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（45 75 45）m预应力混凝土连续梁桥上部结构设计

摘 要：分析预应力混凝土梁桥的特点，研究国内外预应力混凝土连续梁桥的发展历程，列举出预应力混凝土连续梁桥的优点和缺点，简单表述未来混凝土连续梁桥的发展趋势。

关键词：预应力 连续梁桥 发展趋势

1 预应力混凝土连续梁桥发展综述

本设计中，设计桥梁为某城市桥梁，采用预应力混凝土连续梁结构，拟定分跨为（45 75 45）米，双向两车道，桥面宽度 1 8 m （0.75m 栏杆＋2times;7.5m行车道 1.5m中间护栏 0.75m 栏杆），主梁形式为连续箱梁（简支T梁）。荷载等级：公路-I级。预应力混凝土是针对普通钢筋混凝土容易受拉开裂的缺陷而发展起来的新 材料。西欧和北美的学者几乎花了半个世纪的实践来研究，但都由于采用了低强度钢材，施加的预压应力太低、损失率太高而未获得成功。直到1982年由法国工程师弗来西奈采用高强度混凝土，才获成功，成为预应力混凝土的发明人。由于当时正处于二战前夕，所以研究进展缓慢。直到1945年二战结束后，尽管预应力混凝土技术和理论并不完善，但依旧投入到桥梁以及工厂等建设中，开始使用。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 150m 以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。预应力混凝土结构的箱梁分为预制箱梁和现浇箱梁。预应力箱梁就是在箱梁施加一个预压应力以抵消箱梁的自重产生的荷载，提高箱梁的承载能力。箱梁内部为空心状，上部两侧有翼缘。在独立场地预制的箱梁结合架桥机可在下部工程完成后进行架设，可加速工程进度、节约工期；现浇箱梁多用于大型连续桥梁。

2 国内外预应力梁桥的发展历程

自二战结束后，西方国家为了加速经济的发展来掩盖战争带来的经济创伤，预应力桥梁开始建设并投入使用，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用， 从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国预应力混凝土连续梁桥在70年代首次应用于城市桥梁工程，几十年来，发展极为迅速，已成为我国顶应力混提土大跨径桥染的主要桥型之一，并已掌握各种先进的施工方法。建立四通八达的交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济有着重要的用。而桥梁在交通运输中有着不可撼动的地位。近几年，国家对桥梁的平稳性、以及舒适性提出了更高的要求，因此混凝土连续梁桥成为了建设道路的不二之选。

表 2-1 国内部分已建成的大跨径预应力混凝土梁桥

表 2-2 国外部分已建成的大跨径预应力混凝土梁桥

3 预应力混凝土连续梁桥设计规范

由于普通钢筋混凝土结构在承受弯矩作用下,受拉区混凝土容易开裂,结构自重大,跨越能力小。为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生。由于采用了高强度钢材和高强度混凝土,有效的减小了结构截面尺寸、降低了结构自重、防止开裂和减少挠度都十分有效,尤其是现代预应力技术的成熟,推动了大跨度桥梁的快速发展。在设计时遵循以下设计规范：

（1）中华人民共和国交通部标准. 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60—2015）.人民交通出版社，2015.

（2）中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG3362— 2018）.人民交通出版社，2018.

（3）中华人民共和国交通部标准.公路桥涵地基与基础设计规范 （J TG D63—2007）.人民交通出版社，2007.

（4）中华人民共和国交通部标准.公路钢结构桥梁设计规范（ JTG D64—2015）.人民交通出版社，2015.

（5）中华人民共和国交通部标准.公路桥涵施工技术规范（ JTG/T F50—2011）.人民交通出版社，2011.

（6）中华人民共和国交通部标准.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）.人民交通出版社，2005.

4 预应力混凝土连续梁桥常用设计软件

在桥梁的设计过程中，为了保证结构的安全性，我们需要借助一些专业桥梁设计软件进行结构的设计与分析计算。现在常用的桥梁设计软件有：1、MIDAS 2、ANSYS 3、桥梁博士等软件。本次课程设计主要运用MIDAS软件。

5 预应力混凝土连续梁桥常用施工技术

5.1 就地浇筑施工法

桥梁施工的就地浇筑法，简单地说，就是在桥位处搭设支架，在支架模板上安装钢筋和浇筑混凝土，达到强度后拆除模板、支架的施工方法。就地浇施工法的特点如下：

（1）就地浇筑法无需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好；整体施工的桥梁，在施工中无体系转换的问题，整个桥梁施工过程中，主梁处于无应力状态，使有支架的就地浇筑施工成为最简单、最可靠的施工方法.

（2）就地浇筑法是桥梁施工队伍中最广泛使用的桥梁施工方法，可适用于除吊桥以外的各种桥型。

（3）就地浇筑法的支架搭设取材广泛，支架资源丰富而不贵，一次性投入少，在同等条件下， 搭设支架就地浇筑法往往是最经济的施工方法。

5.2 预制简支一连续施工法

按简支板布筋预制空心板（后张法）→设临时支座并安装梁板（落板）→ 安装永久性支座及安装现浇段底模→按现浇段钢筋构造图绑扎钢筋、纵向钢筋按设计要求连接→安装预应力束波纹管→立现浇段侧模→浇注现浇段砼（砼需加高效减水剂，采用微膨胀水泥，振捣密实）→待现浇砼强度达到100％设计强度后，张拉预应力连续束→孔道压浆→拆除临时支座→ 进行板的横向联接→铺设桥面钢筋网（纵向钢 筋连续通过现浇段）→浇注桥面砼→摊铺沥青砼。

预制简支一连续施工具有以下优点：（1）具有刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适等优点；

（2）简支梁的预应力钢束在工厂进行张拉，而负弯矩区的预应力钢束布置及张拉均在主梁上进行，仅需吊装设备起吊主梁，减少了施工设备，又能避免张拉预应力钢束造成地面上的障碍；（3）预制梁能采用标准构件，进行工厂化统一生产和管理，有利于技术操作，节省了施工时间，缩短工期，提高经济效益。

5.3 悬臂施工法

悬臂施工法是指在桥墩两侧设置工作平台，平衡地逐段向跨中悬臂浇筑或拼装梁段，直至桥跨结构合龙的施工方法。可分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类， 其工作原理均可用工作平台移位（挂篮或吊机）、施工梁段就位（浇筑或拼装）和施工梁段联结（强拉预应力）等三个主要工作环节来说明。悬臂施工法具有许多突出的优点，可以不用或少用支架，施工时不影响通航或桥下交通，并适用于变截面桥梁结构的施工，对于墩顶承受负弯矩的桥梁.施工时的受力状态与建成后的受力状态基本一致，因而可减少或节省施工用材。

5.3.1 悬臂拼装法及悬臂浇筑法

悬臂浇筑法（简称悬浇）适用于大跨径的预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、T 型刚构桥、连续刚构桥等结构。其施工特点是无须建立落地支架，无须大型起重与运输机具，主要设备是一对能行走的挂。挂篮可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋，立模，浇筑混凝土，预施应力都在挂篮上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一对梁段施工，如此循序前进，直至悬臂梁段浇筑完成。悬浇施工方法特别适合于宽深河流和山谷，施工期水位变化频繁不宜水上作业河流，以及通航频繁且施工时需留有较大净空等河流上桥梁的施工。但悬臂浇筑法在施工中也有不足：梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。

悬臂拼装法的特点：

（1）梁体的预制可与桥梁下部构造施工同时进行，平行作业缩短了建桥周期。

（2）预制梁的混凝土龄期比悬浇法的长，从而减少了悬拼成梁后混凝土的收缩和徐变。

（3）预制场或工厂化的梁段预制生产利于整体施工的质量控制。

5.4 顶推施工法

顶推施工法是指梁体在桥台背后路堤上逐段浇筑或拼装，并用顶推装置纵滑移装置而就位的施工方法。顶推施工法的工向顶推，使梁体通过各墩顶临时作原理可以用周期操作的三个主要环节来描述，即桥台背后固定场地上浇筑或拼装混凝土梁段，张拉永久性和临时性预应力钢筋， 借助设置在紧靠梁段预场地的桥台上或支架上梁底处的顶推装置和设置在各个桥墩支座或临时支墩上的滑移装置将梁体逐段顶进。

采用顶推法施工的缺点是：

（1）不适应多跨变高粱，曲率变化的曲线和竖向曲率大的桥梁。

（2）受顶推悬臂弯矩的限制，顶推跨径大于70-80m。不经济。

（3）顶推过程中的反复应力使梁高取值大，临时束多，张拉工序繁琐。

（4）随着桥长的增大，施工进度缓慢。

6 预应力混凝土连续梁桥的主要优点

预应力混凝土连续梁桥具有一系列优点。连续梁桥是一种常见的结构体系。它具有变形小， 结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，养护简单等优点。连续梁桥可以说是现代技术比较成熟的一种桥型，特别是高速路的发展使连续梁桥达到了最广泛的应用。它与简支梁桥在结构上的不同之处是：简支梁桥以跨为单位，各跨梁在支点上断开；而连续梁桥则是由若干跨梁组成一联，再由一联或多联组成整桥，各跨梁在支点上连续通过。这种桥可以减少施工时间，而且可以充分利用机器化，可以提高工作效率，而且质量也可以提高，由于是预应力，可以有效发挥材料的性能，充分利用资源，而且可以增加桥梁的有效跨径。

7 预应力混凝土连续梁桥发展趋势

预应力的概念现已逐步为工程师们所接受，已开始在一些大跨预应力混凝土梁式桥上应用，井已有明显的成效。其主要原因是增设非预应力钢筋降低预应力值能较大地改善结构的使用性能。随着预应力技术的不断发展，人们对桥梁的认知不在局限于它的实用性，开始更多的考虑桥梁的美 观性、经济性、以及人性化。未来生活中，高强度轻质混凝土材料势必成为桥梁建设的主打材料。而预应力技术也将是世界桥梁发展史的重要里程碑。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通部标准. 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60—2015）.人民交通出版社， 2015.

[2] 《中国公路学报》编辑部.中国桥梁工程学术研究综述·2014[J].中国公路学报,2014,27（05）： 1-96.

[3] 李国平，预应力混凝土结构设计原理[M].北京：人民交通出版社,2000.

[4] 中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG3362— 2018）.人民交通出版社，2018.

[5] 郑益民,赵永平.桥梁工程CAD[M].北京：清华大学出版社,北京交通大学出版社,2006.

[6] 彭大文.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社,2007.

[7] 王武勤.桥梁工程技术发展与展望[J].施工技术,2018,47（06）：103-108.

[8] 吴宗林.预应力技术在桥梁工程施工中的应用[J].科技创新与应用,2018（30）：177-178.

[9] 公路工程技术标准（JTGB01-2003）[S].北京：人民交通出版社,2003.

[10] 闫志刚.钢筋混凝土及预应力混凝土简支桥梁结构设计[M].北京：机械工业出版社,2008.

[11] 周俊龙,王婧,杨俊,石庆成.基于数据挖掘的大跨度桥梁设计、施工技术文献计量学分析[J].天津建设科技,2017,27（06）：53-55.

资料编号：[249118]

（45 75 45）m预应力混凝土连续梁桥上部结构设计

摘 要：分析预应力混凝土梁桥的特点，研究国内外预应力混凝土连续梁桥的发展历程，列举出预应力混凝土连续梁桥的优点和缺点，简单表述未来混凝土连续梁桥的发展趋势。

关键词：预应力 连续梁桥 发展趋势

1 预应力混凝土连续梁桥发展综述

本设计中，设计桥梁为某城市桥梁，采用预应力混凝土连续梁结构，拟定分跨为（45 75 45）米，双向两车道，桥面宽度 1 8 m （0.75m 栏杆＋2times;7.5m行车道 1.5m中间护栏 0.75m 栏杆），主梁形式为连续箱梁（简支T梁）。荷载等级：公路-I级。预应力混凝土是针对普通钢筋混凝土容易受拉开裂的缺陷而发展起来的新 材料。西欧和北美的学者几乎花了半个世纪的实践来研究，但都由于采用了低强度钢材，施加的预压应力太低、损失率太高而未获得成功。直到1982年由法国工程师弗来西奈采用高强度混凝土，才获成功，成为预应力混凝土的发明人。由于当时正处于二战前夕，所以研究进展缓慢。直到1945年二战结束后，尽管预应力混凝土技术和理论并不完善，但依旧投入到桥梁以及工厂等建设中，开始使用。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 150m 以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。预应力混凝土结构的箱梁分为预制箱梁和现浇箱梁。预应力箱梁就是在箱梁施加一个预压应力以抵消箱梁的自重产生的荷载，提高箱梁的承载能力。箱梁内部为空心状，上部两侧有翼缘。在独立场地预制的箱梁结合架桥机可在下部工程完成后进行架设，可加速工程进度、节约工期；现浇箱梁多用于大型连续桥梁。

2 国内外预应力梁桥的发展历程

自二战结束后，西方国家为了加速经济的发展来掩盖战争带来的经济创伤，预应力桥梁开始建设并投入使用，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用， 从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国预应力混凝土连续梁桥在70年代首次应用于城市桥梁工程，几十年来，发展极为迅速，已成为我国顶应力混提土大跨径桥染的主要桥型之一，并已掌握各种先进的施工方法。建立四通八达的交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济有着重要的用。而桥梁在交通运输中有着不可撼动的地位。近几年，国家对桥梁的平稳性、以及舒适性提出了更高的要求，因此混凝土连续梁桥成为了建设道路的不二之选。

表 2-1 国内部分已建成的大跨径预应力混凝土梁桥

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