等截面整体现浇连续箱梁的一般设计方法及流程

1等截面整体现浇连续箱梁的一般设计方法、流程及构造要求一、等截面现浇连续梁设计的基本资料及技术标准1、常用的规范及资料《公路工程技术标准》《公路桥涵设计通用规范》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》《公路桥涵施工技术规范》《相关技术指导书》OVM预应力锚具的相关资料（确定锚固端的锚具的间距尺寸、施工空间等）。2、设计安全等级：高速公路上的大桥一般为一级，结构重要性系数取1.1；其它预应力桥梁可均取二级，结构重要性系数取1.0（桥规P23第5.1.2表的规定，注意是按照单孔跨径区分的）。3、环境类别我省按寒冷地区取Ⅰ类（桥规P2第1.0.7表的规定，在条文说明P131有明确的说明），影响钢筋保护层尺寸，配筋图及结构尺寸需注意。4、材料（1）预应力连续梁一般取C50混凝土，钢筋混凝土连续梁一般取C40混凝土。（2）预应力钢筋一般取标准强度fpk=1860MPa的Φs15.2钢绞线。张拉控制应力一般取0.7～0.75fpk；（3）普通钢筋一般全用HRB335钢筋。（4）锚具参照OVM预应力群锚体系锚具设计，一侧锚具变形量取6mm。（5）预应力孔道建议采用塑料波纹管成孔，相应摩阻系数取0.15～0.17（推荐取0.17），偏差系数取0.0015；以上影响预应力损失的计算。二、等截面现浇连续梁设计尺寸拟定1、适用跨径（中等跨径）L≤50m；2、边中跨比Lb/Lz=0.8～1.0；3、梁高h/Lz=1/15～1/25；一般取用1/16～1/19；4、截面类型，以箱形截面为主；5、细部尺寸悬臂长度：≤4.0m；一般3.0m以下，3.0m以上需特殊设计，箱梁悬臂长度宜为1.5～2.5m；2悬臂端部高度15～18cm；根部（计算确定），一般1/5～1/10悬臂长度，一般取用1/5～1/6。箱宽：一般不大于7.0m；顶板厚度：1/15～1/25腹板中距，一般22～28cm；近支点做20×20cm的倒角即可；底板厚度一般20～28cm，主要受构造尺寸限制，布置底板钢束的需要。近支点应渐变一般加厚15cm～20cm，同时做20×20cm的倒角；腹板厚度：跨中主要由构造确定，波纹管外径+钢束净距+钢束净保护层。支点同时由构造及抗剪需要，满足最小厚度需要（桥规P29第5.2.9条的规定）。边支点受钢束锚固平弯的需要，一般取60～85cm。横梁：中横梁受力需要，一般1.5～2.5m；端横梁一般1.0～1.4m；根据规范第9.3.2条的规定，内半径小于240m的曲线桥一般跨中加一道厚20～40cm的跨中横梁；加腋：上加腋1：2～1：5；下加腋1：0.5～1：2；一般用30×20cm；小跨径并且箱较窄时可取20×20cm。其它构造：泄水管通风孔间距3～5m左右。施工天窗等强度封闭，微膨胀混凝土。三、计算要点1、施工方法只考虑满堂支架现浇施工，具体的施工周期应按施工时间确定，一般：第一阶段浇全桥混凝土并张拉预应力束，时间可按混凝土28天龄期，取28天；第二阶段浇混凝土铺装及防撞墙，时间3个月；第三阶段浇沥青铺装时间为1年（考虑路基施工与路面施工的间隔）。第四阶段为桥博建议的按规范10年的徐变时间。考虑预应力束分批张拉时，第一阶段应细化。2、预应力度：根据各个项目以及不同地域要求，一般情况下中小跨径桥梁采用部分预应力A类构件进行控制设计。3、横向分布系数的确定，按姚龄森《桥梁工程》的计算方法，我们一般按车道数折减后提高1.15（考虑箱梁的偏载）作为横向分布系数。4、连续结构与简支结构的最大区别在附加内力的计算上。基础不均匀沉降一般取计算跨径的1/3000～1/5000，（同时注意软土2cm，一般土基1cm，岩石0.5cm，最不利组合）；3温度按通用规范非线性温度梯度；同时考虑升温及降温。5、箱梁的横向分析按横向框架计算，可取1～2m跨中截面；按汽车（重车）活载横向加载。横向分析时温度取箱室内外温差±10～15度（根据地区及跨径）计算。6、横梁的计算按盖梁的计算方法，纵向计算的恒载反力分1/2加在腹板中心处；活载距离横梁一半箱宽以外的内力分1/2直接加载在于腹板中心处，距离横梁一半箱宽以内的内力横向布载，亦可简化，桥博自动横向进行加载。7、内侧腹板半径小于240m的连续箱梁应按曲线梁设计，最好用空间分析程序进行，桥博采用空间曲线梁格法，其抗弯、抗剪及使用阶段的各项计算是没有问题的，但其曲线梁的支反力计算有误，已发生多座采用桥博设计小半径曲线梁而造成支座托空病害的桥梁。8、注意有效翼缘分布宽度的计算按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.2.3条。9、斜桥的斜度（支承边或支座连线与桥梁轴线法线之间的小于90°的夹角）小于或等于30°时可用斜跨径按正桥计算，大于30°时应按斜桥采用空间计算程序进行分析计算。10、主梁应尽量采用一次浇筑混凝土、两端张拉预应力钢筋的施工方式，主梁长度宜控制在120m左右，当确实需要设置长分联时，可以采用分段浇筑混凝土、使用联接器分段张拉预应力钢筋的施工方案，设计时允许在同一截面全部预应力钢筋使用联接器连接，但对主梁截面及配筋应做加强处理。四、计算结果查看要点预应力连续梁需控制的因素主要参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5～7章的相关条款。注意桥博程序不能自动完成极限承载能力抗剪强度验算，一般情况采用相应的尺寸及箍筋可通过，特殊设计时需手算。1、承载能力极限状态抗弯强度——即结构抗力与计算弯矩效应的比较。2、短期效应组合抗裂验算——拉应力及主拉应力是否满足规范要求；若采用全预应力结构，全梁不得出现拉应力，但中支点梁顶处无法实现，一般可根据规范4.2.4条的规定对使用弯矩削峰后重新手算拉应力，一般控制不超过1.0MPa，同时横梁侧面截面的压应力应大于0.5MPa。3、持久状况应力验算——混凝土的最大压应力应满足规范规定，一般控制不超过15MPa(C50)。预应力钢筋的最大拉应力应满足规范规定。44、最后一个施工阶段结束后状态的全梁的压应力储备控制截面不得小于4MPa，同时全梁应力应较均匀。五、构造要求1、箱梁内侧纵向筋12（小半径弯桥除外），顶底板外侧纵向钢筋16，间距不大于15cm，内侧纵向筋12，顶板横向钢筋16，间距10cm，底板横向钢筋12，间距10cm。腹板外侧纵向筋12设在箍筋里面，腹板箍筋12，间距10m。悬臂下缘纵向钢筋12，悬臂下缘横向钢筋12。箱梁倒角钢筋12。预应力孔道下必须设置定位钢筋，定位钢筋直径和形式根据预应力钢筋规格确定，一般取φ10。2、桥面板钢筋与主梁、横梁钢筋关系：桥面板受力主筋置于主梁顶部纵向钢筋的顶面，箱梁底板底面横向钢筋置于主梁底部纵向钢筋的底面。横梁范围内顶部和底部横梁主筋分别置于横梁最顶和最底面。3、在结构受拉边禁止设置内折角受力钢筋。4、预应力钢筋的布置，应线型平顺符合内力分布。5、普通钢筋的设置应尽量避免与预应力钢筋位置相矛盾。主梁箍筋配置形式应充分考虑预应力波纹管净距要求。6、箱梁顶板底横向钢筋、底板底横向钢筋和底板顶横向钢筋须伸至外腹板端部，并设90°弯钩锚固。7、有伸缩缝预留槽的端横梁配筋方式应满足以下要求：横梁顶部主筋分为不同高度的两层钢筋配置，箍筋同样配置成不同高度，并且矮箍筋应与高箍筋重叠一定的距离。8、预应力砼连续梁：预应力束采用OVM15-11、13、15、17、19。应提供钢束伸长量。5附录：箱梁构造悬臂长(m)悬臂厚(m)顶板(m)底板(m)腹板(m)横梁宽(m)底板腹板加厚段长(m)倒角(cm)8.5m(普)1.750.18～0.450.250.22～0.400.4～0.751.2/1.53/2.580×20/50×208.5m(预)1.750.18～0.450.250.22～0.400.4～0.6～0.81.3/1.84.8/3/2.580×20/50×2010.5m(普)20.18～0.500.220.22～0.400.4～0.751.2/1.53/2.580×20/30×2010.5m(预)20.18～0.500.220.20～0.400.4～0.6～0.81.3/1.84.8/3/2.580×20/30×2012.0m(普)2.250.18～0.500.220.22～0.400.4～0.751.2/1.53/2.560×20/30×2012.0m(预)2.250.18～0.500.220.22～0.400.4～0.81.3/1.83/2.560×20/30×2012.5m(普)2.250.18～0.500.220.22～0.400.4～0.751.2/1.53/2.580×20/30×2012.5m(预)2.250.18～0.500.220.2～0.40.4～0.6～0.81.3/1.84.8/3/2.580×20/30×2015.50(普)2.250.18～0.500.220.22～0.400.4～0.751.2/1.53/2.560×20/30×2015.50(预)2.250.18～0.500.220.20～0.400.4～0.6～0.81.3/1.84.8/3/2.560×20/30×2061.顶板加厚：如横梁无预应力，不加厚，只设小倒角。如横梁设预应力，设2×0.2(m)倒角（或纵向变化段长度与腹板变化段长度相同）。2.顶底板厚度应视顶底板具体跨径（长度）作适当调整。3.表中尺寸为参考值，各项目各桥可根据具体情况作适当调整。赵旭升2007.11.16