小跨径连续箱梁的设计

天津建设科技２００６・增刊　市政技术　小跨径连续箱梁的设计　何玉宝　王晓蕾　（天津市市政工程设计研究院，天津摘３０００５１）　要：介绍小跨径连续箱梁的三种设计方法：采用普通钢筋混凝土设计，按允许裂缝宽度　控制；采用预应力钢筋混凝土设计，配束方式采用腹板连续预应力钢束；采用预应力　钢筋混凝土设计，配束方式采用腹板连续预应力钢束＋顶板与底板预应力钢束。并　对三种设计方法进行比较。　关键词：小跨径；预应力连续梁；裂缝　中图分类号：ＴＵ９９７文献标识码：Ｃ文章编号：１００８—３１９７（２００６）Ｓ２—０１９１—０３　在城市的常规桥梁工程中，特别是高架桥、　立交桥，连续箱梁桥一直是首选的上部结构。连　续梁结构有着受力性能好、外形轻巧、线条流畅　０．２　ＩＴＩ１ＴＩ裂缝控制时，都能够满足要求。结构中裂　缝的存在不仅使构件的刚度下降很多，而且裂缝　的开展会造成钢筋锈蚀，使结构耐久性降低。裂　缝宽度与钢筋的直径成正比，而与钢筋的用量成　优美，养护工作量小，抗震能力强等优点。并且　由于其多跨连续，伸缩缝少，在行车舒适性上大　大优于简支结构，城市立交、高速公路中常常做　反比，当要求更严格地控制裂缝宽度时，在设计　中就要求配置钢筋时钢筋用量成倍的增加，而钢　筋用量增加后会造成钢筋在布置方面带来的不　为优选方案，而等跨径方案由于地形因素常经常　考虑。在连续梁结构中，可分为普通钢筋混凝土　结构和预应力混凝土结构，通常情况下对于２５　ｍ　左右的跨径采用普通钢筋混凝土结构还是采用　预应力混凝土结构是计划经常遇到的问题。本　利。当需使钢筋布置３～４层时，造成混凝土很难　振捣浇注，混凝土间密实性不好，相应的混凝土　与钢筋间的握裹效果不理想，很难达到钢筋与混　凝土的共同工作，裂缝反而更难以控制。以３跨　文通过３×２５　ｍ跨筋等方案的比较，分析普通结　构还是预应力结构的不同情况下的内外情况。　２５　ｍ连续箱梁为例，箱梁全宽为８　ｍ，梁高１．４　ｍ，　当采用普通钢筋混凝土结构时，以０．２　ＩＴＩ１ＴＩ裂缝　控制时，钢筋用量１４０　ｋｇ／ｍ２，而采用０．１　ＩＴＩ１ＴＩ裂缝　１普通混凝土结构　在一般２０　ｍ左右跨径的混凝土连续箱梁结　控制时，钢筋用量为１８０　ｋｇ／ｍ２，其用量将比原钢　筋用量大大增加，同时也造成钢筋在布设方面诸　多的不利及施工中的不便。　构中，采用普通钢筋混凝土结构是完全能够满足　要求的。规范中规定在荷载组合——即永久荷　载组合与基本荷载组合下最大裂缝允许宽度为　０．２　ＩＴＩ１ＴＩ。而对于２０　ｍ左右跨径的连续箱梁采用　２预应力混凝土结构　方法１：　（１）按常规的预应力结构对其配置预应力钢　收稿日期．２ＯＯ５—１０—１２　作者简介：何玉宝（１９７７一），男，工程师，学士，天津市市政工　程设计研究院，从事桥梁工程设计工作。　束，按照满樘支架现浇箱梁的施工方法进行配束　计算。配束方式采用在腹板处设置连续束，见图　１、图２和图３。　一１９１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

市政技术　天津建设科技２００６・增刊　图１三跨连续梁弯矩包络　图２钢束配置示意　图３钢束断面　从图１可知，在３等跨连续梁中，连续梁支点　弯角度大，预应力损失大，效果不理想；同时正、　处负弯矩是边跨跨中正弯矩的１．２倍左右；为中　负弯矩间的差异对钢束的调整会带来一定的困　跨跨中正弯矩的２．１倍左右。配束方式采用腹板　难。计算得出的箱梁最不利应力状况，见表１。　连续束的方式，钢束起伏于顶、底板之间，累积起　表１箱梁最不利应力　组合　正截面拉、压应力　规范限值　斜截面主拉、主压　规范限值　ａ（ＭＰａ）　应力ａ（ＭＰａ）　’　长期效应　１．３８　一‰≤０　短期效应　—０．１２　一　≤０．　一０．９５　％≤０．　基本组合　７．４６　一　≤０．　７．４６　≤０．６Ｌｋ　方法２：　置底板钢束，负弯矩区配置顶板钢束。钢束配　（２）根据连续梁的弯矩包络图，采用在腹板处　置，见图４和图５。　配置一定数量的连续束，而在连续梁正弯矩区配　图４钢束配置示意　图５钢束断面　一１９２一　维普资讯 http://www.cqvip.com

天津建设科技２００６・增刊　市政技术　对于这种设计条件，根据连续梁的内力包络　图，预应力钢束的设置更能发挥效应。但由于其　设置了顶、底板钢束，在施工中顶板钢束及腹板　由于是小跨径连续梁梁高通常较低，就使底板钢　束留有的施工空间较小，会给施工人员在箱内操　作带来了不便，但其梁体的应力效果比较好。计　钢束可以很顺利的施工操作，而对于底板钢束，　算得出的箱梁最不利应力状况如表２。　表２腹板配置连续束＋顶底板配置钢束箱梁最不利应力　组合　正截面拉、压应力　规范限值　斜截面主拉、主压　规范限值　ｇ（ＭＰａ）　应力￣（ＭＰａ）　长期效应　１．８７　一ｄ　≤０　　ｌ短期效应　０．４４　ｎ一　≤０．　一０．９２　≤０．　　ｌ基本组合　９．４４　ｋ一　≤０．　９．４４　≤０．　３设计比较　许裂缝宽度控制。　设计方法２：采用预应力钢筋混凝土设计，配　上述设计方法中，以桥宽８　ｍ，梁高１．４　ｍ，以　束方式采用腹板连续预应力钢束。　３跨２５　ｍ连续箱梁为例，对上述３种配置方式进　设计方法３：采用预应力钢筋混凝土设计，配　行比较。　束方式采用腹板连续预应力钢束＋顶板与底板　设计方法１：采用普通钢筋混凝土设计，按允　预应力钢束。　表３　３种设计方法比较　设计方法　方式　控制要素　特征　方法１　配置普通钢筋　裂缝控制　箱梁带裂缝工作，裂缝的存在使结构刚　度下降及耐久性降低　方法２　配置连续腹板预应力钢束　应力控制　结构中支点下缘出现拉应力，而中跨跨　中仍有较大的压应力储备　方法３　柬　配置连续腹板预应力钢束＋顶、底板钢　应力控制　边跨及中跨跨中均存在０．压应力４—０．６ＭＰａ的　，中支点处未出现拉应力　从上表３可知，采用方法一普通钢筋混凝土　行加强，腹板处也相应采用连续钢束，根据正、负　设计时，钢筋的用量随裂缝的控制而用量成倍的　弯矩的不同调整相应的顶、底板钢束，使梁体的　增加，从而造成裂缝宽度更不易控制，钢筋用量　受力状况更加良好。　很大。采用方法二设计时，连续梁的拉、压应力　均能满足规范的要求。但上例连续梁中负弯矩　４结语　相对中跨正弯矩较大，设计中采用连续腹板钢　通过对３×２５　ｍ连续箱梁采用普通钢筋混凝　束，在中支点处由于考虑预应力及支座沉降、温　土及预应力钢筋混凝土体系的比较和分析，在设　差效应等影响会使箱梁下缘出现拉应力，而中跨　计中一定要做到精心设计，综合考虑各种影响因　仍存在较大的压应力储备，正、负弯矩之间的较　素，如地理环境、气候、施工现状等，力求使设计　大差异导致连续钢束的不易调整及应力变化较　更符合实际情况，以达到经济、合理、高效、美观　大。采用方法三设计时，根据其连续梁的内力弯　的目的；避免设计的不合理性，使工程造成很大　矩包络图对正、负弯矩区采用底板与顶板钢束进　的浪费，增加了施工难度。　－－－——１９３－－－——