2021年预应力混凝土连续梁桥设计分析

1、预应力混凝土连续梁桥设计分析 目前的桥梁建设中，预应力混凝土连续梁桥的应用越来越广泛。本文介绍了渭河特大桥跨南北大堤连续梁桥的设计，这是一座采用满堂支架法法施工、三跨变截面设计的连续梁桥，对设计计算进行了比较详细的分析，得出了一些设计经验。 预应力混凝土连续梁桥是大跨径桥梁的主要桥型之一，它能充分发挥 _材料的特性，具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能，具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。 韦庄至罗敷高速公路是陕西省“2367”高速公路网规划中榆商线的重要组成路段，也是已建成的连霍高速与京昆高速之间的联络线之一。渭河特大桥为全线惟一一座特大桥，为陕西省内跨渭

2、河最长的公路桥梁，桥梁全长4457米，主桥上部结构采用50+75+50m预应力混凝土连续梁桥。 公路等级：一级公路; 设计行车速度：100公里/小时; 桥面宽度12.9m：0.5m(防撞护栏)+11.5m(车行道)+0.9m(防撞护栏)，桥面设双向2%横坡; 设计荷载：公路级;汽车制动力等按规范取值; 设计温度：系统温度20度，温度梯度采用规范取值; 地震：基本烈度为度，地震动峰值加速度值： 0.25g; 设计洪水频率：1/300。 图2.1 渭河特大桥主桥结构形式图 2.1上部结构截面布置 图2.2 跨中断面 图2.3 根部断面 2.2预应力体系 腹板、顶板、边跨顶、底板合拢索及中跨底板合拢

3、索纵向预应力钢束采用19-s15.2，顶板横向预应力钢束采用3-s15.2。 _恒载：预应力混凝土容重取2.6t/m3，主梁按实际断面取值，横隔板、齿板以集中力计入。 _恒载：包括护栏、桥面铺装等。 活载： 公路-级。 温度梯度：主梁顶、底板日照温差按照公路桥涵设计通用规范4.3.10条规定取值计算; 整体升降温按照20考虑。 支座沉降：主墩20mm，边墩10mm。 冲击系数：按照公路桥涵设计通用规范4.3.2计算求得=0.06。 4.1内力组合计算结果 图4.1恒载+附加力+活载弯矩包络图 图4.2 恒载+附加力+活载剪力包络图 4.2持久状态极限承载能力验算 表4.1 持久状况承载能力极限

4、状态正截面抗弯验算(单位：KN.m) 位置 最大/最小 组合名称 rMu Mn 边跨跨中 最大 组合10 59554.2 72142.8 最小 组合9 -4432.9 69648.0 1#主墩墩顶 最大 组合10 -156762.0 425321.5 最小 组合9 -28 _8.1 425321.5 中跨跨中 最大 组合10 109371.6 121044.2 最小 组合9 40517.3 121044.2 2#主墩墩顶 最大 组合10 -1568 _.0 425321.5 最小 组合9 -284011.1 425321.5 最大/最小：不同荷载组合产生的截面弯矩的最大、最小值 rMu：rVd

5、(重要性系数最大弯矩组合) Mn：结构抗弯承载能力 可见，上部箱梁持久状态极限承载能力验算满足规范要求。 4.3持久状态正常使用极限状态抗裂验算 预应力混凝土受弯构件为满足正常使用极限状态，应进行正截面和斜截面抗裂验算。 正截面抗裂验算 表4.2 短期荷载效应下主梁正截面抗裂验算 (单位：Mpa) 位置 荷载组合名称 截面上端最小应力 最小应力 容许拉应力 截面下端最小应力 边跨支点 组合3 0.36 0.36 0 5.96 边跨跨中 组合3 1.94 1.94 0 7.61 1#主墩墩顶 组合3 1.92 1.92 0 9.32 中跨跨中 组合10 8.56 1.13 0 1.13 2#主墩

6、墩顶 组合3 2.07 2.07 0 9.28 注：表中正值表示压应力，负值表示拉应力。 规范强制性条款6.3.1，对于全预应力混凝土受弯构件，在短期效应组合下不允许出现拉应力。最不利状态下截面最小压应力为0.36 MPa，满足规范要求。 斜截面抗裂验算 表4.3 短期荷载效应下主梁斜截面抗裂验算 (单位：Mpa) 位置 组合名称 主拉应力值最大值 容许主拉应力 边跨支点 组合10 -0.80 -1.06 边跨跨中 组合8 -0.19 -1.06 1#主墩墩顶 组合10 -0.98 -1.06 中跨跨中 组合10 -0.06 -1.06 2#主墩墩顶 组合10 -0.96 -1.06 注：表中

7、正值表示压应力，负值表示拉应力。 最不利状况下，截面主拉应力最大值为0.98MPa，出现在主墩墩顶截面。规范规定全预应力构件主拉应力不允许超过0.4ftk=1.06MPa，满足规范要求。 4.4持久状况正截面法向压应力验算 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力。 表4.4 主梁正截面压应力验算 (单位：Mpa) 位置 组合名称 截面上端最大应力 最大压应力 容许压应力 截面下端最大应力 边跨支点 组合8 3.72 7.92 16.20 7.92 边跨跨中 组合10 10.38 10.38 16.20 2.63 1#主墩墩顶 组合10 11.54 11.5

8、4 16.20 5.31 中跨跨中 组合10 10.52 10.52 16.20 1.69 2#主墩墩顶 组合10 11.59 11.59 16.20 5.30 注：表中正值表示压应力，负值表示拉应力。 截面法向压应力 规范条款7.1.5-1，对于全预应力混凝土受弯构件，在作用标准值组合下，kc+pt0.5fck=16.20MPa，最不利状态下截面最大压应力为14.95 MPa，满足规范要求。 4.5持久状态斜截面混凝土的主压应力验算。 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段斜截面混凝土主压应力。 表4.5 主梁斜截面主压应力验算 (单位：Mpa) 位置 组合名称 主压应力值最

9、大值 容许主压应力 边跨支点 组合8 7.92 19.44 边跨跨中 组合10 10.73 19.44 1#主墩墩顶 组合10 11.54 19.44 中跨跨中 组合10 10.52 19.44 2#主墩墩顶 组合10 11.59 19.44 注：表中正值表示压应力，负值表示拉应力。 规范条款7.1.6-1，对于预应力混凝土受弯构件，在作用标准值组合下，cp0.6fck =19.44MPa。最不利活载下主压应力为14.95MPa，满足规范要求。 综上，桥梁的上部结构验算满足规范要求。 预应力混凝土连续梁桥的设计与其施工方法有着紧密的 _，不同的施工方法，在施工各阶段的内力也不同，对连续梁桥，结构设计必须考虑施工方法、施工内力与变形而施工方法的选择也应符合设计的要求。 渭河特大桥于xx年6月动工，于xx年10月竣工。建成后，将为沿线经济发展做出重要贡献，并与周围景观相协调，实现经济性和美观性的统一。 1 范立础.预应力混凝土连续梁桥M.人民交通出版社，xx 2 范立础主编.桥