摘要：作为大跨径桥梁的一类主要形式，预应力混凝土连续梁具有形状改变量机构刚度小、道路通行顺畅、舒适、伸缩缝的数量少、抗震水平较高等优点。所以，近些年，在我国的城市、公路和铁路建设中具有极为广泛的应用。只有在施工中针对实际的建筑结构合理开展设计工作，才能保证施工的质量和进度。本文就大垮预应力混凝土连续箱梁桥设计方法进行了详细的讨论。
关键词：预应力混凝土；连续箱梁桥；设计方法
一、工程概况
某工程大桥单跨135米，跨越江面。主桥的跨径约为（80+135+80），总行度约为295米。主桥的上部结构为变截面预应力混凝土连续梁，下部结构为箱式桥梁。基础使钻孔灌注桩群。主桥的立面见图1.
图1：主桥立面布置形式（单位：米）
二、结构设计
1.确定箱梁高度
箱梁的高度尺寸通常为跨径尺寸的1/16-1/20，跨中的梁的高度约为跨距离的1/30-1/50，基于已经建成的公路箱梁中大部分都是跨中下挠，所以会产生腹板和底板开裂的问题。本工程可以通过时梁的高度增加，使其截面的抗弯刚度显著增加，实现后期下挠的控制，对梁体的裂纹实现了很好的管控作用。
本项目支架的梁高度约为8.5米，跨中的梁高度为3.3米，箱梁的底板上边缘和下边缘按照二次抛物线的形式发生改变。
2.箱梁箱室数量的确定
所在建筑单幅桥面的宽度尺寸约为17.8米，桥面的宽度尺寸较大，如果箱梁截面的形式是单箱单室的结构，则对于悬臂挂篮施工和两腹板的均匀受力有着积极的意义。但是这种布置形式受到的影响因素较多，每束钢束具有极多的预应力钢绞线，且悬臂的尺寸较大，剪力滞严重，结合上述要素，本项目的箱梁截面形式选择为单箱双室。
3.箱梁断面尺寸的确定
就已经建成的大跨径梁式桥发生跨中下挠是一类常见现象。在混凝土发生徐变以后，跨中下挠发生的同时，会出现横向的裂纹以及斜向的裂纹。如果箱梁的板件材料厚度尺寸较小，则混凝土应力值越高，徐变变形量越大。如果箱梁的板件厚度越小，则其理论厚度尺寸也越小，会产生较大的徐变系数值。在出现跨中下挠的同时，也会产生纵向和横向的裂纹。并且，这两个反向的裂纹必须相互之间相互促进，导致裂纹深度和范围不断拓展，所以，必须保证箱梁的正截面强度和斜截面强度数值。在确定的范围中使腹板的厚度增加，对于箱体挠度数值的影响并不显著，需要对腹板斜裂缝的有效控制，实现高质量的混凝振捣操作，使箱梁抗剪切的能力得到提高。
结合纵向、横向以及竖向，三个方向的预应力布置状况，本项目的建设状况如下：悬臂长度数值约为3.25米，腹板外部与箱梁中心距离的尺寸约为5.625米，支点周边底板厚度数值约为100厘米，是跨径尺寸的1/135，支点板厚度数值约为120厘米，顶板的厚度数值约为60厘米，跨中腹板的厚度约为50厘米。在跨径的中间位置，支点改变到65厘米。在跨径约为十分之一的位置，支点变化到八十五厘米。实际的尺寸数值见图2。
图2：箱梁截面图（单位：厘米）
4.明确箱梁预应力钢束布置方向
上世纪末期，我国在大跨度预应力混凝土梁式桥的施工中已经不再应用预应力钢束，而是采用纵向的预应力和竖向的预应力来降低或者消除主拉应力。这种方法给施工工作提供了极大的便利条件，降低了腹板的厚度值。但是螺纹钢竖向的预应力筋的可靠程度较低，不易实现预应力的保证，导致最终腹板出现了极大量的裂纹。
本项目箱梁腹板下弯预应力钢束的张拉侧与箱梁的下端相接近，在每一梁的不同段位都设置了下弯形式的预应力钢束，只有在最末端的悬臂浇筑节点设置下弯预应力钢束。在特定的浇筑点位保证相同的腹板设置两束。总共数量为六。在其余的浇注位置每一腹板设置一束，总共的数量为三。实现箱梁梁体抗剪能力的有效提高。
三、结构计算
本桥纵向计算采用桥梁博士3．0 平面杆系计算，取跨径布置为79． 9 m + 135 m + 79．9 m的预应力混凝土连续箱梁，全桥共分为106 个单元，107 个节点。箱梁采用C55 混凝土。施工步骤：悬臂挂篮施工，二期恒载、收缩徐变10 a。全桥按全预应力混凝土构件设计计算。施工注意事项：
1.合理管控预应力束
在连续梁和龙后，钢束的外形以及张拉顺序是否合理对于保证工程的进度有着积极的意义。钢束的调节可以实现梁内应力的调整，使应力数值更加均匀。也减少了后期的形变量。
2.合理控制受力
在中间支点附件，合理控制弯矩和剪力，使其受力最为合理，也可以经中间的位置设置下弯束。不仅可以实现箱梁下部截面的正应力与压应力的合理性，也可以降低箱梁下表面端部的应力盲区。
3.合理设置支座
将制作下端布置为一个沿着纵向的活动支座，和一个多个方向的可活动支座，温度变化时，箱梁在横向会发生位移，进而产生相应的应力，这种结构可以很好的实现应力的合理释放。。平面杆系的计算模型如图4 所示。
图4 计算模型
4.计算参数、荷载
第一，永久作用。钢材重力密度：78．5 kN/m3；预应力混凝土重力密度：26．0 kN/m3；沥青混凝土重力密度：24．0 kN/m3；基础相对变位：按沉降20mm考虑；混凝土的收缩及徐变作用、预加力：按《设计规范》规定计算；孔道摩阻系数μ和偏差系数k分别取值0．17、0．001 5；单端预应力钢束回缩和锚具变形为6 mm。第二，可变作用。汽车荷载：城—A 级，按三车道计算；人群荷载：2．96 kN/m2；汽车荷载制动力及冲击力：按《通用规范》规定计算；风荷载：基本风速为35．0 m/s，风压为0．9 kN/m2；温度作用：整体均匀温度升高：25 ℃，整体均匀温度降低：-25 ℃。结构高度范围内竖向梯度温度按《通用规范》规定计算。
综上所述，在进行大垮预应力混凝土箱梁桥的设计中，要合理协调结构尺寸，将结构的强度、应力以及刚度、经济指标做出合理的比选。实现箱梁绞线以及混凝土、普通钢筋用量的合理控制，保证设计在满足技术要求的同时，在经济方面具有可行性。技术人员需要不断采用先进的施工技术以及设备和仪器，使工程的质量和效率显著提高。
参考文献：
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[2]卢二侠，冯雄辉，郭结义大跨预应力混凝土连续梁桥设计分析 公路工程，2012，37（5）：127-129.
论文作者:徐敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
标签：预应力论文; 腹板论文; 混凝土论文; 约为论文; 应力论文; 尺寸论文; 截面论文; 《基层建设》2017年第25期论文;