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1、-预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析-第 29 页预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析A、装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计装配式钢筋混凝土简支梁桥，常用的经济合理跨径在20m以下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力，可采用预应力混凝土结构。目前，世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m。但是，根据建桥实践，当跨径超过50m后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。因此，我国桥规明确指出：预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。 一、横截面设计1横截面形式
2、装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似，通常也做成T形、I形，但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要，下部一般都设有马蹄或加宽的下缘。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸，也采用箱形。由于采用预应力筋施加预压力，可以提供方便的接头形式，为了使装配式梁的预制块件进一步减小尺寸和重量还可做成横向也分段预制的串联梁。但由于串联梁施工麻烦，构件预制精度要求高，在国内使用较少。 2主梁布置 经济分析表明，对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量不受限制时，采用较大的主梁间距比较合理，一般可采用1.82.5m。3截面尺寸 (1)截面效率指标 为了合理设计预应力混凝
3、土梁的截面尺寸，首先分析其截面的受力特点。在预加力阶段和运营阶段，预应力混凝土梁截面承受双向弯矩。在预加力阶段，施加了偏心预加力，在预加力和自重弯矩的共同作用下，合力相当作用于截面的下核点（截面上缘应力为零）（2）主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度取决于采用的汽车荷载等级、主梁间距及建筑高度等因素，可在较大范围内变化。对于常用的等截面简支梁，其高跨比的取值范围在1/151/25，一般随跨径增大而取较小值，随梁数减少而取较大值，对预应力混凝土T形梁一般可取1/161/18左右。当桥梁建筑高度不受限制时，采用较大的梁高显然是较经济的，因为加高腹板使混凝土用量增加不多，而节省预应力筋数量较多。
4、 其他细部尺寸 在预应力混凝土梁中，由于混凝土所受预应力和预应力束筋弯起，能抵消荷载剪力的作用，肋中的主拉应力较小，肋宽一般都由构造和施工要求决定，但不小于160mm。标准设计中肋宽为140160mm。 T梁上翼缘的厚度按钢筋混凝土梁桥同样的原则来确定。为了减小翼板和梁肋连接处的局部应力集中和便于脱模，在该处一般还设置折线形承托或圆角，此时承托的加厚部分应计算在内。 T梁下缘的马蹄尺寸应满足预加力阶段的强度要求，同时，从截面效率指标分析，马蹄应当是越宽而矮越经济。马蹄的具体形状要根据预应力束筋的数量和排列方式确定，同时还应考虑施工方便和力筋弯起的要求。具体尺寸建议如下： 马蹄宽度约为肋宽的24
5、倍，并注意马蹄部分(特别是斜坡区)的管道保护层不宜小于60mm。 马蹄全宽部分的高度加1/2斜坡区高度约为梁高的0.15O.20倍，斜坡宜陡于45o。为了配合预应力筋的起弯，在梁端能布置锚具和安放张拉千斤顶，在靠近支点附近马蹄部分应逐渐加高，腹板也应加厚至与马蹄同宽，加宽的范围最好达到一倍梁高(离锚固端)左右，从而形成了沿纵向腹板厚度和马蹄高度都变化的变截面T梁。标准设计中，一般采用自第一道内横隔梁向梁端逐渐变化的形式。 4横隔梁布置 沿纵向的横隔梁布置基本上与钢筋混凝土梁桥相同，但中横隔梁应延伸至马蹄的加宽处。当主梁跨度大、梁较高的情况下，为了减小重量而往往将横隔梁的中部挖空。 二、配筋构造
6、 预应力混凝土梁内的配筋，除主要的纵向预应力筋外，尚有非预应力纵向受力钢筋、架立钢筋、箍筋、水平分布钢筋、承受局部应力的钢筋（如锚固端加强钢筋网）和其他构造钢筋等。 1纵向预应力筋的布置 预应力混凝土简支T梁桥，通常采用后张法施工，根据简支梁的受力特点通常采用曲线配筋的形式。全部主筋直线布置的形式，仅适用于先张法施工的小跨径梁。 预应力筋一般都采用全部弯至梁端锚固的布置形式，这样布置可使张拉操作简便，预应力筋的弯起角度不大(一般都小于20o的限值)，对减小摩阻损失有利。 对于钢束根数较多或当梁高受到限制，以致梁端不能锚固全部钢束时，可将一部分预应力筋弯出梁顶。这样的布置方式使张拉操作稍趋繁琐，
7、使预应力筋的弯起角度增大(达25o30 o)，摩阻引起的预应力损失也随之增大。 预应力筋在梁内的具体位置可以利用索界的概念来确定。以部分预应力截面为例，根据使其上、下缘容许出现不大于规定拉应力的原则，可以按照在最小外荷载作用下和最大荷载作用下两种情况，分别确定Ny在各个截面上偏心距的极限值。由此两条曲线。只要使预应力钢索的重心位置位于这两条曲线所围成的区域内（即索界内），就能保证梁的任何截面在各个受力阶段上、下缘应力均不超过规定值。显然，在实际布置时还要满足混凝土规定保护层的要求。 另外，由于简支梁弯矩向梁端逐渐减小，故索界的上下限也逐渐上移，这就是必须将大部分预应力筋向梁端逐渐弯起的重要原因
8、之一。 预应力筋弯起的曲线形状可以采用圆弧线、抛物线或悬链线三种形式。在矢跨比较小的情况下，这三种曲线的坐标值很接近，工程中通常采用在梁中部保持一段水平直线后按圆弧弯起的做法。 预应力钢束弯起的曲率半径，应符合下列规定： 对钢丝束、钢绞线，d5mm（d为钢丝直径）时，不小于4m； d5mm时，不小于6m； 对精轧螺纹钢筋，D25mm（D为钢筋直径）时，不小于12m； D25mm时，不小于15m。 预应力筋在跨中横截面内的布置，应在保证梁底保护层和位于索界内的前提下，尽量使其重心靠下，以增大预应力的偏心距，节省高强钢材。预应力筋在满足构造要求的同时，尽量相互靠拢，以减小下马蹄的尺寸，减小梁体自重
9、。直线管道的净距不应小于40mm，并不小于管道直径的0.6倍。此外还应将适当数量的预应力筋布置在腹板中线处，以便于弯起。直线形管道保护层厚度应满足表3.1的要求，对曲线形管道，其曲线平面内側受曲线预应力钢筋的挤压，混凝土保护层在曲线平面内和平面外均受剪，梁底面保护层和侧面保护层均需加厚，其值应依据桥规计算确定。横截面内预应力筋的布置如图3.31所示，d为管道的内直径，应比预应力筋直径至少大lOmm。2纵向预应力筋的锚固 预应力筋的锚固分两种情形：在先张法梁中，钢丝或钢筋主要靠混凝土的握裹力锚固在梁体内；在后张法梁中，则通过各类锚具锚固在梁端或梁顶。此处仅介绍后张法的锚固：在后张法锚固构造中，锚
10、具底部对混凝土作用着很大的压力，而直接承压的面积不大，应力非常集中。在锚具附近不仅有很大的压应力，还有很大的拉应力。因此，锚具在梁端的布置必须遵循一定的原则： （1）锚具的布置应尽量减小局部应力。一般地，集中、过大的锚具不如分散、小型的有利。（2）锚具应在梁端对称于竖轴布置，以免产生过大的横向不平衡弯矩。（3）锚具之间应留有足够的净距，以便能安装张拉设备，方便施工作业。 为了防止锚具附近混凝土出现裂缝，还必须配置足够的间接钢筋（包括加强钢筋网和螺旋筋）予以加强。间接钢筋应根据局部抗压承载力计算确定，配置加强钢筋网的范围一般是一倍于梁高的区域。另外，锚具下还应设置厚度不小于16mm的钢垫板，以扩
11、大承载面积，减小混凝土应力。也可以采用带有预埋锚具的预制钢筋混凝土端板来锚固预应力筋。此时除了加强钢筋骨架外，锚具下设置两层叉形钢筋网，施工起来也比较方便。目前用于预应力钢绞线的锚具（如OVM锚）已包括了钢垫板和螺旋筋在内的整套抵抗锚固区局部承压所需要的加强措施，故不需要再配置上述的加强钢筋。施加预应力之后，应在锚具周围设置构造钢筋与梁体连接，并浇筑混凝土封锚，以保护锚具不致锈蚀。封锚混凝土的强度等级不应低于构件本身混凝土强度等级的80%，且不低于C30。3其他钢筋的布置 预应力混凝土梁与钢筋混凝土梁一样，要按规定的构造要求布置箍筋、架立钢筋和纵向水平分布钢筋等。由于弯起的预应力筋对梁肋混凝土
12、提供了预剪力，主拉应力较小，一般可不设斜筋。另外，预应力混凝土梁还要设置其他的非预应力钢筋。 （1）箍筋的配置 预应力混凝土T形梁的腹板内应设置直径不小于10mm的箍筋，且采用带肋钢筋，间距不大于250mm；自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，应采用闭合式箍筋，间距不大于100mm，用来加强梁端承受局部应力。纵向预应力筋集中布置在下缘的马蹄部分，该部分的混凝土承受很大的压应力，因此，必须另外设置直径不小于8mm的闭合式加强箍筋，其间距不大于200mm。此外，马蹄内尚应设置直径不小于12mm的定位钢筋。 （2）非预应力纵向受力钢筋 在预应力混凝土简支梁中，将非预应力的钢筋与预应力筋协同配置，有
13、时可达到补充局部梁段内强度不足，满足极限强度要求，或更好地分布裂缝和提高梁体韧性等效果，使简支梁的设计更加经济合理。先张法施工的小跨度梁，如果采用直线布筋形式，张拉阶段支点附近无法平衡的负弯矩会在梁顶引起过高的拉应力，为了防止因此可能产生的开裂，可适当布置局部受拉钢筋。 对于预制部分的自重比恒载与活载小得多的梁，在预加力阶段跨中部分的上缘可能会开裂而破坏，因而也可在跨中部分的顶部加设无预应力的纵向受力钢筋这种钢筋在运营阶段还能加强混凝土的抗压能力，在破坏阶段则可提高梁的安全度。对全预应力梁可加强混凝土承受预加压力的能力。 在下翼缘内通长设置的钢筋，对部分预应力梁可补足极限强度的需要，对于配置不
14、粘结预应力筋的梁能起分布裂缝的作用。此外，无预应力的钢筋还能增加梁在反复荷载作用下的疲劳极限强度。装配式预应力混凝土梁桥的横向连接构造一般与钢筋混凝土梁桥一样。B、预应力混凝土连续梁桥一、力学特点及适用范围连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少
15、、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。二、立面布置预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题，可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式。结构形式的选择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。 1桥跨布置根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合
16、考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.50.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。等跨布置的跨径大小主要取决于经济分跨和施工的设备条件。连续梁跨数以三跨连续梁用得最
17、为广泛，连续梁桥连续超过五跨时的内力情况虽然与五跨时相差不大，但连续过长会造成梁端伸缩量很大，需设置大位移量的伸缩缝，因此，连续跨数一般不超过五跨。2梁高选择（1）变截面连续梁桥连续梁桥支点截面负弯矩绝对值比跨中正弯矩大，采用变截面形式符合受力特点，同时变截面梁一般采用悬臂法施工，变高度梁与施工阶段内力相适应。从美学观点看，变高度梁比较有韵律感。变截面梁的梁底线形可采用折线、抛物线、圆曲线和正弦曲线等。二次抛物线与连续梁的弯矩变化相适应，最常采用。根据已建成桥梁的资料分析，支点梁高约为最大跨径的115120，跨中梁高H约为支点梁高的11.612.5(2)等截面连续梁桥 连续梁桥采用等截面布置，
18、构造简单、预制定型、施工方便，随着施工方法的发展愈来愈受到重视。中等跨径4060m的连续梁桥，若采用预制装配施工和就地浇筑施工，为便于预制安装和模板周转使用，宜选用等截面布置。采用顶推法施工，为便于布置顶推和滑移设备，一般均采用等截面梁。对于长桥，选用中等跨径，采用逐跨架设施工和移动模架法施工，按等截面布置最为有利，它可以使用少量施工设备完成全桥的施工。等截面连续梁桥的梁高，在拟定时可参考有关资料选用，可取梁高与最大跨径的关系。当桥梁的跨径较大，采用顶推法施工时，梁高的选择不仅取决于桥梁的跨径，同时还要考虑顶推施工时对梁高的要求，为了避免顶推法施工最大悬臂时的不利受力状态，通常可设置临时墩。不
19、设置临时墩时，梁高与顶推跨径之比选在112115为宜。三、截面形式及尺寸 预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多，一般应依据桥梁的跨径、宽度、对梁高的要求、支承条件、桥梁的总体布置和施工方法等方面确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁的重量、节约材料、简化施工和改善截面的受力性能都具有十分重要的意义。预应力混凝土连续梁桥常用的横截面形式有板式（包括空心板）、T形梁式（包括宽肋梁）和箱形梁式。1板式和T形梁式截面 板式和T形梁式截面一般只适用于中、小跨径的连续梁桥。板式桥构造简单，施工方便，建筑高度小，在高架道路上用的较多典型板、T形梁式截面形状。矩形实体截面已较少使用，代替矩形实体截面的是曲线形
20、整体截面。当桥墩在横截面上是Y形支承时，可选取双峰形实体截面。实体截面的连续梁桥常采用在支架上现浇施工。空心板截面常用于跨径1530m的连续梁桥，板厚可取0.81.2m。肋式截面预制方便，常采用预制架设施工，并在梁段安装完之后，经体系转换为连续梁桥。常用跨径3050m，梁高一般取1.62.5m。为简化多肋T梁的施工，也有采用宽矮肋的单T断面，肋宽可达34m，外悬长翼板，称之为脊形梁或成为异形结构。总体来说，由于肋式截面肋的宽度不大，布置钢筋受到限制，在负弯矩区承压面积不大，因此应用不多。2箱形截面 当连续梁的跨径超过4060m时，主梁多采用箱形截面。箱形截面为闭口截面，截面具有良好的抗弯和抗扭
21、性能，并且箱形截面有顶板和底板，可以在跨中或支座部位能有效地抵抗正负弯矩。其中单箱单室截面多用在顶板宽度小于18m的桥梁；单箱双室截面适用于顶板宽度25m左右；双箱单室截面顶板宽度可达40m左右；圆空式单箱双室截面适用于顶板宽度15m左右；单箱多室截面的桥梁宽度可不受限制。此外，箱式截面还有单箱三室、双箱双室、多箱单室等。单箱单室截面受力明确、施工方便、节省材料用量。因此，当桥宽在2025m范围之内，也有不少桥梁采用单箱单室截面，但需要在截面构造上采取一定的措施。为了加强长悬臂板的抗弯刚度，可采用横梁加劲、斜撑加强，或在顶板上设置横向预应力筋，以后一种方法最为常见。直腹板箱梁构造简单，施工方便
22、，主要用于箱宽不大时。斜腹板箱梁可减小底板的横向跨度，节省下部结构的圬工量，同时能有效的减小迎阳面，改善风的攻击角，改善温度应力和抗风性能，但模板制造较复杂。分离式箱梁特点是结构简单，受力明确，横向分布系数小，施工时可分箱进行，施工简单。（1）顶板和底板厚度箱形梁顶板和底板厚度既要满足纵、横向的受力要求，又要满足结构构造及施工上的需要。其选定原则如下： 箱梁顶板厚度要满足布置纵、横预应力筋的构造要求，同时还要满足桥面板横向弯矩的受力要求。不设横向预应力筋时顶板厚度与腹板间距的关系可以参考表选取。当设有横向预应力筋时，顶板厚度需足够布置预应力筋的套管并留有混凝土注入的间隙。横向预应力筋时，顶板厚
23、度需足够布置预应力筋的套管并留有混凝土注入的间隙。腹板间距与顶板厚度腹板间距（m） 3.5 5.0 7.0 顶板厚度（cm） 18 20 28 顶板两侧悬臂板的长度是调节顶板内弯矩的重要因素。悬臂板长度一般采用25m，当长度超过3m后，一般需布置横向预应力筋。对于变截面连续梁，箱梁跨中底板厚度一般按构造选定，若不配预应力筋，厚度可取1518cm；配有预应力筋，厚度一般为2025cm。在负弯矩区特别是在靠近桥墩的截面底板，承受较大的负弯矩，由于底板的宽度比顶四、预应力钢筋构造 连续梁纵向预应力筋为主筋，其数量与布置位置根据使用阶段及施工阶段受力要求确定。此外在大跨度梁腹板内常布置竖向预应力筋。跨
24、度较大的箱梁顶板和悬臂板内也常布置横向预应力筋。 在顶推法或分跨施工的连续梁中，有时部分主筋需要逐段接长，接长的方法常采用连接器完成，我国目前常用的一种连接器构造。这种连接器用于主筋采用高强钢丝组束，使用镦头锚。施工时先张拉锚环A，并用螺帽锚固。锚环B由连接器接长使用。螺丝结合的连接器需要一定的加工精度，施工也较麻烦，但它比起分段张拉、分段锚固的钢束要节省钢材。此外，连接器亦可考虑采用销钉结合，预计在构造和施工上要方便些。板小得多，底板的厚度要比顶板大，以适应受压要求。墩顶处底板厚度一般为支点梁高的1/101/12，底板厚度由跨中向支点逐渐加厚。对于顶推法施工的等高连续梁，由于施工过程中截面承
25、受交变的正负弯矩，底板往往设计成等厚。（2）腹板厚度跨中腹板厚度的选定，主要取决于布置预应力筋和浇注混凝土必要的间隙等构造要求。一般情况下可按以下原则选用：腹板内无预应力筋时，可取20cm；腹板内有预应力筋时，可取2530cm；腹板内有预应力筋锚固头时，取35cm。为满足支点较大剪应力要求，墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚到3060cm，特殊情况可达100cm。大跨度桥腹板应采用变厚度形式，从跨中向支点分段线形逐步加厚，变厚段一般为一个节段长。为方便施工，简化内模构造，中、小跨径连续梁桥腹板一般采用等厚度形式。3横隔梁（板） 采用T型截面的连续梁桥，其横截面的抗扭刚度较小，为增加桥梁的整体性
26、和横向刚度，一般均需设置中横隔板和端横隔板。中横隔板的数目、位置及构造与简支梁相同。箱形截面的抗弯刚度和抗扭刚度较大，除在支点部位设置横隔板外，中间横隔板的数目较少，即使有横隔板，对横向刚度影响并不显著，而且增加了施工难度，目前的趋势是少设或不设中间横隔板。对于弯、斜梁，设置中横隔板的效明果显，横隔板的厚度可取1520cm。箱梁支点处端横隔板的尺寸和配筋形式与箱梁的支承方式有关。当支座直接位于主梁腹板之下时，端横隔板的主要作用是增加箱梁横向刚度，限制箱梁的畸变，横隔板厚度为3050cm，横隔板中只需配置一定数量普通钢筋。当支座设置在横隔板中部时，横隔板还要承担着传递支反力的作用，是重要的受力结
27、构，如采用普通钢筋混凝土结构，横隔板内的抗剪、抗弯及抗裂钢筋交错密布，导致混凝土浇筑困难且不易振捣密实，而如果采用预应力混凝土，横隔板厚度一般小于80cm，横隔板中设置曲线形的预应力筋，则可避免钢筋混凝土横隔板所产生的弊病。为满足施工、维修和通风要求，横隔板上一般设置过人洞。6.2.4预应力钢筋构造 连续梁纵向预应力筋为主筋，其数量与布置位置根据使用阶段及施工阶段受力要求确定。此外在大跨度梁腹板内常布置竖向预应力筋。跨度较大的箱梁顶板和悬臂板内也常布置横向预应力筋。 在顶推法或分跨施工的连续梁中，有时部分主筋需要逐段接长，接长的方法常采用连接器完成，我国目前常用的一种连接器构造。这种连接器用于
28、主筋采用高强钢丝组束，使用镦头锚。施工时先张拉锚环A，并用螺帽锚固。锚环B由连接器接长使用。螺丝结合的连接器需要一定的加工精度，施工也较麻烦，但它比起分段张拉、分段锚固的钢束要节省钢材。此外，连接器亦可考虑采用销钉结合，预计在构造和施工上要方便些。 纵向主筋常采用钢绞线或钢丝束，布置方式有：连续配筋、分段配筋、逐段接长力筋、体外布筋等几种方式。 （1）连续配筋 采用就地浇筑施工的连续梁，其纵向力筋可以按照桥梁各部位的受力要求进行连续配束。通常力筋的重心线为二次抛物线组合而成的轨迹。边跨和中跨都由多段抛物线组成，而正反曲线间有反弯点。即在支点附近分别由负弯矩区转向正弯矩区，虽然从抗弯的角度上看稍
29、有削弱，但对支点附近各截面抗剪能力却有较大的提高。（2）分段配筋 分段配筋是悬臂施工和简支连续施工的连续梁最常用的配筋方式。 悬臂施工的连续梁桥，是从墩顶开始向左右对称悬臂施工，为了能支承梁体自重和施工荷载，需在悬臂施工时预加应力。在体系转换时再张拉正弯矩力筋并补充其他在使用阶段所需要的力筋，这部分力筋又称二次张拉力筋或后期力筋。力筋在截面上成对称布置，并尽量安排在腹板附近，力筋数量较多时可分层布置。一般来说，先锚固下层力筋，后锚固上层力筋。力筋分有直筋和弯筋，根据结构各部位弯矩和剪力的要求确定数量，其中弯筋均通过腹板下弯锚固。当属非腹板位置的力筋需要进入腹板弯曲时，首先进行平弯至腹板位置，然
30、后在腹板平面内竖弯，力筋的弯起半径和弯起角按规范和有关资料确定。 对于预制安装由简支连续施工的连续梁桥，它们的预应力筋也是采用分段配筋。预制构件在预制时根据它受力情况以及考虑吊装的需要先行配筋张拉，在简支端安装就位后，墩顶部位布置二次张拉力筋，再进行二次张拉。（3）逐段接长力筋 采用顶推法施工的连续梁桥，顶推施工阶段与使用阶段梁的受力状况差异较大，为照顾两个阶段的受力需要，钢束常分前期张拉力筋和后期张拉力筋。在施工过程中，箱梁的每一截面均会出现最大的正、负弯矩，前期筋为顶推施工需要而设置，通常在截面的上、下缘配置直线筋。又因为顶推法施工的程序是逐段预制，逐段顶推，分段张拉力筋，为了既要满足节段
31、所需力筋数量，又要方便施工，采用力筋接长张拉是很合宜的。力筋接长使用连接器，力筋的长度选取两个梁段的长度，每个施工面上有半数力筋通过，半数力筋需进行接长，间隔排列连接器，这样可以减少连接器的数量，改善主梁受力，节省钢材，简化施工。 后期筋是依照使用阶段要求需补充设置的力筋，配置在支点截面的顶部和跨中截面的底部，为了改善了腹板的受力情况，解决近支点截面主拉应力大的问题，可在支点附近设置弯筋。 逐孔施工的连续梁桥，其主束布置往往也采用逐段接长配筋，接头的位置可设置在支点截面，也可设在离支点约15跨径附近弯矩较小的部位。（4）体外布筋 体外布筋是将力筋设置在主梁截面以外的箱内，利用横隔梁、转向块等结
32、构物对梁施加预应力。体外布筋不削弱主梁截面，不需预留孔道，预制节段的拼装可采用干缝结合，施工方便迅速和便于更换。 体外布筋对力筋、结构及管道防护设施要求都较高，结构的极限承载能力降低、耐疲劳及耐腐蚀性较差。体外布筋在我国尚待试验研究和使用，但在桥梁加固方面已有先例。 综上所述，预应力混凝土连续梁桥的主筋布置是多种多样的，它与所运用的施工方法有密切的关系。不同的施工方法要求不同的力筋布置，而力筋的数量则取决于结构的受力使用阶段和施工阶段的综合考虑。 2横向和竖向布筋 在设计中，有时需要对结构施加横向和竖向预应力，横向预应力可加强桥梁的横向联系，增加悬臂板的抗弯能力。而竖向施加预应力主要作用是提高
33、截面的抗剪能力。 横向预应力一般施加在横隔梁内或截面的顶板内，竖向预应力筋布置在截面的腹板内。横向和竖向的预应力筋都比较短，直筋常采用钢绞线、钢丝束，也可选用精轧螺纹钢筋，在预留孔道内按后张法工艺施工。C、预应力混凝土刚架桥1、定义：桥跨结构(梁或板)和墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。2、受力特点：（1）梁墩柱刚性连接，梁因墩柱的抗弯而卸载，整个体系是压弯结构，也是有推力结构。（2）刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要求下可修建较小跨径 （3）刚架桥施工较复杂，一般用于跨度不大的城市或公路的跨线桥和立交桥。（4）现在采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，己成为大跨度桥梁竞争方案之一。 3、形式（
34、1）刚架构造分为直腿刚架（门式）和斜腿刚架。（2）V形墩刚架桥：为减少支柱肩部的负弯矩峰值，将支柱做成V形墩形式。（3）带拉杆形式：为方便采用悬臂施工，并且减少跨中正弯矩和挠度值，做成两端带拉杆的结构形式，施工时可在端部临时压重。 （4）T形刚构：桥跨结构的上部梁在墩上采用两边平衡悬臂施工，首先形成一个T字形的悬臂结构然后相邻的两个T形悬臂在跨中可用剪力铰或跨径较小的挂梁联成一体，称为带铰或带挂孔的T形刚构.（5）连续刚构：如果在跨中采用预应力钢筋和现浇混凝土联成整体，则为连续刚构，亦称为连续一刚构连续体系,简称为连续刚构桥。 （6）分离式连续刚架桥：对于主梁连续时的多跨刚架桥，当强烈全长太大
35、时，或者做成数座相互分离的主梁连续式刚架桥，主要用于城市高架桥。4、适用范围钢筋混凝土：中、小跨径预应力钢筋混凝土：大跨度直腿刚架（门式）和斜腿刚架：中、小跨径T形刚构、连续刚构：大跨度5、 主要优缺点（1）主要优点外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量小（2）主要缺点钢筋的 用量较大，基础的造价也比较高（5）连续刚构：如果在跨中采用预应力钢筋和现浇混凝土联成整体，则为连续刚构，亦称为连续一刚构连续体系,简称为连续刚构桥。6、 常见类型门式刚架桥：简称门架桥，其腿和梁垂直相交呈门架形。腿所受的弯矩将随腿和梁的刚度比率的提高而增大。用钢或钢筋混凝土制造的门架桥，多用于跨线桥。至于T形刚
36、构桥（特点是在跨中有铰），及将腿做成V形两撑杆与梁刚性相连的连续梁桥，其外形均与多跨的门架桥相近，但内力分布规律则不同（见预应力混凝土桥）。门架桥可分：（1）单跨门架桥。用钢制造时，腿脚常设铰，形成两铰门架。用钢筋混凝土制造时，腿脚可设铰；也可和基础固结，形成固端单跨门架桥，主要用于地质良好处。（2）双悬臂单跨门架桥。将梁的两端悬伸至门腿之外，在悬伸端加平衡重或在悬伸端和腿脚间设置预应力拉杆，可使梁的支承截面产生较大的负弯矩，以降低梁的跨中正弯矩，相应地降低梁高，有利于修建跨线桥。（3）多跨门架桥。多用于跨度不大的跨线桥。（4）三跨两腿门架桥。这种桥在两端设有桥台，采用预应力混凝土时，可将跨度
37、做得较大。斜腿刚架桥：刚架腿是斜置的，两腿和梁中部的轴线大致呈拱形，这样，腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小，而轴向压力有所增加。同上承式拱桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少；当桥面较窄（如单线铁路桥）而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放坡，以保证桥的横向稳定。著名的预应力混凝土斜腿刚架桥有：联邦德国霍雷姆铁路桥7、 刚架桥设计方法及计算理论（1）刚架桥的基本尺寸拟定：刚架桥的主要尺寸是主梁跨度和高度，支柱高度和厚度，以及桥的横向宽度。主要参数的确定将决定主梁和支柱的刚度比，主梁与支柱的刚度比则决定了刚架的内力分布，对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构刚度的要求。
38、A 主梁与支柱刚度比很大时：支柱承担弯矩很小，主梁端部负弯矩很小，跨中正弯矩很大，主梁接近于简支梁。主梁与支柱刚度比很小时：主梁端部负弯矩大，跨中正弯矩较小，主 梁受力接近于固端梁。主梁主要尺寸拟定：单跨刚架桥两端悬出的长度为中跨跨度的0.2-0.5倍之间。注：如果悬臂加长，端支柱弯矩减小，跨中正弯矩也可减小，但主梁变形较大；三跨连续刚架桥，边跨约为主跨的0.7倍或相等;个别边跨为中跨 的0.2倍;斜腿刚架桥的边跨通常为中跨的0.5倍左右； 斜腿刚架桥的斜柱倾斜角度为40-60度之间。 刚架桥的主梁高度对于大跨度预应力刚架桥中，通常为（1/30-1/40）L， 当采用变高度梁时，端部梁高可为跨
39、中梁高的1.2-2.5倍,甚至更高。 注：增加端部梁高，可使主梁正弯矩减小，使主梁大部分承受负弯矩，可使大部分预应力钢筋布置在梁顶部，构造与施工简单。 支柱主要尺寸拟定：支柱在纵向的厚度可采用其高度的1/8-1/1比较高时采用小，比较矮时采用较大比值；支柱的横向尺寸要与主梁相配合，并应考虑横桥向的刚度和稳定 性。横截面尺寸拟定：刚架桥的横截面形式根据道路等级、使用功能等来确定，首先选择主梁截面形式，然后参考连续梁桥主梁截面来拟定细部尺寸。（2）刚架桥设计方法、钢筋混凝土刚架桥主梁设计方法 主梁承载能力极限状态验算如下内容：主梁正截面强度验算（正截面钢筋数量及截面复核）；斜截面尺寸复核及剪力分配
40、计算；弯起钢筋设计及斜筋设计；斜截面抗剪强度复核。 正常使用极限状态验算如下内容：主梁最大裂缝宽度的验算；主梁跨中挠度的验算； 施工阶段验算内容：主梁施工阶段的正应力验算。、预应力混凝土刚架桥主梁设计方法 截面设计根据设计要求，参照已有的设计图纸和资料，拟定主梁截面形式和相应的尺寸；或直接对弯矩最大的跨中截面，依据截面抗弯的要求初步估算主梁的截面尺寸。 内力计算一般采用桥梁设计软件或通用软件，根据桥梁可能出现的荷载组合，计算出主梁的正常使用和承载能力极限状态内力包络图。 钢束估算根据截面的内力及截面几何参数，估算预应力钢束的数量并进行合理布置，使布置的钢束符合受弯受剪要求。 计算截面几何特性施
41、工阶段按净截面计算，使用阶段按换算截面计算； 预应力计算； 施工阶段和使用阶段的应力验算；施工阶段主应力验算；使用阶段正应力验算、剪应力验算和主应力验算； 正截面和斜截面强度计算；参考结构设计原理” 主梁变形的计算； 锚端局部承压计算局部承压强度和局部承压区抗裂性验算。、刚架桥支柱设计方法 截面形式及配筋原则矩形截面为刚架桥桥墩最为常用的截面形式，对截面高度大于600mm的墩柱多采用工字形或箱形截面。 墩柱截面设计判断是大偏心还是小偏心，最后求纵向钢筋截面面积并按构造要求进行钢筋布置。 墩柱截面强度复核、连续刚构桥桥墩设计方法连续刚构桥墩纵向刚度宜小，横桥向刚度宜大。前提是满足纵向刚度、稳定性
42、等的要求。 双薄壁墩桥墩处有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩称为双薄壁墩。既可增加桥墩的横向刚度，又可满足顺桥向刚度小的要求； 单薄壁墩单薄壁墩在墩位处只有一个截面形式为空心或实心的矩形截面或箱形截面的桥墩。箱形桥墩抗扭性能好，但柔性不如双薄壁墩，适合桥墩较高 的情形。V、X、Y型墩V、X、Y型墩在同等跨径条件下，均可缩短跨径、降低梁高，而且使得桥结构轻巧美观，经常应用于城市跨线桥和景区桥梁。、刚架桥铰的设计方法混凝土铰：构造简单、成本低，且长期不需要维护，应用广泛。铅板铰：应用不多。钢铰：应用不多。、计算理论目前，超静定结构体系的内力，仍按在运营荷载作用下，结构为弹性的假定进行计算。然后用
43、计算得到的内力进行截面验算。在进行刚架桥的内力计算时，可遵循以下基本假定：计算模型的各单元的轴线取支柱厚度和主梁高度的中心连线；计算截面包括全部混凝土截面，不考虑钢筋的影响；对于T形和箱形截面，不论其顶板和底板厚度如何，均应全部计入计算截面；计算变位时，一般可略去轴向力和剪力，仅计入弯矩的影响；采用有限元计算时可同时考虑；在主梁与支柱交接区域，其截面的惯性矩比其他地方大得多，可视为刚性区域；当刚架奠基于压缩性甚小的地基中时，支柱底端可以认为是固定的；关于混凝土的弹性模量Eh，根据规范来确定： Eh=0.8E。8、 连续刚架桥设计技术关键问题连刚构桥适合于高桥墩、大跨径桥梁，行车舒顺，且能很好适
44、应预加力、混凝土徐变和温度变化引起的纵向变形。桥柔性大，对于主梁的嵌固作用小，主梁的受力情况比较接近连续梁桥。在设计实践中应注意以下关键问题：分孔比例问题：国内外已建成的连续刚构桥,边跨与主跨之比在0.5-0.692之间。只有美国的Houst连续刚构桥下部为刚性桥墩，采用了边跨与主跨之比为0.5；而且超过0.6的也仅有少数，大部分在0.55-0.58之间。（比变截面连续梁桥的边跨与主跨之比0.7-0.8要小）。理论研究表明：边跨与主跨之比在0.54-0.56之间时，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。合理截面问题：国内外已建桥梁的经验表明，连续刚构桥通常采用箱形
45、截面。一般箱顶宽在22m以下时，可采用单箱单室；如果顶宽超过22m时，则往往分为上、下行，修成双幅桥，截面为两个分离单室箱。连续刚构桥箱梁的根部的高跨比一般为1/15.7-1/20.6，其中大多数取值为1/18，也有个别达到或低于1/20。主梁跨中箱梁高跨比通常为1/46.2-1/85.1，其中大多数为1/54-1/60。我国南澳跨海大桥连续刚构桥跨中箱梁最小高跨比只有1/73.7。温度内力问题：连续刚构属于墩梁固结体系，为防止温度内力过大，设计时必须采取必要的措施。减小墩的抗推刚度，桥墩的抗推刚度越小，其温度内力越小，一般连续刚构桥适合高墩的场合；如果墩身不够高，仍采用连续刚构桥，则可设计成
46、柔性的桩基。限制连续刚构总长，大致规模在1000米左右，当总长再长时，可以考虑刚构连续梁组合体系，如山东东明黄河大桥75+7x120+75米。墩高较小为9.1米，中间4个主墩采用墩梁固结，两侧各两个主墩设滑动支座，为连续体系。防撞问题：防撞已经成为通航河道桥梁设计必须考虑的重要问题，墩周围设人工刚性防撞墩 （施工周期长，费用高）；墩周围设柔性消能防撞设施（黄石大桥），设分离式防撞岛（比较贵）。边跨合拢问题：先边跨合拢，后中跨合拢。落地式支架、架设导梁方式、加长悬臂长度及与引桥的悬臂连接合拢。混凝土徐变问题：大跨度连续刚构桥目前出现的中跨下挠问题已经引起桥梁工程师们的关注，尽管目前还没有定性的结论，但混凝土的徐变问题对大跨度连续刚构桥的作用值得关注。