连续刚构桥设计方法

连续刚构桥设计概述一、连续刚构桥的特点 作为梁桥的一种，连续梁桥有着结构刚度大、变形小；动力性能好；无伸缩缝、行车平顺的优点。而连续刚构 桥是由 T 型刚构桥演变而来的，其结构特点是梁体连续、梁墩固结。这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优 点，又保持了 T 型刚构不设支座、不需转换体系的优点.且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度,能满足大跨度 桥梁的受力要求。二、连续刚构桥的适用范围 连续刚构桥上部主梁的受力与连续梁桥基本相似；下部桥墩由于结构的整体性，温度和收缩徐变造成的内力十 分显著。因此其桥墩应该有一定的柔度.使用高强度、轻质混凝土是大跨度梁桥的发展方向之一。目前世界上已建成的连续刚构桥最大单跨为挪威斯托尔马桥(S tolma)，主跨3 0 1米，国内最大单跨为虎门 大桥辅航道桥,主跨 270 米。三、设计时需收集的基础资料 设计时应围绕桥位选择、桥墩位置、跨径、立面布置、结构体系、施工方法等因素，对桥梁建设的自然条件和 功能要求有充分的了解。1、自然条件包括(1) 地形地貌、控制物等；(2) 工程地质条件；(3) 水文条件；(4) 气象条件;(5) 地震.2、功能要求包括(1) 桥梁本身使用功能,如铁路桥梁、公路桥梁、城市桥梁、 轨道交通、人行桥等;(2) 桥下功能要求，如通车、通航等。四、桥型方案的选择 设计时应根据桥梁建设条件,结合技术可行性、施工难度、工程风险与进度、经济合理性、景观协调性等因素，进行桥型比选，确定桥梁的跨径布置。五、上部结构构造尺寸 连续刚构桥设计时,可根据工程实践统计，初步拟定构造尺寸，再进行具体计算复核.1、边、中跨跨径比一般在0.5 20. 5 8之间。当边、中跨比较小时，边跨现浇段较短，可减少边跨现浇段支架，对施工有利，但应保证各种工况下边墩处支 座不出现负反力.2、梁的截面形式 连续刚构桥多采用箱形截面,其具有良好的抗弯和抗扭性能。根据桥梁宽度,可采用单箱单室、单箱多室等截面形式。3、梁高 桥梁跨度在60米以内时，可考虑采用等截面高度,构造简单，施工快捷。超过60米时,一般采用变截面梁。梁底曲线以往多采用2次抛物线，为改善L/4L/8范围的底板混凝土应力,部分桥梁采用1.51。8次抛物线，取 得了不错的效果.箱梁根部梁高与主跨比可选用1/1 51 /20，大部分在1 /18。跨中梁高与主跨比可选用1 /50 1 /60。4、板厚(1) 顶板 箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵横向预应力钢筋的要求。顶板参考尺寸腹板间距(m)3. 55。07.0顶板厚度（mm）1 802 002002 5 028 0 300（2） 底板箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部。根部底板厚度可按根部梁高的1/101/12,跨中底板厚度 根据底板弯矩及预应力钢筋的配置要求确定，一般为2002 80mm。（3）腹板腹板厚度根据预应力钢筋的布置要求和抗剪要求确定.一般在350800mm之间。按桥规JTG D622004中对受弯构件的抗剪验算规定，腹板厚度需同时满足以下要求丫 V 0.51 X10-3 fbh（腹板截面尺寸的要求）0 dcu ,k 0y V 0。5ftk的区段，按照下列公式计算箍筋间距（S）:o f A PS sksv-v b btpC. 挠度要求结构的挠度验算是为了保证结构具有一定的刚度，使它在使用过程中不致因变形太大而造成不良后果。 验算时应根据桥规P63的6. 5条进行验算和设置预拱度。短暂状况时，即施工阶段，除强度验算外,还应按桥规P69的7.2条进行相应应力验算。偶然状况时，仅需按要求作强度验算。6、桥面板计算根据桥规P14的4。1条进行验算，或采用程序建模计算。7、横梁计算(1) 恒载： 根据纵向计算的恒载支座反力，按照箱梁横断面面积的大小分配到横梁的各单元，采用均布荷载或梯形荷载来 模拟。(2) 活载： 根据纵向计算得到的活载反力，折算到一列车在该横梁处的荷载效应,在横梁宽度范围布置可能的车道数进行 计算比较，选择最大荷载效应的车道数作为控制荷载进行计算。8、支座及锚下局部承压验算支座根据桥规P79的8.4条进行验算，锚下根据桥规P47的5.7条进行验算.九、构造规定完成结构计算后开始进行设计图的绘制时，应根据桥规P90的第9章构造规定的相关内容，逐条核实确认是否满足规范要求.1、 保护层厚度钢筋保护层按照桥规的P9 0的9.1. 1条执行.序号构件类型环境条件IIIIII、W1基础、桩基承台(1)基坑底面有垫层或侧面有模板405 060(受力钢筋)(2)基坑底面无垫层或侧面无模板6075852墩台身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑(受力 主筋)1 3040453人行道构件、栏杆(受力主筋)2025304箍筋2025305缘石、中央分隔带、护拦等行车道构件3040456收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋1 52025桥规P102的9。4。8条还规定了外形呈曲线的预应力构件的管道最小混凝土保护层厚度的计算方法, 设计时应注意验算是否符合其规定。2、锚固长度钢筋的最小锚固长度应根据钢筋种类和混凝土强度等级，按照桥规P90的9. 1. 4条确定。3、最小配筋率等 各构件除应按计算受力要求配置钢筋外，还应按构造要求,满足最小配筋率、钢筋直径和间距、配筋形式的规定。(1) 桥规P9 4的9 .1.12条规定的纵向受力钢筋的最小配筋率要求；(2) 桥规P98的9 .3.6条规定的底板构造钢筋的面积等要求；(3) 桥规P 100的9. 3。13条规定的箍筋的配置要求；(4) 桥规P10 2的9.4. 1条规定的配筋要求。 以上条文应重点核查，对规范中其他要求也应严格遵照执行.预应力箱梁构造配筋参考,以计算要求和规范构造要求为准顶板纵向上层构造钢筋 1 61 5 0顶板纵向下层构造钢筋 121 50顶板横向上层钢筋1 5 0直径根据计算确定，满足规范JTGD62-2 0 04 中 9.1. 12 规定顶板横向下层钢筋150底板纵向上层构造钢筋 121 5 0底板纵向下层构造钢筋 16 1 50底板横向上层构造钢筋 1 21 50底板横向下层构造钢筋 1 6150腹板内、外侧纵向钢构造筋 16150箱梁倒角钢筋 1 615 0腹板箍筋在桥梁各桥支点两侧1.5倍梁高范围内箍筋采用16100,其余范围采用16150。十、 连续刚构桥的常见问题及设计上的控制措施根据国内外已经修建的大跨度连续刚构桥的统计资料,常见的问题有:1 、 主跨跨中下挠 由于目前大跨度箱梁桥采用的截面呈轻型化趋势,板件越来越薄,使用的混凝土强度等级越来越高,必然带来 徐变影响越来越大的问题。在设计时应充分估计徐变的影响程度及其长期性,采取适当措施加以控制:(1) 控制预应力加载龄期，最好控制在7天以上；(2) 控制预应力施工环节,减少预应力损失,建立足够的有效预应力;(3) 主跨合龙前在两悬臂端施加水平顶推力，不仅有利于内力分配，也可减小跨中下挠。(4) 适当增大预拱度值,根据相关经验可按主跨的1/1500增加。2、 箱梁梁体裂缝(1) 腹板斜裂缝,即主拉应力裂缝减少腹部斜裂缝的方法有:A. 控制腹板主拉应力值，尽量能比规范要求的富裕1MPa以上；B. 施工过程中控制挂篮的刚度,避免浇筑时变形过大；C. 重视并正确计算温度梯度效应。(2) 顶底板纵向裂缝纵向裂缝产生的原因有:A. 混凝土收缩。由于各节段混凝土龄期的不同产生收缩差,可能出现纵向裂缝。设计时应注意要求各节段浇 筑时间间隔不能太长，截面配筋要考虑收缩差的影响；B. 预应力管道的偏差。当布置有横向预应力时,若预应力管道位置偏差较大，易在顶板下缘出现纵向裂缝；C. 横向支座的布置.横向支座布置时,应避免设置两个固定支座，否则在温度、收缩等影响下易出现裂缝；D. 超载。箱梁的横向弯矩受活载的影响较大，因超载而使轴重超过规范时，易在顶板下缘出现纵向裂缝。十一、常见构造设计参考图1 、 箱梁断面配筋2、 锚槽、锚块配