預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系梁橋設(shè)計與計算

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系梁橋

設(shè)計與計算簡支梁橋：L>20~25m，跨中彎矩迅速增大，截面尺寸和自重顯著增加，材料用量大且不經(jīng)濟，安裝重量給裝配式施工造成困難。較大跨徑的梁式橋：降低材料用量，采用能減小跨中彎矩值的其他體系橋梁，如懸臂體系、連續(xù)體系的梁橋等。第一節(jié)連續(xù)梁橋的體系

與構(gòu)造特點一、體系特點由于支點負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩大大減小，恒載、活載均有卸載作用（受力性能較簡支梁優(yōu)越）由于彎矩圖面積的減小，跨越能力增大，適宜跨徑：30-300米超靜定結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)變形及溫差荷載較敏感主梁變形撓曲線平緩、橋面伸縮縫少、行車舒適。負(fù)彎矩區(qū)位于梁的上緣，開裂后雨水侵蝕問題橋墩上只需布設(shè)一排支座，降低了橋墩的寬度尺寸連續(xù)梁橋均布荷載q集中荷載q六庫怒江大橋（85+154+85）宜城漢江橋為中國首次采用雙支座支承的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋宜昌樂天溪橋橋墩采用建于同一基礎(chǔ)上的雙壁式墩黃浦江奉浦大橋（85+3125+85）斯威士蘭科馬提河橋湖北沙洋漢江橋橋63+6111+63常德沅水大橋主主橋為84+3x120+84(m)預(yù)應(yīng)力混凝土連連續(xù)梁橋二、構(gòu)造特點1、跨徑布置布置原則：減小小彎矩、增加剛剛度、方便施工工、 美觀觀要求不等跨布置——大部分大跨度連連續(xù)梁邊跨為0.5~0.8中跨等跨布置——中小跨度連續(xù)梁梁特殊跨徑布置——邊跨小于0.3倍中跨二、構(gòu)造特點1、跨徑布置邊跨與中跨之比比小于1變截面的原因2、截面形式板式截面——實用于小跨徑連連續(xù)梁肋梁式——適合于吊裝箱形截面——適合于節(jié)段施工工其它板式截面肋梁式箱形截面3、梁高——與跨徑、施工方方法有關(guān)等高度梁——實用于中、小跨跨徑連續(xù)梁，一一 般跨徑徑在50~60米以下變高度梁——實用于大跨徑連連續(xù)梁，100米 以上，，90%為變高度連續(xù)梁梁廣東容奇大橋4、腹板及頂、底底板厚度頂板——滿足橫向抗彎及及布置縱向預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼束的要求求。4、腹板及頂、底底板厚度腹板——主要承擔(dān)剪應(yīng)力力和主拉應(yīng)力一般采用變厚度度腹板，靠近跨跨中處受構(gòu)造要要求控制，靠近近支點處受主拉拉應(yīng)力控制，需需加厚。1）布置縱向預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋管道的需需要無管道200mm有管道300mm有錨固頭時380mm2）抗剪需要300-800mm底板——滿足縱向抗壓要要求一般采用變厚度度，跨中主要受受構(gòu)造要求控制制，支點主要受受縱向壓應(yīng)力控控制，需加厚底板厚度跨中b2=200-250mm支點b’2=(1/10-1/12)H箱梁底板可做成成變高度梁，梁梁底形式有圓弧弧曲線、拋物線線及折線變截面連續(xù)梁橋橋的美學(xué)問題5.加腋構(gòu)造（承托托）加腋使得截面的的受力得到改善善1）水平加腋對縱縱向布束有利2）豎向加腋可以以加大腹板的剛剛度，對改善腹腹板的受力有利利6.端橫隔梁設(shè)置7、配筋特點1）縱向力筋的布布置連續(xù)配筋分段配筋逐段加長力筋體外布筋后連續(xù)力筋2）橫向和豎向布布筋連續(xù)配筋的力筋筋布置

小跨度度的等截面連續(xù)續(xù)梁橋，采用就就地灌注施工的的，其縱

向力力筋可按照結(jié)構(gòu)構(gòu)各部位的受力力要求進(jìn)行連續(xù)續(xù)配筋。二次次拋物線。分段配筋

大跨跨度、變截面、、懸臂施工法。。

懸臂伸出施施工時，對梁體體施加負(fù)彎矩筋筋；在兩梁段合合龍后

（稱為為體系轉(zhuǎn)換），，再張拉正彎矩矩筋和其它力筋筋。

力筋的布布置原則：力矩矩大、錨固方便便、施工簡單。。逐段加長力筋用連接器把主筋筋對接或逐段加加長。

逐孔施施工、頂推法施施工的連續(xù)梁常常

用。

接頭頭的位置通常設(shè)設(shè)置在離支點約約1/5跨度附近彎矩較較小的部位。體外布筋

力筋筋布置在主梁截截面以外的箱內(nèi)內(nèi)，配以橫隔板板、

轉(zhuǎn)向塊等等構(gòu)造，對梁體體施加預(yù)應(yīng)力。。

無預(yù)留孔道道，孔道壓漿等等工序，施工方方便迅速，且便便于更

換；對對力筋防護(hù)和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等的要要求較高。后連續(xù)筋

先簡簡支后連續(xù)方法法施工的預(yù)應(yīng)力力混凝土連續(xù)梁梁橋，后

連續(xù)續(xù)采用預(yù)應(yīng)力筋筋布置，必須先先預(yù)留張拉槽孔孔和預(yù)埋

管道道，待連續(xù)部分分的混凝土澆筑筑完畢后，穿束束張拉后

連續(xù)續(xù)的力筋，實現(xiàn)現(xiàn)整體梁的連續(xù)續(xù)。橫向和豎向布筋筋

橫向筋是橋橋面板橫向受力力的需要，多采采用鋼鉸線箱梁頂板的橫向向力筋豎向預(yù)應(yīng)力筋抗抗剪。還可作作掛籃的后錨鋼鋼筋。

多采用用高強度精軋螺螺紋鋼筋，縱橋橋向一般每隔50～80cm間距設(shè)置，后張張法施工。第二節(jié)連續(xù)梁梁橋常用施工方方法一、就地澆筑施施工二、預(yù)制裝配—整體施工法三、懸臂施工四、逐跨施工——現(xiàn)澆、拼裝五、頂推施工一、就地澆筑施施工就地澆筑施工是是一種古老的施施工方法，它是是在支架上安裝裝模板、綁扎及及安裝鋼筋骨架架、預(yù)留孔道、、并在現(xiàn)場澆筑筑混凝土與施加加預(yù)應(yīng)力的施工工方法就地澆筑筑施工方方法的優(yōu)優(yōu)缺點：：１１）橋橋梁的整整體性好好，施工工平穩(wěn)、、可靠，，不需大大型起重重設(shè)備；；２２）施施工中無無體系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換；３３）預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)梁橋，，可以采采用強大大預(yù)應(yīng)力力體系，，使結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造簡簡化，方方便施工工；４４））需要使使用大量量施工支支架，跨跨河橋梁梁搭設(shè)支支架影響響河道的的通航與與排洪，，施工期期間支架架可能受受到洪水水和漂流流物的威威脅；５５）施工工工期長長、費用用高，需需要有較較大的施施工場地地，施工工管理復(fù)復(fù)雜。一、就地地澆筑施施工二、預(yù)制制裝配—整體施工工法三種分段段施工方方式1.簡支—連續(xù)2.單懸臂—連續(xù)3.雙懸臂—連續(xù)簡支一連連續(xù)施工工法簡支—單懸臂—連續(xù)施工工法三、懸臂臂施工懸臂施工工法是在在已建成成的橋墩墩上，沿沿橋梁跨跨徑方向向?qū)ΨQ逐逐段施工工的方法法。懸臂施工工法通常常分為懸懸臂澆筑筑和懸臂臂拼裝兩兩類。懸臂澆筑筑是在橋墩墩兩側(cè)對對稱逐段段就地澆澆筑混凝凝土，待待混凝土土達(dá)到一一定強度度后張拉拉預(yù)應(yīng)力力束，移移動機具具模板（（掛籃））繼續(xù)懸懸臂施工工。懸臂拼裝裝是用吊機機將預(yù)制制塊件在在橋墩兩兩側(cè)對稱稱起吊、、安裝就就位后，，張拉預(yù)預(yù)應(yīng)力束束，使懸懸臂不斷斷接長，，直至合合攏。懸臂施工工程序三、懸臂臂施工采用懸臂臂施工的的主要特特點為：：１１）從從橋墩處處開始向向兩側(cè)對對稱分節(jié)節(jié)段懸臂臂施工，，橋梁在在施工過過程中承承受負(fù)彎彎矩，橋橋墩也要要承擔(dān)不不平衡彎彎矩；２２）非墩墩梁固結(jié)結(jié)的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土梁橋橋，采用用懸臂施施工時應(yīng)應(yīng)采取措措施，使使墩、梁梁臨時固固結(jié)，因因而在施施工過程程中應(yīng)進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)體系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。３３））采用懸懸臂施工工法的機機具設(shè)備備較多，，就掛籃籃而言，，也有桁桁架式、、斜拉式式等多種種型式，，可根據(jù)據(jù)實際情情況合理理選用；；４４）懸懸臂澆筑筑法施工工簡便、、結(jié)構(gòu)整整體性好好，施工工中可不不斷調(diào)整整標(biāo)高，，常用于于跨徑大大于100m的橋梁。。懸臂拼拼裝法施施工速度度快，橋橋梁上、、下部結(jié)結(jié)構(gòu)可平平行作業(yè)業(yè)，但施施工精度度要求較較高，可可在跨徑徑100m以下的大大橋中選選用。５５）懸臂臂施工法法可不用用或少用用支架，，施工不不影響通通航或橋橋下交通通，適合合于跨越越深水、、山谷、、海洋等等處，并并適用于于變截面面預(yù)應(yīng)力力混凝土土梁橋。。逐孔施工工法從橋橋梁一端端開始，，采用一一套施工工設(shè)備或或一、二二孔施工工支架逐逐孔施工工，周期期循環(huán)，，直到全全部完成成逐孔施工工法從施施工技術(shù)術(shù)方面可可分為三三種類型型：1.采用整孔孔吊裝或或分段吊吊裝逐孔孔施工。。2.用臨時支支承組拼拼預(yù)制節(jié)節(jié)段逐孔孔施工。。它是將將每一橋橋跨分成成若干節(jié)節(jié)段，節(jié)節(jié)段預(yù)制制完成后后在臨時時支承上上逐孔組組拼施工工。3.使用移動動支架逐逐孔現(xiàn)澆澆施工。。此法亦亦稱移動動模架法法，它是是在可移移動的支支架、模模板上完完成一孔孔橋梁的的全部工工序，即即從模板板工程、、鋼筋工工程、澆澆筑混凝凝土和張張拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋等等工序，，待混凝凝土有足足夠強度度后，張張拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋，，移動支支架、模模板，進(jìn)進(jìn)行下一一孔梁的的施工。。四、逐孔孔施工——現(xiàn)澆、拼拼裝移動式模模架逐孔孔施工法法五、頂推推施工頂推施工工是在沿沿橋縱軸軸方向的的臺后設(shè)設(shè)置預(yù)制制場地，，分節(jié)段段預(yù)制梁梁，并用用縱向預(yù)預(yù)應(yīng)力筋筋將預(yù)制制節(jié)段與與施工完完成的梁梁體聯(lián)成成整體，，然后通通過水平平千斤頂頂施力，，將梁體體向前頂頂推出預(yù)預(yù)制場地地，然后后繼續(xù)在在預(yù)制場場進(jìn)行下下一節(jié)段段梁的預(yù)預(yù)制，直直至施工工完成。。連續(xù)梁頂頂推法施施工示意意圖頂推法的的施工特特點為：：（（１））頂推法法可以使使用簡單單的設(shè)備備建造長長、大橋橋梁，施施工費用用較低，，施工平平穩(wěn)、無無噪聲，，可在深深水、山山谷和高高橋墩上上采用，，也可在在曲率相相同的彎彎橋和坡坡橋上使使用；（（２）主主梁分段段預(yù)制，，連續(xù)作作業(yè)，結(jié)結(jié)構(gòu)整體體性好；；由于不不需大型型起重設(shè)設(shè)備，所所以施工工節(jié)段的的長度可可根據(jù)預(yù)預(yù)制場條條件及分分段的合合理位置置選用，，一般可可取用10～20m；（（３））梁段固固定在同同一個場場地預(yù)制制，便于于施工管管理改善善施工條條件，避避免高空空作業(yè)。。同時，，模板與與設(shè)備可可多次周周轉(zhuǎn)使用用，在正正常情況況下梁段段預(yù)制的的周期7～10天；（（４４）頂推推施工時時梁的受受力狀態(tài)態(tài)變化較較大，施施工應(yīng)力力狀態(tài)與與運營應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)相差也也較多，，因此在在截面設(shè)設(shè)計和預(yù)預(yù)應(yīng)力束束布置時時要同時時滿足施施工與運運營荷載載的要求求；在施施工時也也可采取取加設(shè)臨臨時墩、、設(shè)置導(dǎo)導(dǎo)梁和其其它措施施，減少少施工應(yīng)應(yīng)力；（（５）頂頂推法宜宜在等截截面梁上上使用，，當(dāng)橋梁梁跨徑過過大時，，選用等等截面梁梁造成材材料的不不經(jīng)濟，，也增加加了施工工難度，，因此以以中等跨跨徑的連連續(xù)梁為為宜，推推薦的頂頂推跨徑徑為40m～45m，橋梁的的總長也也以500m～600m為宜。第三節(jié)連連續(xù)梁梁橋內(nèi)力力計算一、恒載載內(nèi)力二、活載載內(nèi)力三、超靜靜定次內(nèi)內(nèi)力的計計算第三節(jié)連連續(xù)梁梁橋內(nèi)力力計算一、恒載載內(nèi)力必須考慮慮施工過過程中的的體系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，不不同的荷荷載作用用在不同同的體系系上1、滿堂支支架現(xiàn)澆澆施工所有恒載載直接作作用在連連續(xù)梁上上2、簡支變變連續(xù)施施工一期恒載載作用在在簡支梁梁上，二二期恒載載作用在在連續(xù)梁梁上3、逐跨施施工主梁自重重內(nèi)力圖圖，應(yīng)由由各施工工階段時時的自重重內(nèi)力圖圖迭加而而成4、頂推施施工頂推過程程中，梁梁體內(nèi)力力不斷發(fā)發(fā)生改變變，梁段段各截面面在經(jīng)過過支點時時要承受受負(fù)彎矩矩，在經(jīng)經(jīng)過跨中中區(qū)段時時產(chǎn)生正正彎矩施工階段段的內(nèi)力力狀態(tài)與與使用階階段的內(nèi)內(nèi)力狀態(tài)態(tài)不一致致配筋必須須滿足施施工階段段內(nèi)力包包絡(luò)圖臨時中間間墩主梁最大大正彎矩矩發(fā)生在在導(dǎo)梁剛剛頂出支支點外時時最大負(fù)彎彎矩——與導(dǎo)梁剛剛度及重重量有關(guān)關(guān)導(dǎo)梁剛接接近前方方支點剛通過前前方支點點5、平衡懸懸臂施工工分清荷載載作用的的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)約束束條件的的轉(zhuǎn)換主梁自重重內(nèi)力圖圖，應(yīng)由由各施工工階段時時的自重重內(nèi)力圖圖迭加而而成（一）階階段1在主墩上上懸臂澆澆筑混凝凝土首先在主主墩上澆澆筑墩頂頂上面的的梁體節(jié)節(jié)段（稱稱零號塊塊件），，并用粗粗鋼筋及及臨時墊墊塊將梁梁體與墩墩身作臨臨時錨固固，然后后采用施施工掛籃籃向橋墩墩兩側(cè)分分節(jié)段地地進(jìn)行對對稱平衡衡懸臂施施工。此此時橋墩墩上支座座暫不受受力，結(jié)結(jié)構(gòu)的工工作性能能猶如T型剛構(gòu)。。對于邊邊跨不對對稱的部部分梁段段則采用用有支架架施工。。此時結(jié)構(gòu)構(gòu)體系是是靜定的的，外荷荷載為梁梁體自重重q自(x)和掛籃重重量，其彎矩矩圖與一一般懸臂臂梁無異異。（二）階階段2邊跨合龍龍當(dāng)邊跨梁梁體合龍龍以后，，先拆除除中墩臨臨時錨固固，然后后便可拆拆除支架架和邊跨跨的掛籃籃。此時由于于結(jié)構(gòu)體體系發(fā)生生了變化化，邊跨跨接近于于一單懸懸臂梁，，原來由由支架承承擔(dān)的邊邊段梁體體重量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到邊邊跨梁體體上。由由于邊跨跨掛籃的的拆除，，相當(dāng)于于結(jié)構(gòu)承承受一個個向上的的集中力力。（三）階階段3中跨合龍龍當(dāng)中跨合合龍段上上的混凝凝土尚未未達(dá)到設(shè)設(shè)計強度度時，該該段混凝凝土的自自重q及掛籃重重量2將以2個集中力力的形式分分別作用用于兩側(cè)側(cè)懸臂梁梁端部。。（四）階階段4拆除合龍龍段的掛掛籃此時全橋橋已經(jīng)形形成整體體結(jié)構(gòu)（（超靜定定結(jié)構(gòu)）），拆除除合龍段段掛籃后后，原先先由掛籃籃承擔(dān)的的合龍段段自重轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而作用用于整體體結(jié)構(gòu)上上。（五）階階段5上二期恒恒載在橋面均均布二期期恒載g的作用下下，可得得到三跨跨連續(xù)梁梁橋的相相應(yīng)彎矩矩圖。以上是對對每個階階段受力力體系的的剖析，，若需知知道某個個階段的的累計內(nèi)內(nèi)力時，，則將該該階段的的內(nèi)力與與在它以以前幾個個階段的的內(nèi)力進(jìn)進(jìn)行疊加加便得。。成橋后后的總恒恒載內(nèi)力力，將是是這五個個大階段段內(nèi)力疊疊加的結(jié)結(jié)果。與簡支梁梁基本相相同：繪繪制內(nèi)力力影響線線，活載載加載，，求得各各截面最最大活載載內(nèi)力。。等截面連連續(xù)梁：：手算算簡單，，可查閱閱有關(guān)計計算手冊冊中公公式、圖圖表確定定；變截面連連續(xù)梁：：內(nèi)力力影響線線與截面面剛度有有關(guān)，橋橋梁電電算程序序計算。。二、活載載內(nèi)力二、活載載內(nèi)力1、縱向——某些截面面可能出出現(xiàn)正負(fù)負(fù)最不利利彎彎矩，，必須用用影響線線加載連續(xù)梁內(nèi)內(nèi)力影響響線示意意圖（機機動法））2.橫向分布布系數(shù)與與截面內(nèi)內(nèi)力的確確定箱梁截面面的受力力特點與與簡化計計算箱形截面面內(nèi)力及及應(yīng)力分分析：分析法（（如約束束扭轉(zhuǎn)理理論）或數(shù)值法法（如有有限元理理論）實際設(shè)計計中采用用簡化方方法。。（2）用修正正偏心壓壓力法求求活載內(nèi)內(nèi)力增大大系數(shù)箱梁——活載增大大系數(shù)ξ多梁式——橫向分布布系數(shù)計計算將連續(xù)梁梁的最大大、最小小活載內(nèi)內(nèi)力與恒恒載內(nèi)力力按荷載載組合規(guī)規(guī)定進(jìn)行行疊加，，就可以以得到全全梁的內(nèi)內(nèi)力包絡(luò)絡(luò)圖（包包括各項項次內(nèi)力力）。三、超靜靜定次內(nèi)內(nèi)力計算算1、產(chǎn)生原因因——結(jié)構(gòu)因各各種原因因產(chǎn)生變變形，在在多余約約束處將將產(chǎn)生約約束力，，從而引引起結(jié)構(gòu)構(gòu)附加內(nèi)內(nèi)力(或稱二次次力)2、連續(xù)梁梁產(chǎn)生次次內(nèi)