简支变连续箱梁上部结构设计

文章编号：1009-6825（2012）34-0200-03
简支变连续箱梁上部结构设计
收稿日期：2012-09-24作者简介：廖宜波（1979-），男，工程师
廖宜波
（山西省交通规划勘察设计院，山西太原030012）
摘
要：以3-30m 预应力混凝土简支变连续箱梁为例，对简支变连续箱梁的计算分析和设计要点做了较为详细的阐述，并总结了
设计中需要注意的问题，
从而使设计更加完善。

关键词：简支变连续，体系转换，箱梁，设计中图分类号：U442．5
文献标识码：A
1概述
简支变连续是公路桥梁施工中较为常见的一种方法。

一般
先架设预制主梁，
形成简支状态，然后再将主梁在墩顶形成整体，最终形成连续梁体系，由简支梁转换为连续梁的这一过程即为
“体系转换”。

简支变连续施工方法采用简支梁的施工工艺，却达到了建造连续梁的目的。

它具有以下特点：
1）结构受力性能好，建筑高度小，配筋少，外形美观；2）施工方法简单，实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化，施工质量容易控制，上下部能够同时施工，从而在很大程度上缩短了工期；3）伸缩缝少，行车舒适且经济合理，并兼备简支梁和连续梁桥的优点。

某桥根据现场实际情况，设计中采用3-30m 简支变连续箱梁结构形式。

该桥桥宽24．5m ，采用双幅布置，单幅桥横向采用4片小箱梁，箱梁之间采用18cm 厚的现浇湿接缝联接。

箱梁高度为1．6m ，每片小箱梁之间横向湿接缝宽0．5m ，桥面横坡采用2%的双向坡（见图1 图3）。

50/210cm 厚沥青混凝土桥面铺装
防水层
10cm 厚C50混凝土铺装18cm 厚横向湿接缝
160
165
290
290/2
290/2
290
165
路
线中心线
50
50/2×2
55050
1200
550
50
预制箱梁
预制箱梁18
16
预制
横梁
预制横梁图1标准横断面布置（单位：cm ）
图2中梁标准横断面（单位：cm ）
17.519.2
33.3100/2100/234.218.317.5
133.3
157.6
6.3
1825
18
18
136.7
162.4
7.7
18
120
120
2%
18
18
15×7.315×6.7
25
414
1
Ｒ=5
图3边梁标准横断面（单位：cm ）
81.733.3100/2100/2
34.218.317.5
133.3
156.7
5.4
18
25
18
18
136.7
162.4
7.7
18
120
165
2%
18
18
15×7.315×6.7
25
414
1
Ｒ=5
滴水槽
2技术标准及主要材料2．1
技术标准
1）公路等级：双向六车道高速公路；2）设计荷载：公路—
Ⅰ级；3）桥面宽度：0．5m 防撞墙+11m 行车道+0．5m 防撞墙+0．5m 中央分隔带+0．5m 防撞墙+11m 行车道+0．5m 防撞墙，全桥宽24．5m ；4）设计安全等级：一级；5）环境类别：Ⅱ类。

2．2主要材料
1）桥梁预制、现浇及封锚混凝土均采用C50混凝土；2）普通
钢筋：采用符合国家有关最新标准的热轧R235，
HRB335钢筋；3）预应力钢绞线：采用符合GB /T 5224-2003的270级高强低松弛预应力钢绞线，钢绞线直径为15．2mm ，面积为139mm 2
，
f pk =1860MPa ，弹性模量E p =1．95ˑ105
MPa 。

3计算依据
1）箱梁计算参照JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范和
JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的
相关规定进行计算。

2）按照定型设计技术要求进行计算，具体内容如下：温度效
应：整体温差，升温30ħ，降温20ħ，温度梯度按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4．3．10条相关规定进行计算。

基础变
位：1号墩考虑5mm 的竖向位移。

预应力计算时参数选用：预应力钢筋与管道内壁的摩阻系数μ取0．25，管道偏差系数K 取0．0015，张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值Δl 采用12mm 。

3）收缩徐变：收缩徐变时间取为10年，即3650d 。

4）活载横向分布系数采用刚接梁法进行计算。

保守考虑，边梁和中梁结构计算时采用较大的一个横向分布系数进行取值。

主梁活载横向分布系数确定后，将活载乘以相应的横向分布系数后，在主梁内力影响线上最不利布载，考虑冲击系数，即可求得主梁最大活载内力。

·
002·第38卷第34期2012年12月
山西
建筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol．38No．34Dec．2012
4结构计算
本文以3-30m 一联小箱梁为例，使用“桥梁博士3．1．0”计算
软件对中梁建立计算模型，进行结构计算。

模型共建立了66个单元，67个节点，其中2号、23号、45号、66号节点为支座节点，计算模型见图4。

图4
计算模型
简支变连续的过程是一个体系转换的过程，由一个静定结构
体系转变为一个超静定结构体系，
计算分析中必须依据具体的施工过程来检验每一施工阶段结构的安全性。

计算时候主要考虑
施工阶段和正常使用极限状态的结构应力是否满足规范要求，以及承载能力极限状态的结构强度是否满足规范要求。

结构计算时，施工阶段划分如下：
第1施工阶段：安装预制主梁，张拉正弯矩钢绞线，并压注水泥浆、封锚，同时设置临时支座并安装好支座，使主梁形成简支状态。

第2施工阶段：在日温最低时浇筑第一孔与第二孔及第二孔与第三孔主梁之间的连续段混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩钢绞线，并压注水泥浆。

并拆除临时支座，进行体系转换，最终形成三跨连续梁。

第3施工阶段：桥面铺装及护栏施工。

首先，我们来看施工阶段应力是否能满足规范要求（见图5 图7）。

图5第1施工阶段截面正应力
12.8
10.5
1.6
3.1
8.17.1
3.8
4.8 2.5
9.3
7.18.1
3.9
4.8
1.6 3.1
10.5
12.8图6
第2施工阶段截面正应力
3.3
1.0
0.9
13.6
13.510.1
7.89.0
11.9
9.07.70.6
8.0
12.2
8.0
12.0
0.9
1.1
3.3
10.1
13.4
13.7
图7第3施工阶段截面正应力
3.5
2.4
10.7
1.4
10.7
2.4
3.5
11.5
9.7
9.5
10.7
9.5
11.5
9.7
从以上计算结果可以看出：
1）各施工阶段主梁截面上下缘均未出现拉应力。

2）最大压应力满足JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（以下简称
“规范”）第7．2．8条的规定。

σt
cc =13．7MPa ≤0．7f ck '=0．7ˑ32．4=22．7MPa 。

其次，我们再来看使用阶段应力是否能满足规范要求（见图8
图12）。

图8长期效应组合截面正应力
4.02.98.1
9.8
8.0
6.88.06.08.8
7.02.33.69.7
10.511.410.69.810.611.310.6
4.02.98.19.8
8.06.87.9
5.9图9短期效应组合截面正应力
9.8
2.02.67.99.0
3.17.11
4.611.54.32.89.2
9.7
0.81.57.49.29.0
3.17.11
4.6
11.64.4
2.8
10.0
2.02.57.9图10标准组合截面最大正应力
10.1
15.815.1
15.215.7
10.1
10.3
13.2
10.3
从以上计算结果可以看出：1）长期效应组合下，主梁上下缘均未出现拉应力，满足规范6．3．1条的规定。

图11短期效应组合截面最大主拉应力
-0.8
-0.1
-0.4
-0.9-0.1
-0.4
图12标准组合截面最大主压应力
10.3
15.815.1
10.7
15.215.7
10.3
2）短期效应组合下，主梁上下缘均未出现拉应力，满足规范6．3．1条的规定。

3）标准组合下，主梁上下缘最大正应力满足规范7．1．5条的规定。

σkc +σpt =15．8MPa ≤0．5f ck =0．5ˑ32．4=16．2MPa 。

4）短期效应组合下，主梁最大主拉应力满足规范6．3．1条的规定。

σtp =0．9MPa ≤0．4f tk =0．4ˑ2．65=1．06MPa 。

5）标准组合下，主梁最大主压应力满足规范7．1．6条的规定。

σcp =15．8MPa ≤0．6f ck ≤0．6ˑ32．4=19．4MPa 。

最后，看主梁抗力能否满足规范要求（见图13，图14）。

图13
承载能力极限组合1
截面最大抗力及其对应内力
图14承载能力极限组合1
截面最小抗力及其对应内力
从以上计算结果可以看出，主梁抗力也能满足规范要求。

5
需要注意的问题
由于简支变连续梁桥在施工过程中存在体系转换，那么必须依据具体的施工过程来分析结构的受力，而且在浇筑两孔主梁之间的连续段混凝土前应该先释放开临时支座的水平约束，必须保证将要连续的两孔主梁的边界条件只有一个是固定支座，以保证转完连续的体系中没有预存轴力。

简支变连续梁桥边跨比中跨受力要大，边跨配筋需加大，应有
·
102·第38卷第34期2012年12月
廖宜波：简支变连续箱梁上部结构设计
文章编号：1009-6825（2012）34-0202-02
桥梁混凝土防撞护栏精细化施工技术探讨
收稿日期：2012-09-10作者简介：何学锋（1976-），男，工程师
何学锋
（山西远方路桥集团有限责任公司，山西大同037006）
摘
要：结合繁大高速公路桥梁施工实践，针对桥梁混凝土防撞护栏精细化施工技术进行了探讨，分别阐述了钢筋绑扎，模板拼
装，
混凝土拌和及浇筑等关键工序操作要点和施工要求，从而得出桥梁混凝土护栏精细化施工流程。

关键词：桥梁，混凝土防撞护栏，精细化施工，施工技术
中图分类号：U443．7
文献标识码：A
0引言
防撞护栏的造型是否美观将直接影响桥梁成品的外观形象，因为它是桥梁通车后司乘人员直接可见的外露工程。

能否保证防撞护栏的内在质量及外形美观将直接体现施工单位的技术管理水平。

通过繁大高速公路桥梁实际施工经验探讨了混凝土防撞护栏精细化施工技术，有效解决了混凝土护栏表面易产生气泡、外表线条不顺直等缺陷。

1桥梁混凝土防撞护栏施工前准备工作1．1
防撞护栏钢筋绑扎及预埋件安装
防撞护栏的内外缘线由测量人员按每4m 一个点定位，工人先将这些点顺桥向用墨线连结起来，将该点处防撞墙钢筋按高程焊接定位，将每4m 点的防撞墙钢筋用线绳连接起来，防撞墙钢筋即按此线轮廓焊接定位。

防撞护栏预埋件一般为泄水管，泄水管按规定角度及位置放置，用Φ12定位钢筋焊接至桥面铺装钢筋上定位。

断缝处采用浸透沥青的松木板填充，制成与防撞墙相同截面的形状，待防撞墙模板合龙后夹紧。

预埋件安装要求位置准
确，
安装牢固，防止浇筑混凝土时移位。

1．2模板选用及试拼装
防撞护栏模板采用5mm 厚以上的钢板加工成定型模板，每节长2m ，确保其刚度及平整度，表面平整度控制在1mm 以内，运输和安装过程严禁磕碰。

在模板支护前，技术人员按照已测量好的线形在抹好的砂浆底座上弹出模板内外侧的边线，以利于支模，同时要确保模板的牢固防止变形，护栏模板之间的间隙采用密封
胶带粘贴好以防止漏浆。

护栏拼装前要在钢护栏内侧模板马蹄位置以下粘贴透水模板布，其余部分可粘贴PVC 板，此步骤是精细化施工的关键技术。

混凝土透水模板布是一种应用于建筑工程的新型建筑材料，它不仅能消除混凝土表面的气泡、砂线、砂斑等混凝土质量通病，从而使混凝土形成致密表面，提高混凝土表观质量；而且能进一步提高混凝土性能，改善混凝土耐久性，提高混凝土耐磨性、抗冻性和表面抗拉强度。

粘贴前要注意把钢模板表面打磨干净，保证完全
没有油迹及锈迹，
然后在模板表面刷一层万能胶，胶应涂刷均匀，不出现胶液堆积或空白。

透水模板布粘贴模板上时，由中心向四
周推，羊毛状的一边必须朝着模板，粘贴好模板布的模板在施工前要用薄铁皮板覆盖，防止施工中的各种污染和破坏透水模板布的表面效果。

PVC 板粘贴时从一头向另一头纵向粘贴，避免PVC 板凹凸不平或内部残留气泡，
PVC 板四周必须粘贴牢固不留缝隙。

PVC 板间接缝要平整，
紧密，规则。

模板拼接缝及PVC 板与透水模板布连接缝要纵横成线，避免出现错缝现象。

模板之间采用海绵胶条以防漏浆，
模板之间的错台不超过1mm 。

1．3
模板正式安装
进行平面放样，在梁板上标出护栏的平面位置：全面测量梁
板纵向标高，纵向间隔5m 检测一点，根据测量结果将外侧模板底线用墨线弹在梁板外侧。

外侧模板放置于钢筋上。

在墨线下侧每隔50cm 100cm 打孔，每孔打入一30cm 长直径16櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
的螺别于中跨配筋。

墩顶负弯矩必须严格按照设计要求进行张拉，张拉时混凝土实际强度不小于设计强度的95%，采用强度与弹性模量双控。

控制混凝土凝期的时间，以减少混凝土收缩徐变的影响。

墩顶负弯矩区合龙顶板束的张拉应按照先边跨后中跨的顺序，两侧对称张拉。

湿接缝也是简支变连续梁桥设计的一个重点。

由于湿接缝
是在梁体纵向形成连续梁后浇筑的，
此部分新老混凝土结合最易成为结构的薄弱环节，新老混凝土强度必须达到一致连成整体，所以湿接头部位新老混凝土凿毛相当重要，接头混凝土养护工作也必须重点注意。

6
结语
简支变连续梁桥施工工艺简单，质量可靠，可以有效地改善桥梁行车的舒适性、平稳性，有利于高速行车。

该桥已于2007年顺利施工完成，现阶段情况良好。

参考文献：
［1］JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
规范［
S ］．［2］JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范［
S ］．Top structure design of simply-supported continuous box girder
LIAO Yi-bo
（Shanxi Institute of Communication Planning ＆Survey ，Taiyuan 030012，China ）
Abstract ：Taking 3-30m prestressed concrete simply-supported continuous box girder as an example ，the paper specifically describes its calcula-tion analysis and design points ，and summarizes matters needing attention in design ，so as to perfect the design．Key words ：simply-supported integrity ，system transform ，box girder ，design
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202·第38卷第34期2012年12月
山西
建筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol．38No．34Dec．2012。