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浅谈预应力混凝土连续箱梁桥设计中的问题
摘要 桥梁设计是一项综合的工程,设计过程中会遇到一些问题，如桥位选择、桥面标高的确定、确定桥梁分孔、主梁截面选择、确定墩台基础形式、墩台基础埋置深度、结构尺寸的拟定，以及有关桥梁的其他问题，如主梁截面普通钢筋及预应力钢筋的布置、桥墩、桥台和桩基的配筋设计、桥面系的布置等.
关键词 桥梁设计，预应力结构，连续箱梁桥，总体布置,结构计算
相对于简支梁桥，连续梁桥结构体系和受力特点具有明显的优势，其跨中正弯矩降低很多，同时支点出现负弯矩。混凝土材料耐久性较好，能够适应桥梁结构后期运营使用过程中产生的磨损，钢结构在使用过程中，应做好防腐措施，工程造价过高。在桥梁结构形式选择过程中，大多数设计单位会优先考虑混凝土连续箱梁桥，设计过程中遇到的问题，可以通过查阅桥梁规范，或者借鉴相似工程在设计过程中的经验取值，能够对设计具有指导作用。
1。桥梁总体布置
1。1 桥位设计
桥位的选择常与桥梁结构体系、原有或新建道路线形及周围环境等众多方面。桥位设计应能够保证原有或既定交通的正常运营，能够通过设计的洪水流量，满足通航要求，并与桥址周围的工农业、自然环境等相协调.桥位选择需要注意保护文物、保护生态环境，同时要注意尽量少占用耕地和农田，尽量做到对有意义及有价值的建筑物的保护。
桥位确定后，应进行桥孔布置。桥孔的大小和长度，应与天然状态桥下河槽或河滩流量分配相协调，并能满足泄洪排沙的要求。桥孔的布置，应该针对不同桥位进行不同的设计，河槽稳定不会扩宽或河槽不稳定时，桥孔布置需考虑以上因素.桥孔布置后桥墩的选择也应满足一定的要求，尽可能小的减小对河流的影响，充分考虑桥墩阻水的影响。
桥面标高的确定，应该根据该桥的使用要求进行选择，注意与既定道路之间的衔接。若桥面标高与既定道路高差过大，可以考虑设置引桥以克服高差.且河流通过设计水位时,须保证支座不受水流侵袭，同时还需要考虑桥墩阻水等各种因素引起的各类升高值，若桥梁结构有通航要求,还应该满足通航净空的要求。
1.2 结构形式
结构形式的确定应遵循一般原则中的安全、适用、耐久、经济、美观这五项要求，所选择的结构形式应有足够的抗力，以抵抗各种可能的作用，包括偶然作用(如船撞、台风等）及地震作用。对于城市桥梁或标志性桥梁,同时应考虑美观，结构形式应尽量新颖，尽量保证与上下游河段的现有桥梁形式不相同.结构形式应尽量降低行车过程中的颠簸，故应尽量少的设置伸缩缝。
主梁截面与墩台基础的形式需满足安全、适用、经济、耐久等要求，主梁截面的设计应进行技术经济性比较,尽量在保证安全的基础上，使桥梁的总造价降低,做到节约材料和环保.同时应考虑施工条件的影响,便于施工和缩短施工周期，仍须保证后期的检查和维修工作能够进行。
墩台形式需要综合桥梁的结构形式、桥位地质情况和施工因素进行选择,重力式桥墩主要靠自身重量来平衡外力，一般采用天然石材或者是片石混凝土进行砌筑，因此适合于桥位周围石材丰富的情况，而空心桥墩是实体墩向结构轻型化发展的一种形式。当桥墩较高时，推荐采用空心桥墩,能够减小圬工体积，利于保护环境和节约材料。桥台主要起到过渡的作用，从桥梁过渡到道路，同时又有挡土的能力，因此在设计时要充分考虑桥台背后填土对于台身的影响。轻型桥台的特点是利用本身的抗弯性能抵抗各种作用,同时大幅度减小了圬工体积。
结构尺寸的拟定应当满足现行的设计规范与技术标准，主梁截面考虑抗弯惯矩和抗扭刚度，设计为混凝土箱梁,为便于检修，设计为单箱单室。施工过程中，箱梁的底板将会产生很大的压应力，因此底板设计为变厚度板。顶板的厚度设计应满足两方面的要求，其一，考虑桥面在使用运营过程中的抗弯要求;其二,在正常使用过程中，顶板将承受负弯矩，应使预应力筋的平弯竖弯及锚固满足规范的规定。在横向布置多个支座时，可将箱梁看成连续梁,其顶板仍承受负弯矩，应设置横向预应力束。
1。3 墩台基础
墩台基础尺寸的拟定应满足抗震规范所规定的尺寸和构造要求.墩台的尺寸应根据上部结构形式、支座布置、主梁的施工方法等要求而决定，悬臂施工连续梁时，桥墩尺寸应能满足支承0#块，且能够安装挂篮.根据规范要求，墩台顶帽下应设置加强钢筋网，除此之外其余部分仅设构造钢筋即可。支座的布置应与结构体系相适应，对于连续梁桥，为保证梁体在温度和收缩徐变的影响下，尽可能的产生较小的次内力。每联设置一个双向支座，其余均设置为单向支座,由于结构体系为连续结构，不限制梁体发生的转动，故不对转角进行约束,不设固定支座。支座垫石的尺寸、钢筋布置情况，应根据上部结构自重、支座尺寸及混凝土强度等因素进行确定.支座的设计应当与结构形式相协调，同一桥墩上的几个支座，竖向或横向转动刚度应相同或相近.对于可能发生不均匀沉降的地方，考虑设置高度不同的支座，便于后期发生沉降后能有效的处理。桥墩盖梁上方应根据抗震规范设计防落梁装置,如防震挡块等，且能顺应垂直桥轴方向的移动，能在地震发生时,将该构造受到的作用全部传递至下部结构，且构造本身不发生破坏。
基础形式的选择需要结合桥位地质情况，当地质情况良好时,采用刚性或柔性扩大基础经验算强度和沉降后,满足要求即可采用，当采用扩大基础不能满足结构在强度和沉降方面的要求时,需采用桩基,桥墩及桥台基础形式可以根据地质情况作出不同设计。为保证结构的安全性，桩头均打入持力层,桩长根据实际地质情况进行设计，施工方法采用钻孔灌注桩与预制管桩相结合的方法，计算时满足m法地基系数和文克尔基本假定。
1。4 桥面附属设施
桥面系的布置，查阅了有关伸缩缝的文献。伸缩缝是在主梁不连续之处设置的装置，该装置能够满足桥梁在温度或其他荷载作用下产生的变形，能够提高行车舒适性.伸缩缝应具有良好的整体性、强度和耐久性,同时应具有良好的排水和防水性能，否则容易导致伸缩缝对应桥墩上的支座发生腐蚀及破坏，对整个结构产生影响。 其余附属设施,栏杆的选择应结合桥梁所处位置进行选择，公路桥梁栏杆的选择需具有足够的安全性、施工因素等，选择城市桥梁的栏杆形式应兼顾美观的要求。桥面铺装除防水层设置应满足规范要求外，还要考虑到在桥梁运营过程中铺装层的磨损.
2.桥梁结构设计与计算
2。1结构设计
桥梁结构设计主要进行钢筋布置与 截面验算复核。桥梁设计过程中，采用螺纹钢筋用来施加箱梁横向及竖向预应力,钢绞线主要做纵向主筋。预应力钢筋的选择应充分考虑，主梁截面形式，钢筋种类和标号等因素。同时在确定钢筋种类后，应选择与之匹配的锚具,确定适宜的张拉控制应力，然后根据钢筋截面积计算施工时的张拉控制力.在施工时控制油压表上的控制力不超过该值。主梁在自重及可变荷载的作用下，梁体发生下挠，严重时会使梁体发生开裂，危及整个结构的安全，预应力主筋的设计便是为了克服这种变形。
选择预应力钢筋时，需注意首先根据抗裂要求进行预应力钢筋面积计算，根据预应力钢筋规范选择合适的预应力钢筋规格,预应力编束根数及截面通过的束数。然后计算束界，束界的作用就是保证预应力钢筋能够提供足够的预压力，在正常使用过程中减小挠度，同时不会使梁体产生过大的预拱度，导致上缘开裂。
2.2 结构计算
结构计算主要包括以下内容：施工阶段内力计算、活载内力计算、次内力计算、短暂与持久状况下的验算、变形验算与预拱度设置、桥墩桥台、桩基设计与验算。
施工方法采用悬臂浇筑法的桥梁，在进行边跨和中跨合拢前，结构处于T构状态,故应提前在墩顶设置临时固结，防止结构变为机动体系。计算过程中,需要注意几个关键的节点：边跨合拢段采用立模现浇，当边跨合拢段混凝土没有凝固受力时,合拢段及模板重量将由支架承担；中跨合拢段混凝土未凝固前,合拢段自重、模板等质量将由带悬臂的简支梁承担；体系转换的过程中，结构恒载不重复计算;梁部剪力的计算可以按照弯矩的计算方式进行。
连续梁结构的活载内力计算和简支梁结构计算步骤相同，根据主梁截面形式不同,计算内容有所区别。箱梁截面在计算活载时，由于没有多片主梁,因此不计算荷载横向分布系数，采用偏载增大系数。计算时注意汽车荷载的选择，根据公桥通规，验算不同内容时，选择正确的荷载。连续梁设计为变截面，截面高度通过腹板高度进行调节，顶板厚度除加厚段外，其余均保持不变。梁高采用变截面时，结构内力变化情况与截面高度变化相似，内力影响线的形状将会比较复杂，建议借助桥梁电算程序进行。
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