第十八章预应力混凝土连续梁

第十八章预应力混凝土连续梁
连续梁是一种比较古老的桥型,它具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适有利于高速行乍、伸缩缝少、养护简易、抗震能力强、混凝土收缩和徐变引起的变形小等优点、随着施工方法的不断改进,这种桥型的应用越来越广泛。
在已建成的预应力混凝上铁路桥中,连续梁桥是比较多的一种。最旱建成的铁路预应力混凝土连续梁桥是1951年西德修建的五跨连续空心板梁桥,其最大跨径才21. 57 m。我国第一座预应力混凝土铁路连续梁桥建于1974年,位于北京枢纽东北环线上,其跨度为26.7 m+40.7m+26.7m。近年来,铁路预应力混凝土连续梁桥在我国发展很快,陆续建成了一些跨度较大的预应力铁路连续梁桥,如广西南防线茅岭江连续梁桥,跨度为48rn+80m+48m;京广线武水河双线连续梁桥,跨度为40m+64m+40m等等。预应力混凝上连续梁桥被认为是一种结构合理的大跨度梁桥,这种桥型会在我国铁路建设中广泛应用。
在公路桥梁中,连续梁桥的发展更快,仅在70年代至80年代间,对二百余座主跨大于l00m的预应力混凝土梁式桥作的统计中,连续梁桥的总数占50%。
第一节预应力混凝土连续梁桥的构造
一、截面形式
预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多,一般应根据桥梁的跨径、宽度、对梁高的要求、支承形式、桥梁的总体布置和施工方法等方面确定。
连续梁的纵截面形式,跨度大于60m时多采用变高度梁,但有时为了美观或施工等的要求,
仍采用等高度梁。从连续梁受力的角度讲,为了适应向着支点逐渐增大的负弯矩和剪力的需要,采用变截面高度梁是有利的,而且这种变高度也非常有利于采用平衡悬臂灌筑或悬臂拼装。但是顶推法施工采用等截面高度梁是有利的。
这里需要指出的是,变截面高度梁的梁底曲线可做成多种形式,如大半径圆弧曲线、抛物线、正弦曲线和折线等。从与截面内力的配合和美观方面来看,以抛物线和正弦曲线为佳;但从施工方便来看,则以折线或圆弧曲线为好。
连续梁的横截面形式,主要有板、肋式截面和箱形截面。
在连续梁中,不仅要考虑弯矩数值上的变化,而且要考虑弯矩符号的变化。截面的核心距越大,轴向压力的偏心可以越大,即预应力钢筋合力的力臂越大,可以充分发挥预应力的作用。如图18—1中给出了常用截面的截面核心距。在矩形截面中,核心距离约为1/3h(h为截面的高度);具有宽翼缘的T型截面核心距约为0 .4h;箱形截面随腹板厚度对截面轮廓尺寸的比谊而变化,有可能达到0.5h。截面核心距的选择,主要决定于恒载与活载的比位,对于活载较大的铁路桥梁,宜采用核心距较大的箱形载面。从目前采用最多的施工方法即顶推法和悬臂施工法来说,采用箱形截面也是合适的,它的截面刚度大,抗扭性能好,
动力稳定性也比较好。由于箱形截而的优越性,它也是公路连续梁的一要截面形式,但由于板、肋式截面构造简单、施工方便,所以在较小跨度的公路连续梁中板、肋式截面应用也不少。
下面就上述几种横截面形式作一简单的介绍。
(一)板、肋式截面
图18—2示出了典型的板、肋式截面的形式。
矩形实体截面已较少采用,代替它的是曲线型整体截面。实体截面常用于中小跨径,同时也用于以在支架上现浇为主的连续梁桥。当桥墩采用独柱支承时,常选用图18—2(b)所示截面;当桥墩在横截面上是Y型支承时,可选用双峰型实体截面。空心板截面常用于跨径在15~30 m的连续梁桥,板厚一般取0.8~1.2m。而肋式截面由于预制方便,常用于预制架设施工,并在梁段安装完之后,经体系转换为连续梁桥,即简支变连续或悬臂变连续的施工方法,其常用跨径为30~50 m,梁高为1.60~2.5 m。
(二)箱形截面
图18—3给出了常用公路桥梁(铁路桥梁可参考)箱形截面的形式。箱形截面在中墩支承处的梁高对等高梁约为跨度的1/16~1/26,对变高度梁约为跨度的1/12~1/22,而且对铁路
桥梁应取较大的比值。变高梁的跨中梁高与支点梁高的比值约为0.2~0.85,平均取0.4左右。腹板的厚度应根据抗剪强度、钢筋的布置以及浇筑混凝土等要求来确定,通常梁在支承处的腹板厚度对等高度梁约为其截面高度的1/12~1/16,对变高度梁约为截面高度的1/15~1/20,腹板内有竖向预应力钢筋的可取较小值。现以公路桥梁为例做箱梁截面尺寸及应用范围的介绍:
图18—3中的单箱单室截面的梁高可在1.5~5.0m内变化,用于桥宽小于18 m的桥梁;双箱单室截面的梁高为1~2 m,用于桥宽20 m左右的桥梁;单箱双室截面的梁高在1.5~5.0 m内变化,适用于桥宽在25 m右的桥梁;圆空式单箱双室截面梁高为1~2m,用于桥宽15m左右的桥梁;单箱多室截面的梁高为1.5~3.0m,其桥宽可不受限制;图18-3(f)为带有斜撑或采用斜板加强的单箱单室截面,其常用的梁高为2~4m,桥宽可达32 m;图18—3(g)为曲线梁用的箱梁;图18—3(h)、(i)为分离式箱形截面,分离式双箱双室桥宽可达47.7m。
另外,采用T型和I型截面的公路预应力混凝土连续梁桥,因其横截面的抗扭刚度较小,为增加桥梁的整体性和良好的横向分布,一般均需设置中横隔梁和端横隔梁。其中中横隔梁
数日及位置由主梁的构造和桥梁的跨径确定。由于箱形截面的抗弯、抗扭刚度均较大,除了在支点部位设置端隔梁外,为了施工方便,中间不设或尽量少设横隔梁,因为即使设了,起的作用也比较小。对于公路上的多箱截面,为了加强桥面板和各箱间的联系,常在箱间设置横隔梁。
二、桥孔分跨
连续梁桥可以做成三跨或四跨一联的,也可以做成多跨一联的,但一般不超过六跨。每联跨数太多,联长就要加大,受温度变化及混凝土收缩等的影响产生的纵向变形也就较大,使伸缩缝及活动支座的构造复杂,对桥梁的墩台也是不利的;相反,每联的长度太短,则使伸缩缝的数目加多,也不利于高速行车。在已建成的预应力混凝土铁路连续梁桥中,多数采用三跨或四跨一联。
根据桥位水文、地质情况、通航要求、桥跨外形美观及经济性等方面的考虑,连续梁可以采用等跨或不等跨布置。从梁内弯矩分布来说,每联三跨以上的连续梁,等跨时边跨的跨中弯矩大于中间跨的跨中弯矩,为了使边跨和中跨的最大弯矩值接近相等,以便中跨与边跨的梁高一致,常用缩短边跨的办法来调整弯矩的分布(边跨也不能太小)。边跨与中跨的比值一般为0.5~0.7,跨一联时多用0.6~0.67,对多跨连续梁,如果对跨度大小没有其它特别的要求,为了简化施工多数采用等跨布置。
三、预应力钢筋的布置
连续梁的预应力筋有在桥梁的纵向布置、横向布置和竖向布置三种形式。沿桥跨方向的力筋称为主筋,其数量和布筋位置要根据结构在使用阶段的受力状态确定,同时也要满足施工各阶段的受力要求。在此主要介绍的是纵向主筋的布置(不加说明时下文提到预应力钢筋即指纵向主筋)。
连续梁预应力钢筋的布置方式,有连续配筋和分段配筋两种(图18—4)。考虑到连续梁的弯矩沿梁长变化的情况,连续梁跨中部分的钢筋要放置在梁的下翼缘内,中间支承附近的钢筋则应安设在梁的上翼缘内。无论哪种布筋方式,都要体现这个思想。

本文发布于:2024-09-21 16:34:01,感谢您对本站的认可!

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