上部結(jié)構(gòu)由連續(xù)跨過三個(gè)以上支座的橋梁.在較大

3、跨徑時(shí)較簡支梁經(jīng)濟(jì),且橋墩寬度小,節(jié)省材料,接縫少,行車平順.但連續(xù)梁為超靜定結(jié)構(gòu),適用于地質(zhì)良好的橋位處.,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,（3）連續(xù)梁橋（超靜定）：,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,由于支點(diǎn)負(fù)彎矩的卸載作用,跨中正彎矩大大減小,恒載、活載均有卸載作用 由于彎矩圖面積的減小,跨越能力增大 超靜定結(jié)構(gòu),對基礎(chǔ)變形及溫差荷載較敏感 行車條件好,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,（4）T形剛構(gòu)橋 卸載彎矩類似于懸臂梁 適合于懸臂施工、節(jié)省支座 靜定體系對地基要求不高 跨中的牛腿、伸縮縫,易損壞 行車條件不好 適合于中等以上跨徑橋梁,2.2 梁橋體

4、系類型與構(gòu)造,按承重結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分類,（5）連續(xù)剛構(gòu)橋 綜合連續(xù)梁與T構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 超靜定體系對地基要求高 適合于中等以上跨徑的高墩橋梁,2.2.1 連續(xù)梁橋,一次落架施工的連續(xù)梁橋,在結(jié)構(gòu)自重荷載作用下,跨中截面產(chǎn)生正彎矩,支點(diǎn)截面產(chǎn)生負(fù)彎矩,且支點(diǎn)截面負(fù)彎矩大于跨中截面正彎矩.,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,與同等跨徑的簡支梁相比,連續(xù)梁的最大正彎矩及負(fù)彎矩均小于簡支梁的跨中彎矩.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,連續(xù)梁的內(nèi)力分布比簡支梁要均勻,有利于充分發(fā)揮材料的作用.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,連續(xù)梁為超靜定結(jié)構(gòu),在汽車荷載作用下跨中產(chǎn)生的撓度比簡

5、支梁小,行車平順舒適.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,連續(xù)梁因結(jié)構(gòu)整體發(fā)生均勻溫度變化引起縱向水平位移,在結(jié)構(gòu)中不產(chǎn)生附加內(nèi)力及支承反力. 連續(xù)梁屬超靜定結(jié)構(gòu),非線性溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、混凝土收縮徐變及基礎(chǔ)沉降等將引起結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,1、等截面連續(xù)梁橋,一般情況下,連續(xù)梁橋在恒載和活載作用下,支點(diǎn)截面負(fù)彎矩大于跨中截面正彎矩,但跨徑不大差值也不大,可采用等截面形式,簡化施工.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,1、等截面連續(xù)梁橋,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,等截面連續(xù)梁橋優(yōu)點(diǎn),（1）構(gòu)

6、造簡單、施工方便、實(shí)用性強(qiáng)； （2）對有支架施工和預(yù)制拼裝,可便于預(yù)制安裝和模板周轉(zhuǎn)使用； （3）對頂推施工,便于布置頂推和滑移設(shè)備； （4）對逐跨架設(shè)法和移動(dòng)模架法施工,可使用少量施工設(shè)備完成施工,經(jīng)濟(jì)性好.,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,跨徑布置可采用等跨和不等跨兩種布置方式. 為使邊跨正彎矩減小,受力均勻合理,大多采用不等跨形式,奇數(shù)跨多. l1:l=0.60.8 h/l=1/151/30,1、等截面連續(xù)梁橋,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,隨著跨徑的增大,l70m時(shí),采用變截面設(shè)計(jì)顯得經(jīng)濟(jì)合理,大跨度連續(xù)梁以采用變高度梁為主.,2、變截面連續(xù)梁橋,

7、2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,連續(xù)梁截面變化的原因,（1）采用支點(diǎn)梁高大于跨中梁高的變截面形式,使得梁高的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩圖變化規(guī)律相一致； （2）減小跨中梁高,有利于減小結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩、剪力； （3）增大支座截面梁高,有利于抵抗支座截面較大的剪力.,2、變截面連續(xù)梁橋,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,2、變截面連續(xù)梁橋,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,使邊、中跨最大正彎矩基本相等,需在邊跨進(jìn)行壓重,抵消支座負(fù)反力,2、變截面連續(xù)梁橋,2.2.1 連續(xù)梁橋,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,變截面梁的變化主要表現(xiàn)在梁高的變化,變化規(guī)律

8、有： （1）斜直線； （2）圓弧線； （3）二次拋物線.,連續(xù)梁截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面.,板式截面 形狀、構(gòu)造簡單,施工方便,建筑高度小. 截面不經(jīng)濟(jì),相對自重較大,跨越能力小. 適用跨徑：RC,20m以下；PC,30m以下.,1、橫截面形式,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,板式截面,1、橫截面形式,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,肋梁式截面,1、橫截面形式,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,肋梁式截面 截面挖空率較大,減輕自重,梁肋較高,截面抵抗矩增大,抗彎能力強(qiáng). 通常由梁肋（腹板）、翼緣板組成. 常用的截面形式：形、I形、

9、T形. 中等跨徑簡支橋梁應(yīng)用較多. 適用跨徑：3050m,梁高1.62.5m.,1、橫截面形式,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,箱形截面 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主要截面形式. 橫截面為一個(gè)或幾個(gè)封閉箱形組成的截面. 單箱單室、單箱多室 分離多箱 整體性能好,抗扭慣矩大 上下緣均可受壓、適合于連續(xù)橋梁 受力性能好,適應(yīng)正負(fù)彎矩 適合中等以上跨徑橋梁,1、橫截面形式,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,截面形式：單箱單室、單箱多室、雙箱單室、多箱多室,箱形截面,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,2、橫隔梁設(shè)置,2.2.3 梁部構(gòu)造,2.2 梁橋體系類

10、型與構(gòu)造,（1）肋梁式截面：橫截面抗扭剛度小,為增加橋梁的整體性和良好的橫向分布,需設(shè)置中橫隔梁和端橫隔梁.一般45m設(shè)置一道,厚度為1220cm. （2）箱形截面：支點(diǎn)部位設(shè)置橫隔梁外,中間橫梁較少.多箱截面多設(shè)置. （3）箱梁橫隔板一般要預(yù)留過人洞,方便施工和后期檢修.,1、橋墩截面形式,2.2.4 橋墩類型與構(gòu)造,2.2 梁橋體系類型與構(gòu)造,橋墩由墩身和蓋梁組成,用于支承上部結(jié)構(gòu)和傳遞荷載.在混凝土連續(xù)梁中,有的橋墩不設(shè)蓋梁,由墩身直接支承上部結(jié)構(gòu),減少截面層次,傳力明確. 橋墩分類：重型墩（自重大）和輕型墩.,重型墩,輕型墩,2、橋墩橫向布置,2.2.4 橋墩類型與構(gòu)造,2.2 梁橋體

11、系類型與構(gòu)造,橋墩的橫向布置要根據(jù)荷載的大小、上部結(jié)構(gòu)的形式、地基承載力和橋墩所處的位置的條件選擇.,2.3.1 橋跨布置,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),橋梁設(shè)計(jì)中,橋型方案設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵,直接決定橋梁工程是否合理、經(jīng)濟(jì)、適用和美觀. 橋梁設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：橋梁體系的選擇、主跨的跨度、橋梁分跨以及跨徑組合、截面形式、主梁高度和主要尺寸的擬定.,邊中跨比對橋梁的內(nèi)力影響較大.建議邊中跨比一般限制在0.50.8之間.,2.3.1 橋跨布置,1、等截面連續(xù)梁橋,2.3.1 橋跨布置,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),適用范圍:中等跨徑,4060m范圍,國外最大達(dá)80m. 施工方法：整體施工、逐跨施工

12、、先簡支后連續(xù)施工及頂推施工等.,2、變截面連續(xù)梁橋,2.3.1 橋跨布置,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),適用范圍: 70m,150m以上較少. 施工方法：懸臂澆筑或懸臂拼裝施工法.,主梁截面高度,2.3.2 主梁截面形式與梁高擬定,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),主梁高跨比是橋梁設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)之一,其取值直接影響結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力及剛度性能.梁高一般不小于1.8m.,箱形截面設(shè)計(jì),橫向尺寸布置 箱梁頂板寬度一般取接近橋面總寬； 懸臂長度b,兩腹板之間距離a,b/a=1/2.51/3,2.3.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),底板厚度 一般采用變厚度設(shè)計(jì),

13、箱梁底板厚度從跨中向支點(diǎn)逐漸變厚,以適應(yīng)中支點(diǎn)附近截面下緣的受壓要求； 跨中區(qū)域底板厚度可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì),一般取為2030cm. 若梁高和底板均為二次拋物線變化,則底板高度為：,2.3.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),頂板厚度 確定箱梁截面頂板厚度一般需考慮兩個(gè)因素： 滿足橋面板橫向受力,主要是受彎的要求； 布置箱梁縱橫向預(yù)應(yīng)力筋的要求.懸臂端厚度10cm,設(shè)置防撞墻或需錨固橫向預(yù)應(yīng)力筋,則 20cm.,2.3.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),箱梁懸臂板 懸臂長度一般為2.53m. 考慮懸臂板橫向受力,一般b5m；b3m,布橫向預(yù)應(yīng)力筋.,2.3

14、.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),腹板 滿足抗剪要求.對連續(xù)梁橋,l/4跨徑左右剪力較大.彎矩、扭矩、剪力共同作用,導(dǎo)致腹板承受較大的主拉應(yīng)力,容易出現(xiàn)斜裂縫. 應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼束管道、普通鋼筋布置和混凝土澆筑的要求,腹板設(shè)計(jì)不宜太薄. 無預(yù)應(yīng)力管道,tmin=20cm； 有預(yù)應(yīng)力管道,tmin=2530cm； 有預(yù)應(yīng)力筋錨固頭時(shí),tmin=35cm.,2.3.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì),承托（梗腋）,為了減小局部應(yīng)力,在箱梁頂板與腹板、腹板與底板的交接處,一般需設(shè)置承托.,承托的坡度：,2.3.3 箱梁構(gòu)造細(xì)部尺寸,2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁

15、橋設(shè)計(jì),2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.1 預(yù)應(yīng)力筋布置的一般問題,連續(xù)梁橋主梁內(nèi)力：縱向受彎、豎向受剪、橫向受彎.,主梁內(nèi)力, 豎向受剪, 縱向受彎, 橫向受彎,豎向預(yù)應(yīng)力,縱向預(yù)應(yīng)力,橫向預(yù)應(yīng)力,縱向受彎和部分受剪,橫向受彎,受 剪,預(yù)應(yīng)力數(shù)量、位置根據(jù)使用階段的受力狀態(tài)確定. 施工方法決定施工階段受力,預(yù)應(yīng)力配筋必須結(jié)合施工方法.,箱形截面抵抗方式： 三向預(yù)應(yīng)力筋,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.1 預(yù)應(yīng)力筋布置的一般問題,混凝土箱梁三向預(yù)應(yīng)力筋布置,縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,橫向預(yù)應(yīng)力筋布置,豎向精軋螺紋鋼筋布置,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),頂板、腹板、底板預(yù)應(yīng)力筋布置,底板預(yù)應(yīng)

16、力鋼筋布置,頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋布置,腹板預(yù)應(yīng)力鋼筋布置,齒板,常采用鋼絞線或鋼絲束,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),連續(xù)曲線配筋方式（整體澆筑施工橋梁） 將跨中部位抵抗正彎矩的底板索與支座部位抵抗負(fù)彎矩的頂板索,在全橋范圍連續(xù)化.,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,根據(jù)施工方法的不同,布置方式也不同.,簡支-連續(xù)法 先按簡支梁橋布置預(yù)應(yīng)力束,然后在支座頂部布置直線筋,以承擔(dān)活載產(chǎn)生的負(fù)彎矩,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,根據(jù)施工方法的不同,布置方式也不同.,頂推法 直線配筋方式 上下預(yù)應(yīng)力筋通束使截面接近軸心受壓,以抵抗頂推過程各截面的正負(fù)彎矩

17、變化； 頂推完成后,在跨中底板和支座頂部增加局部預(yù)應(yīng)力筋,滿足使用階段內(nèi)力要求.,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,根據(jù)施工方法的不同,布置方式也不同.,懸臂施工連續(xù)梁橋 一期鋼束布置在截面上緣以抵抗懸臂施工階段與使用階段的負(fù)彎矩； 合龍后在跨中區(qū)域截面下緣布置預(yù)應(yīng)力束,抵抗使用階段活載產(chǎn)生的正彎矩.,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,懸臂施工連續(xù)梁橋,頂板束,底板束,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,體外預(yù)應(yīng)力筋布置,2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造與設(shè)計(jì),2.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力筋布置,體外配筋是將預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置在主梁截面以外的箱內(nèi),利用橫隔梁、轉(zhuǎn)向塊等結(jié)構(gòu)物對梁施加預(yù)應(yīng)力.,橫向預(yù)應(yīng)力筋布置在橫隔板或頂板中,保證橋梁橫向整體性、保證橋面板及橫隔板橫向抗彎能力.