對于懸澆預應力混凝土連續(xù)箱梁橋設計分析

1、對于懸澆預應力混凝土連續(xù)箱梁橋設計分析摘要：城郊花卉大道大橋是一座跨越流溪河的橋梁，主橋為掛籃懸澆施工的 預應力混凝土單箱單室連續(xù)箱梁。文章主要通過工程實例，針對掛籃懸澆施工的 預應力混凝土連續(xù)箱梁橋設計要點進行了介紹，旨在不斷加強工程的設計水平及 施工質(zhì)量，對從事橋梁設計和施工工作者提供有利的參考價值。關鍵詞：懸澆預應力混凝土連續(xù)箱梁設計Abstract: suburban flowers avenue bridge is a cross flow of river bridge, the main suspension for hanging basket of prestressed c

2、oncrete poured construction single box single room continuous girders. This article mainly through engineering examples, in view of the suspension of hanging basket poured construction of prestressed concrete continuous box girder bridge design points are introduced, aims to strengthen the engineeri

3、ng design and construction quality level, engaged in the design and construction of bridge workers provide favorable reference value.Key words: poured prestressed concrete continuous box girder suspension design1工程概述1.1設計概況城郊花卉大道大橋為跨越流溪河及防洪通道所設。橋位位于流溪河沖積 平原，沿線地面高程一般在34.040.0m之間。橋梁中心樁號為K0+791.3,跨徑 組合

4、為 3x25+ (35+56+35) +5x25+ (35.5+60+35.5) +5x25+ (35+56+35) +3x25m， 橋梁全長789.4m。主橋(35.5+60+35.5) m預應力混凝土連續(xù)箱梁采用掛籃懸澆 施工，(35+56+35) m預應力混凝土連續(xù)箱梁采用滿堂支架澆筑法施工，其他采 用預制小箱梁。本文主要對主橋進行敘述。1.2技術(shù)指標及主要材料主要的技術(shù)指標有：(1)公路等級：一級公路，設計速度：60km/h。(2) 設計荷載：公路一I級，人群荷載：3.0KN/m2。(3)設計洪水頻率：1/100。(4) 橋梁寬度：2x17m。(5)橋梁地震動峰值加速度：0.05g。(

5、6)通航標準：IX級通 航。主要材料：如下表11.3橋址區(qū)自然條件據(jù)鉆孔揭示，本橋位地層較簡單?；鶐r埋深較淺，為微(中)風化花崗 巖。微風化花崗巖：青灰色、肉紅色、褐黃色，粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙 稍發(fā)育，巖芯呈柱狀、短柱狀，巖質(zhì)新鮮堅硬，錘擊聲脆。鉆孔揭露層厚3.3m 10.8m，平均厚度8.03m，埋深15m39.2m，層頂高程-3.91m-20.4m。該層分 布廣泛，所有鉆孔均有揭露。墩臺基礎類型采用鉆(沖)孔灌注樁，微風化花崗 巖可作為嵌巖樁樁端持力層。橋位地下水主要為第四系松散砂層孔隙水，其次為基巖裂隙水。松散砂 層孔隙水分布于上部地層中，卵石土層為主要含水層，富水性較好；基巖裂

6、隙水 賦存于風化巖石的裂隙中，較貧乏。橋位跨越流溪河，地下水補給來源豐富，其 水位變化受河水位及大氣降水影響。橋位施鉆期間測得穩(wěn)定地下水位埋深 0.20m2.50m，標高31.60m33.75m。據(jù)初勘取水樣進行水質(zhì)簡分析試驗，結(jié) 果顯示，場地水質(zhì)對混凝土無腐蝕性。2橋梁的設計要點分析城郊花卉大道大橋跨越流溪河，本段河道為內(nèi)河IX級通航航道。同時本 流溪河段為飲用水保護區(qū)。為減少施工及運營時對流溪河的影響，并結(jié)合水利部 門意見，主橋(35.5+60+35.5) m采用一跨60m跨越流溪河主槽，同時主橋采用 懸臂掛籃施工。2.1懸臂澆筑法施工預應力砼連續(xù)梁橋的優(yōu)點：預應力砼連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)

7、有利于懸臂施工，即懸臂施工時 的受力與成橋后的結(jié)構(gòu)受力較為接近。施工時的預應力筋張拉既是施工時的臨時 需要，又是成橋后的結(jié)構(gòu)受力筋；作為無支架施工，有利于通航河流建橋；有利于節(jié)省施工費用，降低工程造價。因為掛籃結(jié)構(gòu)簡單，成本低 廉，逐段澆筑砼無需大型吊裝設備；有利于施工作業(yè)，加快施工進度。每個節(jié)段施工均在掛籃內(nèi)進行， 施工較少受環(huán)境影響，可以保證施工的連續(xù)性，同時幾個墩可同時施工，各作業(yè) 面互不干擾，施工速度較快，施工進度有保證；有利于變高度箱梁施工。由于采用分段施工施工，便于梁體設計成 變高度梁，可使預應力砼連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)布置呈千姿百態(tài)，能設計出各種輕巧、 飄逸、美觀的橋梁。本聯(lián)(35.5+

8、60+35.5) m位于直線上，邊中跨比為0.592。上部結(jié)構(gòu)采用 分離式單箱單室變截面連續(xù)箱梁，分為左、右半幅。半幅箱梁底板寬為8.5m, 頂板寬為17m，外側(cè)懸臂4.25m，主梁梁高為3.6m1.8m，采用掛籃懸澆澆筑 法施工，主要材料采用C50砼。中支承斷面梁高3.6m(高跨比為1/16.67,跨中及 邊跨支架現(xiàn)澆梁段梁高1.8m(高跨比為1/33.3)，梁高按2次拋物線變化規(guī)律從根 部3.6m變至跨中1.8m。橋面板設置單向2%橫坡，底板與頂板同坡，腹板鉛垂。 箱梁底板厚度亦按2次拋物線變化規(guī)律從根部55cm變至跨中30cm。全梁腹板 厚度采用65cm、50cm兩種，中間設過渡梁段。內(nèi)

9、外側(cè)懸臂端部厚度18cm，內(nèi) 外側(cè)懸臂根部厚度均為80cm，箱內(nèi)頂板厚30cm。詳見圖1。圖 1 (35.5+60+35.5) m 構(gòu)造圖2.3預應力體系現(xiàn)澆連續(xù)箱梁按A類部分預應力構(gòu)件設計，跨徑(35.5+60+35.5) m聯(lián) 采用三向預應力體系，包括縱向預應力、橫向預應力和豎向預應力。(35.5+60+35.5) m聯(lián)：縱向預應力鋼束采用標準強度fpk=1860MPa的 s15.2高強度低松弛鋼絞線，錨下張拉控制應力ocon=0.75fpk=1395MPa。鋼束 穿束管道采用預埋塑料波紋管成孔，采用真空壓漿工藝灌漿，頂板束均采用12s 15.2及15s 15.2鋼絞線束，邊跨與中跨的邊腹

10、板底板束均采用19s 15.2鋼絞線束， 邊跨中腹板底板束采15s15.2及19s 15.%鋼絞線束，中跨中腹板底板束采用 15s15.2及17s 15.2鋼絞線束；橫向預應力采用s 12.7mm鋼絞線，fpk=1860MPa， 每束三根，張拉控制應力ocon=0.75fpk=1395MPa，配用金屬波紋扁管成孔， b*h=22*60mm (內(nèi))。豎向預應力鋼筋布置于腹板，采用精軋螺紋粗鋼筋，直徑 為 25mm，抗拉強度標準值 fpk=785MPa (ob980MPa，屈服強度 o0.2785MPa)， 單根張拉力為346.8kN，豎向管道采用內(nèi)徑36mm的金屬波紋管，在頂板上進行 單端張拉，

11、采用普通壓漿工藝灌漿。詳見圖2。圖 2 (35.5+60+35.5) m 鋼束圖2.4結(jié)構(gòu)設計分析縱向計算均采用橋梁博士 V3.03有限元程序，(35.5+60+35.5) m懸澆箱 梁共32個施工階段、全橋共48個單元。計算采用的主要設計參數(shù)為：恒載：混凝土容重26kN/m3、瀝青混凝土容重：24 kN/m3活載：公路I級；徐變收縮次內(nèi)力：按JTG D62-2004規(guī)定的徐變及收縮計算圖表計算徐 變、收縮系數(shù)，混凝土加載齡期及初始應力按施工過程計算。溫度：整體溫度按升溫20C、降溫20C計算。局部溫差按JTG D622004 規(guī)定計算，溫度取值見下表：豎向溫度梯度模式（h為箱梁高度）基礎不均

12、勻沉降：中墩及邊墩分別考慮-20mm 及-10mm的沉降量，按最 不利組合計算。荷載組合：按JTG D602004的要求進行如下三種組合：a、承載能力極限狀態(tài)基本組合；b、正常使用極限狀態(tài)作用短期效應組合；c、正常使用極限狀態(tài)作用長期效應組合；箱梁普通鋼筋按橫向受力和構(gòu)造要求配置，未包括施工掛籃設備需用預 埋件和掛籃模板支承、吊點處局部加強鋼筋。2.5主橋墩、梁臨時固結(jié)設計計算參數(shù)對主橋施工過程中單“T”進行了下述幾種工況的驗算，并以此控制臨時固 結(jié)所需的高強精軋螺紋粗鋼筋及臨時支承設計。臨時支座的承壓計算不考慮盆式 橡膠支座及墩旁托架參與受力。最后一個懸臂段不同步施工，節(jié)段混凝土澆筑允許誤差

13、最大值為5%；一端堆放的材料、機具等按5KN/m計，懸臂端部作用150KN集中力， 另一端空載；一側(cè)施工機具等動力系數(shù)1.2,另一側(cè)為0.8?？紤]基本風速：V = 30m/s。考慮箱梁自重的不均勻性，一側(cè)懸臂自重增加5%。2.6結(jié)構(gòu)耐久性設計（1）各構(gòu)件截面尺寸變化處，均采用漸變，盡量避免剛度突變，減少應力集中;（2）箱梁設置通風孔，預埋直徑80mmPVC管成孔，避免水汽在混凝土 表面積聚，同時降低箱內(nèi)外的溫差，通氣孔沿縱向的間距為2m。（3）泄水管出口遠離混凝土表面；（4）在混凝土鋪裝與瀝青混凝土鋪裝之間設置性能可靠的防水層；（5）混凝土保護層厚度嚴格按公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范JTG/T B07-01-2006 的要求控制；（6）封錨段混凝土強度等級與構(gòu)件本體混凝土強度等級相同，保護層厚 度大于5cm；（7）合攏段混凝土，應采用微膨脹混凝土，確保合攏段施工質(zhì)量。3結(jié)束語總之，通過對城郊花卉大道大橋主橋設計的介紹，使我們在懸臂澆筑預 應力混凝土連續(xù)梁橋設計的理論上、構(gòu)造上、施工工藝上有了一些了解?？晒?事橋梁工程設計、施工等的技術(shù)人員閱讀參考。參考文獻1中華人民共和國行業(yè)標準公路工程技術(shù)標準JTG B01-2003.2