预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术―T梁[R]. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司,2007

二零零七年七月二十二日12T梁通用图技术推广354以往T梁桥设计、施工中的主要问题新编通用图的基本情况通用图的结构计算67通用图使用中的注意事项及适用范围新编通用图的经济指标分析预应力束与普通钢筋的布置通用图的技术改进以往T型梁桥在设计、施工中的问题预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广以往T型梁桥在设计、施工中的问题在本次T梁通用图的编制过程中，对过去的工程实践中T型梁桥的使用情况作了调研，总体上认为：T型梁桥在中等跨径桥梁中是一种较成熟的常用桥型，使用中出现的问题相对较少。原T梁通用图除部颁标准图外，许多设计单位自行编制了多套通用图。由于设计思想的差异，各T梁通用图的结构尺寸、构造细节，预应力度的控制和普通钢筋的配置以及混凝土标号等方面也不相同。概括起来，在过去类似结构的设计、施工和使用中存在如下几个问题：预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广以往T型梁桥在设计、施工中存在的问题1）过去的通用图，特别是原部颁标准图大都执行的是《85规范》，随着一系列新的标准、规范的实施，原标准图已不适应交通发展的需求，需要一套新的标准图。2）过去不同设计单位编制的通用图之间经济指标差异较大，有的安全度储备较大，偏于保守；有的过于追求经济性，安全储备不足。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广以往T型梁桥在设计、施工中存在的问题3）过去的T梁结构一般不设调平层，现浇混凝土的大部分是参与结构受力的。由于施工引起的各梁间上拱值不一，导致T梁翼板在横向有一定高差，减小了桥面现浇层厚度，结构有效受力尺寸得不到保证。4）有的T梁翼板采用铰接，当相邻两梁的上拱值不一致或因施工误差使翼板高差较大时，桥面易沿铰接处产生纵向裂缝。5）对结构预应力度的控制不一致。有的设计采用全预应力结构且留有较大的压应力储备；有的设计采用部分预应力A类构件且拉应力较大，使得前者上拱值过大，后者不起拱。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广以往T型梁桥在设计、施工中存在的问题6）有的T梁腹板偏薄，马蹄偏小，因施工不当常出现施工过程中的侧弯现象。7）有的T梁腹板侧面分布钢筋间距过大，直径偏小，易产生腹板裂缝。8）原部颁标准图只有简支桥面连续体系；随着高速公路的发展，对行车舒适性及结构耐久性要求更高，新编通用图除有简支桥面连续体系外，增加了先简支后结构连续体系。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广9）由于结构尺寸的不统一，致使模板的周转率差，当同一条路线有多家设计单位时，结构尺寸各不相同，模板不能统一使用；对同一施工单位，因承担的施工任务不同，模板也不能周转使用，要加以改造，造成较大的浪费。以往T型梁桥在设计、施工中存在的问题新编通用图的基本情况预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广基本概况荷载等级公路Ⅰ级公路Ⅱ级路基宽度(m)23.024.526.028.033.534.58.510.012.0跨径20m、25m、30m、35m、40m△斜度00、150、300★荷载等级与结构体系公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级：装配式预应力混凝土T梁简支桥面连续体系；公路—Ⅰ级：装配式预应力混凝土T梁先简支后结构连续体系。注：每种宽度均包含整体式和分离式两种路基宽度预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广结构尺寸T梁通用图各跨径各桥宽的结构尺寸，是根据现行规范的构造要求，总结过去预应力混凝土T梁使用中的经验和教训而拟定,并在计算中根据受力需要作了相应调整。为方便标准化施工，T梁通用图预制梁宽尽可能相同，不同的梁距通过湿接缝宽度调整。公路-Ⅰ级预制梁宽均采用1.7m，湿接缝宽度在0.4m～0.7m之间；公路-Ⅱ级预制梁宽采用1.5m与1.7m，湿接缝宽度在0.5m～0.7m之间,翼板的形式和尺寸、腹板宽度也相同，只是梁高和马蹄尺寸因不同的跨径有差异。对于高速公路、一级公路上的桥梁，按采用混凝土墙式护栏的不利状况控制设计，二、三级公路上的桥梁按护栏内侧对齐原则布置。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广梁片数梁距b(cm)湿接缝宽b1(cm)预制梁宽(cm)b2(c2+c1)桥宽(cm)路基宽(cm)备注522555170（85+112.5）11252300（整体式路基）公路-Ⅰ级22555170（85+112.5）11252300（分体式路基）23565170（85+117.5）11752450（整体式路基）24070170（85+120.0）12002450（分体式路基）621040170（85+100.0）12502600（整体式路基）21545170（85+100.0）12752600（分体式路基）22050170（85+120.0）13002800（整体式路基）22555170（85+112.5）13502800（分体式路基）723565170（85+107.5）16253350（整体式路基）23565170（85+120.0）16503350（分体式路基）23565170（85+107.5）16253450（整体式路基）24070170（85+117.5）16753450（分体式路基）524070170（85+120.0）12001200公路-Ⅱ级520050150（75+100.0）10001000421565150（75+102.5）850850结构尺寸预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广跨径L20002500300035004000梁高H150170200230250腹板变宽段长L5300350360480770横隔板道数n35557横隔板间距L1950600718840.5636横隔板间距L2--600720845650连续梁现浇连续段长L66060708080翼缘板端部厚16翼缘板根部厚16+9=25（加腋高9）腹板宽bw20马蹄宽bh4448506060马蹄高th+th20+2020+2020+2020+2025+35结构尺寸T梁主要尺寸表（单位：cm）通用图结构计算概述预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广结构计算概述技术标准与设计规范《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）《公路交通安全设施设计技术规范》（JTGD81-2006)预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广结构计算概述设计方法通用图设计采用双院制，分别采用两种有效程序进行计算，主持单位选择一种跨径的简支结构体系进行全过程手工计算，用于校核。计算手段采用有效程序MIDAS、GQJS、桥梁综合程序（BRC）、《桥梁博士》等程序计算，以及手工计算。预应力度控制结构为全预应力构件，先简支后结构连续体系的负弯区由预应力束承受负弯矩；预应力度为最不利荷载组合主梁跨中上、下缘和支点上缘不出现拉应力。桥面铺装桥面铺装为二层，下层为8cm现浇混凝土（不参与结构受力），上层为10cm沥青混凝土。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广结构计算概述材料参数（1）混凝土：预制主梁和桥面现浇混凝土均采用C50混凝土，弹性模量为3.45×104MPa，容重V=26.0kN/m3。（2）钢材：采用现行国家有关标准。普通钢筋采用R235和HRB335。预应力钢筋采用高强度低松驰钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，公称直径15.2mm，弹性模量Ep=1.95×105MPa，控制张拉力σcon=1395MPa，松驰率0.035，松驰系数0.3。预应力管道用金属波纹管，管道摩阻系数0.25，偏差系数0.0015。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广结构计算概述环境条件及收缩徐变参数环境条件按Ⅱ类考虑（严寒地区），月平均最低气温取-230C，月平均最高气温取340C；温度梯度效应计算的温度基数：T1=140C，T2=5.50C；混凝土收缩系数和徐变按40%≤RH≤70%取值，徐变终极值取预应力束张拉以后1500天计。存梁期按60～90天计（按不利的存梁期控制）。结构重要性系数高速公路和一级公路上的桥梁设计采用1.1，二、三级公路桥梁设计采用1.0。不均匀沉降不均匀沉降：L=20m、25m结构取3mm，L=30m、35m、40m结构取5mm。预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广设计单位进行结构设计提供主要结构参数和计算结果复核单位进行结果复核使用不同的计算程序进行计算对比双方的计算结果，分析误差原因对于重要的分歧提交审查组进行讨论，以期设计、复核双方得到基本一致的结果。结构计算流程预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广计算内容：１.采用平面杆系有限元法对所有跨径、所有路基宽的正交T梁梁桥进行结构分析，按《桥规》各项要求进行验算；２.采用空间杆系有限元法（空间梁格法）对正交T梁梁桥进行结构分析，按《桥规》各项要求进行验算；３.将上述两种计算方法的计算结果进行分析对比；结构计算内容与计算方法预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广４.对相同计算条件下的正交、斜交T梁梁桥采用空间杆系有限元法（空间梁格法）的计算结果进行分析对比。５、同时采用手工计算对主梁翼板、横隔板、结构连续处支点下缘等局部进行了强度与抗裂验算，并对边梁外翼缘设防撞护墙处截面按《公路交通安全设施设计技术规范》（JTGD81-2006)进行了防撞设计。计算方法：对结构的整体计算采用车道荷载；而主梁翼板、横隔板等局部计算采用车辆荷载。结构计算内容与计算方法预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广正常使用极限状态组合下纵梁跨中下缘最小应力表（MPa）梁号平面杆系法空间梁格法二者差值第一跨边梁0.592.011.42第二跨边梁0.481.971.49第三跨边梁0.642.081.44第一跨中梁0.882.431.55第二跨中梁0.92.291.39第三跨中梁0.932.511.58T梁空间与平面计算结果分析以L=30m、桥宽12m先简支后结构连续正交T梁计算结果进行比较※预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广使用阶段正交、斜交边梁各分项内力表(单位：）kNm位置荷载名称12.0m正交12.0m斜交部位数值部位数值第一跨恒载跨中下缘3737跨中下缘3489汽车最大21351926钢束一、二次-6180-6209梯度温度545597收缩徐变二次7741125沉降273183合计12841111内力比较T梁正交、斜交计算结果分析结论：斜交时，跨中下缘作用效应组合值比正交时小。以L=30m、桥宽12m先简支后结构连续计算结果进行比较预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广使用阶段正交、斜交边梁各分项内力表(单位：）kNm位置荷载名称12.0m正交12.0m斜交部位数值部位数值第二跨恒载跨中下缘3136跨中下缘3146汽车最大17891636钢束一、二次-6472-6461梯度温度1056916收缩徐变二次13671355沉降190213合计1066805内力比较T梁正交、斜交计算结果分析结论：斜交时，跨中下缘作用效应组合值比正交时小。以L=30m、桥宽12m先简支后结构连续计算结果进行比较预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术T梁通用图推广桥宽12.0m边梁正交、斜交计算结果桥宽及角度梁号截面下缘最小应力（MPa）12.0m00第一跨边梁2.016第二跨边梁1.973第三跨边梁2.08012.0m300第一跨边梁2.045第二跨边梁2.199第三跨边梁2.409正斜交差值第一跨边梁0.029第二跨边梁0.226第三跨边梁0.328结论从下缘最小应力比较可以发现:对边梁，斜交时最小压应力均有所增加,正交的计算结果适用于斜桥。T梁正交、斜交计算结果分析应力比较以L=30m、