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预应力连续刚构桥预应力连续刚构桥是一种现代桥梁结构形式,结合了连续梁和刚构桥的优点,具有跨度大、结构刚度高、造型美观等显著特点。它通过在主梁中施加预应力来提高结构的承载能力和抗裂性能,从而有效减少挠度变形并延长桥梁使用寿命。
这种桥梁形式通常由主墩、边墩及主梁组成,主梁与桥墩之间采用固结连接,形成整体刚性结构。相比传统的简支梁桥或悬臂梁桥,预应力连续刚构桥能够更好地抵抗不均匀沉降,并且由于无需设置挂梁或伸缩缝,其行车平顺性和舒适性更高。
施工方面,预应力连续刚构桥多采用悬臂浇筑法,即从桥墩处向两侧对称分段浇筑混凝土,逐节张拉预应力筋以控制结构内力分布。这种方法不仅节省临时支撑材料,还能适应复杂地形条件下的建造需求,尤其适合跨越深谷、河流等场景。
此外,预应力连续刚构桥因其经济性、实用性和美观性,在国内外大中跨径桥梁建设中得到广泛应用,成为现代桥梁工程中的重要组成部分。
国内外已建成的连续刚构桥,边跨与中跨的跨径比值在0.5~0.692之间。大部分比值 在0.54~0.56之间,比变截面连续梁桥的比值范围0.6~0.8要小。 理论研究分析证明,由于墩梁固结,边跨的长短对中跨恒载弯矩调整的影响很小,而边, 主跨径之比在0.54~0.56时,不仅可以使中墩内基本没有恒载偏心弯矩,而且可以在边跨 悬臂端用导梁支承于边墩上,进行边跨合拢,从而取消落地支架,施工也十分方便
3.主梁截面形式及尺寸选择
连续刚构桥主梁截面形式主要采用箱形断面,断面尺寸的拟定与连续梁基本相同。由于 连续刚构桥墩梁连结,跨中活载弯矩比同跨径连续梁桥的小因此跨中梁高略小于连续梁桥。 根据已建成桥的统计,对于变截面梁墩顶处梁高h与最大跨径的关系有:
h=0.056max+0.20
式中:max 一连续刚构桥的最大跨径(m) 跨中梁高h,与最大跨径有如下关系:
h, = 0.0151+0.94 (m)
=0.0521m+0.202(m)
近年来连续刚构多采用单箱单室主梁配以大悬臂,箱宽8~9m,桥面宽15~18m,宽桥 可用分离式单箱。顶板厚0.25~0.28m,底板跨中厚0.25~0.30m,腹板跨中厚度0.5m左右 底板和腹板的根部厚度选择与连续梁亦基本相同
墩身尺寸的拟定主要应考虑墩身与主梁之间的刚度比以减少次内力。墩身高度主要由 桥面标高、桥梁建筑高度、桥下净空高度、主梁高度等因素决定。墩柱纵向厚度一般采用高 度的1/8~1/15。墩柱较高时用较小的比值,墩柱较矮时则用较大的比值。 连续刚构桥的墩梁连结处的构造如图6.18所示,一般设置1道或者2道(双壁墩时) 横隔板。1道横隔板的厚度宜取为t=B(墩厚),2道横隔板的厚度宜取为t=0.7~1.0mg
4.主梁预应力筋布置特征
a)1道横隔板构造:b)2道横隔板构造
连续刚构桥一般采用三向预应力,其主要特征如下: (1)纵向预应力筋配置 纵向预应筋尽可能采用大吨位预应力群锚体系,以减小主梁断面;纵向预应力筋应尽可 能靠近肋的部位排列,并锚固在腹板中或承托中。这样既有利于端面的局部承压,又可以减 小纵向预应力筋弯曲所产生的横向内力;纵向预应力钢筋在布置对可用平弯与竖弯相配合 ? 使锚头在各块件端面的位置不变,以方便张拉千斤顶定位。但也需注意,不要使预应力弯曲 损失过分增加;在充分满足腹板承受主拉应力的条件下,尽可能减少向上、向下的弯起束 以方便混凝土浇筑,并有可能减少预应力钢材用量。 (2)横向预应力筋配置 横向预应力筋可采用扁锚体系,减少纵槽预应力筋的干扰,并可以减小顶板的厚度; 每个节段完成后,张拉纵向预应力钢筋之前,应先张拉横向预应力钢筋。 (3)竖向预应力筋配置 竖向预应力一般采用精轧螺纹钢筋,它在营运阶段可以控制箱梁腹板裂缝,在极限状态 能承受一部分竖向力;每个节段完成后,张拉纵向预应力钢筋之前,应先张拉腹板中竖向预 应力筋。但应充分注意到,竖向预应筋较短,预应力损失大;再加上施工中控制失当,很 容易造成预应力大部分丧失。
6.3.3预应力混凝土连续刚构桥实例
图6.19总体布置图(尺寸单位:cm)
中山东明大桥主桥是V形墩连续刚构,跨径为60m+90m+60m,合计210m,见图6.20 和图6.21。其特征为:设V形墩,比直立双壁墩更加减小了施工时悬臂长度以及根部弯矩峰 值;斜腿与垂直线交角39°,墙式斜腿上下宽度为6~8m配置16束7"15.24低松弛钢绞 线,下端锚于台内,上端锚于箱梁内底板与横隔板交接处的下梗腋斜面上;斜腿按B类部分 预应力钢筋混凝土构造设计,以受弯为主,上端内侧和根部外侧拉应力较大;在每个柱的支 承处设置6道横隔板;设计中按集成刚度法,将桩基模拟为双柱计算。该桥的施工顺序为: 满堂支架浇筑斜腿,待斜腿强度达到100%后张拉腿中临时预应力粗钢筋,在支架上浇筑0 号块,当强度达80%后张拉腿中和0号块底板束,再按悬臂施工法直至合拢。 箱梁中纵向预应力钢束和腿中预应力钢束均采用R=1860MPa的低松驰钢绞线,与 OVM5群锚相配合。顶板束锚于板中,底板束锚于锚块上,特征断面钢束布置见表6.2和图 6.21所示。
图6.21截面图(尺寸单位:cm)
表6.2主桥钢束类型
城市道路交通标志、标牌工程施工方案思考题: 1.变截面连续梁桥和等截面连续梁桥分别在何情况下采用?为什么? 2.箱形横截面布置应考虑哪些因素? 3.变截面连续梁桥箱梁的梁高如何拟定? 4.变截面连续梁桥箱梁的腹板厚度如何拟定? 5.变截面连续梁桥箱梁的顶、底板厚度如何拟定? 6.请介绍预加力引起的连续梁次内力计算原理。 7.请介绍混凝土徐变引起的连续梁次内力计算原理。 8.试比较分析跨度相同的预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥的力学特点。 9.预应力混凝土连续刚构桥的主要优点是什么? 10.为何连续刚构桥常采用双柱薄壁墩?
思考题: 1.变截面连续梁桥和等截面连续梁桥分别在何情况下采用?为什么? 2.箱形横截面布置应考虑哪些因素? 3.变截面连续梁桥箱梁的梁高如何拟定? 4.变截面连续梁桥箱梁的腹板厚度如何拟定? 5.变截面连续梁桥箱梁的顶、底板厚度如何拟定? 6.请介绍预加力引起的连续梁次内力计算原理。 7.请介绍混凝土徐变引起的连续梁次内力计算原理。 8.试比较分析跨度相同的预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥的力学特点。 9.预应力混凝土连续刚构桥的主要优点是什么? 10.为何连续刚构桥常采用双柱薄壁墩?