混凝土連續箱梁橋結構設計要點分析

金鑫

摘 要： 近年來，預應力混凝土連續箱梁橋逐漸取代了其他橋型，成為了最富競爭力的主要橋型之一。對于大跨度預應力混凝土橋而言，由于各種因素的影響，理論計算并不能很好的反映結構的實際狀態，從而影響工程質量。為了保障橋梁的施工質量和施工安全，必須重視橋梁結構設計。為此，本文以某預應力混凝土變截面連續箱梁橋為依托，對其結構設計要點進行了分析與探討。

關鍵詞： 預應力混凝土橋梁;結構設計;箱梁截面

引言

在社會經濟高速發展的今天，我國橋梁工程建設取得了突飛猛進的發展，然而隨著交通事業的發展和橋梁使用要求的提高，結構設計越來越復雜，橋梁結構設計任務十分繁重。預應力混凝土連續箱梁橋梁結構在施工性能和經濟效益方面具有明顯優勢，不僅能夠使結構的抗彎和抗剪承載力大幅提高，而且具有較好的抗震性和整體性，應用前景廣闊?，F如今，隨著科技技術的不斷進步，預應力混凝土連續箱梁橋梁結構設計較之以往越來越合理，且其工藝簡便、易于推廣，能夠有效提升施工質量，促進施工進度，具有顯著的經濟效益。在橋梁設計中，設計者經常會面對如何選擇各構件的斷面尺寸等問題，如何將各構件斷面尺寸等進行合適擬定，如何修正斷面的初始尺寸使其既具有足夠的承載能力，又能節省材料用量，這就需要設計人員的經驗以及對已有的設計實例進行參考，在橋梁結構設計中，把結構的優化方法引入結構設計中，就能夠給結構設計的最優性以明確的科學的根據，從而提高箱梁橋的設計質量，提升橋梁工程的整體水平。

一、工程概況

某橋梁主橋的結構為預應力砼變截面連續箱梁。所選用的布跨方式為邊跨反對稱，其中左幅橋的跨徑（108+166+95）m，右幅橋（95+166+108）m，主橋的橋面寬度設計為33m。上部截面為2個獨立的箱梁結構，其中心間距為17.5m。在該項工程中橋梁的跨徑相對較大，為了保證整體的穩定性，將各項應力控制在條件允許的范圍之內，在箱梁截面尺寸、頂板及底板厚度等各方面的擬定進行對比分析，通過數據計算使橋梁結構的設計得到優化。

二、混凝土連續箱梁橋結構設計要點分析

隨著我國交通事業的快速發展，為跨越大江、大河及海灣，急需修建大量跨度較大的橋梁，為此，預應力混凝土連續箱梁橋得到了廣泛地應用與推廣。因橋梁結構形式、施工工藝及控制措施等存在極大的區別，往往選用的施工設計方案也有所不同，為更好地提升工程質量，必須重視結構設計，做好設計工作，具體如下：

1、箱梁截面尺寸

箱梁截面因其眾多優勢被廣泛應用與城市橋梁和公路橋梁結構中，其不僅具有較好的橋下視覺效果、較大的跨越能力、較強的扭矩性能和便捷的架設方式，而且能夠節省材料、明確受力點。箱梁截面尺寸的設計是影響連續箱梁結構施工質量的一個重要因素。在該項工程中邊跨與中跨的箱梁高度都為3.8m，支點梁高處設計9.0m、9.5m以及10m高度，通過分析其對結構的影響，采用二次拋物線為梁底曲線。經試驗可見，支點梁高所選擇的數值越大，橋梁結構的最大壓應力在不斷的降低。但是結合橋梁結構設計相關的規范，在支點梁高為9m時，最大壓應力的數值不符合要求，因此這種方案不適合應用在橋梁施工之中。從9.5m變化至10m之后，雖然最大壓應力值變化不大，但是其中所需要的施工材料較多，這樣不僅增加后期施工中的工程量，也不符合經濟性的要求。因此綜合本工程的實際情況，將支點梁高設計為9.5m。

2、腹板厚度擬定

結構中由于彎曲剪應力等相關因素所造成的主拉應力主要是由腹板承擔的，因此剪切極限強度是影響腹板厚度的重要因素。腹板上還錨固了預應力鋼束，會產生相應的錨下局部應力，因此腹板的厚度也應滿足這一要求。在考慮工程的實際特點以及腹板所需要承擔的抗剪極限強度，確保腹板的厚度能夠滿足預應力鋼束錨固的要求。

3、頂板與底板厚度擬定

在連續箱梁結構中，頂板與底板承擔了大部分的正負彎矩，這是影響板體設計厚度的重要因素，其中梁腹板設計的集中活載與橫向彎矩力要求存在著緊密的聯系。而在該項橋梁工程設計中，考慮到頂板部位的預應力鋼束配置情況，將頂板的厚度設計為28cm，既能保證板體的承載能力，也滿足了掛籃施工的時鋼束線形的要求。由于在中區段部位的連續梁跨承擔了大部分的正彎矩，所以要求在底板的位置布設預應力束筋。在應用懸臂施工的方法時，作用在梁下緣部位的壓應力比較大，必須保證底板有足夠的承壓面積來承擔此部分的壓應力。同時底板還要承擔相應的施工荷載，所以底板的厚度根據實際情況設計為28cm，通過對二次拋物線規律的分析，板體的厚度應向底部橫截面逐漸遞加，通過計算根部厚度為110cm。

4、T構懸臂梁段布置

為了保證懸臂結構梗托的空間被充分的利用，使得鋼束的配置更加合理，在設置T構懸臂梁段式主要從以下兩個方面考慮：首先，通過更改所選用鋼束的型號能夠有效的減少在同一橫截面部位的鋼束數，從而提高結構的穩定性。其次，梁段的長度是影響T構懸臂段布置的一個重要的因素，因此通過增加梁段長度的的措施，能夠控制掛籃施工中對頂板部位的影響。考慮到本次施工中主橋的跨徑相對較大，箱梁截面的空間比較有限。因此在T構懸臂梁段設計的過程中，應合理進行預應力鋼束的布置。預應力鋼束于腹板之間的距離不能太遠，否則不利于發揮腹板傳力的作用，但是也不能集中的分布在腹板的兩側，可能會導致在薄弱地帶出現開裂的現象。此外，若在同一截面中布置的預應力鋼束數量過多，會導致截面的強度有所下降，增加了在施工中存在的不安全因素，影響橋梁施工的質量。綜合對上述因素的考慮，在本項工程中每個T構懸臂梁段的數量為19對，預應力鋼束的數量為56，對稱分布于箱梁頂板梗托的部位，采用15.2mm的鋼絞線施工。經過計算，應用這種方案結構的最大應力值為19.2，符合設計規范的要求，保證了連續箱梁結構的施工質量，使結構設計得到優化。

三、結束語

綜上所述，隨著我國國民經濟發展水平的不斷提高，橋梁建設的規模也在不斷的擴大，預應力砼連續箱梁結構憑借其自身獨特的優勢廣泛的應用于建設施工的過程中。通過對結構設計優化方法的研究，促使橋梁結構不斷的實現最優性，為具體的施工操作提供了相應的科學依據，以此來提高連續箱梁結構的穩定性。

參考文獻

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