预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥对比分析

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析一、预应力混凝土简支梁桥1、构造布置：常用跨径：20～50m之间，我国编制了后张法装配式预应力混凝土简支梁桥的标准设计，标准跨径为25m、30m、35m、40m。

主梁梁距：1.5～2.2m之间横梁布置：端横梁、中横梁（布置在跨中及四分点处）2、主要尺寸：主梁：高跨比1/15～1/25；肋厚14～16cm；横梁：中横梁3/4h，端横梁与主梁同高，宽12～20cm，可挖空；翼板：不小于1/12h，一般为变厚度。

马蹄：为了满足布置预应力束筋的要求，应T 梁的下缘做成马蹄形。

（一）主梁1、梁高：我国后张法装配式预应力混凝土简支梁的标准设计有25，30，35，40m 四种，其梁高分别为1.25～1.45，1.65～1.75，2.00，2.30m。

标准设计中高跨比值约为1/17～1/20，其主梁高度主要取决于活载标准，主梁间距可在较大范围内变化，通常其高跨比在1/15～1/25 左右。

主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。

增大梁高，只增加腹板高度，混凝土数量增加不多，但可以节省钢筋用量，往往比较经济。

2、肋厚：预应力混凝土，由于预应力和弯起束筋的作用，肋中的主拉应力较小，肋板厚度一般都由构造决定。

原则上应满足束筋保护层的要求，并力求模板简单便于浇筑。

国外对现浇梁的腹板没有预应力管道时最小厚度为200mm，仅有纵向或竖向管道的腹板需要300mm，既有纵向又有竖向管道的腹板需要380mm。

对于高度超过2400mm 的梁，这些尺寸尚应增加，以减少混凝土浇筑困难，装配式梁的腹板厚度可适当减少，但不能小于165mm。

如为先张法结构，最低值可达125mm。

我国目前所采用的值偏低，一般采用160mm，标准设计中为140~160mm，在接近梁的两端的区段内，为满足抗剪强度和预应力束筋布置锚具的需要，将肋厚逐渐扩展加厚。

（二）横梁横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右。

在支点处可与主梁同高，以利于梁体在运输和安装中的稳定性。

但如果端横隔梁高度比主梁略小一些，则对安装和维修支座是有利的。

横隔梁的肋宽常用12～20cm。

预制时做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模。

（三）翼板T 梁翼板的厚度，钢筋混凝土梁中，主要满足于桥面板承受的车辆局部荷载要求。

根据受力特点，翼缘板一般都做成变厚度的，即端部较薄，至根部（与梁肋衔接处）加厚，并不小于主梁高度的1/12。

翼缘板厚度的具体尺寸，有两种处理方法：一种是考虑翼缘板承担全部桥面上的恒载与活载，板的受力钢筋设在翼缘板内，在铺装层内只有局部的加强钢筋网，这时翼缘板做得较厚一些，端部一般取80mm；另一种是翼缘板只承担桥面铺装层的荷载、施工临时荷载以及自重，活载则由翼缘板和布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担（例如：在小跨径无中横隔板的桥上），在此情况下，端部厚度采用60mm 就够了。

目前高速公路上的桥梁及城市高架桥梁均设置防撞栏杆，根据防冲撞的要求，翼缘板端部厚度不小于200mm。

为使翼缘板和梁肋连接平顺，在截面转角处一般均应设置钝角式承托或圆角，以减少局部应力和便于脱模。

（四）马蹄在预应力混凝土T 梁的下缘，为了满足布置预应力束筋及承受张拉阶段压应力的要求，应扩大做成马蹄形。

马蹄的尺寸大小应满足预施应力各个阶段的强度要求。

个别桥由于马蹄尺寸过小，往往在施工和使用中形成水平纵向裂缝，特别是在马蹄斜坡部分，因此马蹄面积不宜过小，一般应占截面总面积的10～20％，具体尺寸建议如下：马蹄总宽度约为肋宽的2～4 倍，并注意马蹄部分（特别是斜坡区），管道保护层不宜小于60mm。

下翼缘高度加1/2 斜坡区高度约梁高（0.15～0.20）倍，斜坡宜陡于45°应注意的是：下翼缘也不宜过大、过高，这就要求将预应力束筋尽可能按二层或单层布置，将其余的束筋布置在肋板内，因为马蹄过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距。

3、配筋特点：（一）受力钢筋主钢筋（主要为预应力筋）、箍筋、横梁钢筋、翼板横向钢筋；1.预应力筋：根据结构受力配置预应力束。

2.非预应力纵受力钢筋：在预应力混凝土简支梁中，有时为了补充局部梁段内强度的不足，有时为了满足极限强度的要求，有时为了更好地分布裂缝和提高梁的韧性，可以将非预应力钢筋与预应力钢筋协同配置，这样往往能达到经济合理的效果。

3.斜筋：一般不设斜筋。

4.箍筋：预应力混凝土梁中剪应力一般较小，故按计算仅需布置少量的箍筋，但为了防止混凝土受剪时的脆性破坏，常按构造要求配置必要的箍筋，规定如下：箍筋直径不小于6mm，箍筋间距不大于25mm；马蹄中需设闭合箍筋，箍筋间距不大于150mm。

5.翼缘板横向钢筋6.横梁钢筋（二）分布钢筋架立钢筋、水平分布钢筋、支座下局部加强钢筋、锚下局部加强钢筋。

1.架立钢筋：根据构造要求布置，用来架设箍筋，以便将各种钢筋扎成骨架。

其直径依梁截面尺寸大小而定，通常采用10～14mm。

2.水平分布钢筋：由于梁的上下翼缘在横向都比腹板厚，阻碍着腹板的收缩变形，因而有可能在腹板上产生平行于轴线的裂缝，为此，需在腹板内设置防裂钢筋。

这种钢筋宜用小直径钢筋组成网格放在混凝土表面，紧贴箍筋布置。

3.锚固区的加强钢筋：在梁端锚固区应力非常集中，在锚具附近不仅有很大的压应力，还有很大的拉应力，因此，为防止锚具附近混凝土裂缝，因此，必须配置足够的钢筋予以加强。

4.支座下局部加强钢筋：提高局部承压构件的裂缝荷载和极限承载力。

4、横向连接：钢板式接头、扣环式接头、桥面板的企口铰联结。

二、预应力连续梁桥预应力混凝土连续梁桥作为超静定结构，与普通钢筋混凝土连续梁桥具有相同的受力特点。

但是由于与盈利结构能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，所以具有比钢筋混凝土连续梁桥大的多的跨越能力；另外，它可以有效地避免混凝土开裂，特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂，同时又以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、承载能力大、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

随着预应力技术的发展和不断完善，尤其是悬臂、顶推等先进施工方法的出现，使预应力混凝土连续梁桥得到更为广泛的应用。

另外，从国内外已经建成的钢桥、混凝土及预应力混凝土连续梁桥的总数来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过总数的一半以上。

常见的预应力混凝土连续梁桥：1.等跨等高度连续梁桥、2.不等跨变高度连续梁桥、3.短边跨连续梁桥、4.连续刚构桥、5.V 形桥墩连续梁桥1、力学特点及适用范围连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。

作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。

由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。

预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。

2、桥跨布置：根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。

当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.5～0.8倍。

对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。

若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。

当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。

桥跨布置还与施工方法密切相关。

长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。

等跨布置的跨径大小主要取决于经济分跨和施工的设备条件。

连续梁跨数以三跨连续梁用得最为广泛，连续梁桥连续超过五跨时的内力情况虽然与五跨时相差不大，但连续过长会造成梁端伸缩量很大，需设置大位移量的伸缩缝，因此，连续跨数一般不超过五跨。

3、主梁纵横断面形式及主要尺寸（1）预应力混凝土连续梁桥采用最多的纵断面形式是等截面及变截面形式。

等截面连续梁一般适应一下情况：①跨径一般在40～60m（国外也有达到80m的），构造简单，施工快捷。

②立面布置翼等跨径为宜，也可以不等跨径布置，边跨与中跨之比应不小于0.6，高跨比一般为1/15～1/25。

③适应于支架施工、逐跨架设施工、移动横架施工及顶推施工。

变截面梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥，梁底立面曲线可采用圆弧线、二次抛物线及折线等。

除外形高度变化外，为满足梁内各截面受力要求，还可将截面的底板、顶板和腹板改变厚度。

在孔径布置方面，边孔与中孔跨径之比一般为0.5～0.8，当边跨与中跨之比小雨0.3时，边孔桥台支座要做成拉压式，以承受负反力。

变截面梁的梁高与最大跨径之比，跨中截面一般为1/30～1/50，支点截面可选用1/15～1/20。

（1）横截面形式凝土连续梁桥的截面形式很多，一般依据梁桥的跨径、宽度、梁高、支承形式、总体布置和施工方法等发面综合确定。

目前预应力混凝土的连续梁桥的横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面。

板式截面：分为实体截面和空心截面。

矩形实体截面使用较少，曲线形整体截面使用较多，实体截面多用于中、小跨径，且多配以支架现浇施工，此时跨中板厚为（L/22～L/28），支点板厚为跨中的1.2～1.5倍；空心截面常用于跨径为15～30m的连续梁桥，板厚一般为0.8～1.2m，亦以支架现浇为主。

肋梁式截面预制方便，常用于预制架设施工，并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。

常用跨径为25～50m，梁高取1.5～2.5m。

箱形截面构造灵活，其中单箱单室桥宽小于18m，双箱单室桥宽为20m左右，单箱双室宽为25m左右，一般地，等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。

4、梁高选择（1）变截面连续梁桥连续梁桥支点截面负弯矩绝对值比跨中正弯矩大，采用变截面形式符合受力特点，同时变截面梁一般采用悬臂法施工，变高度梁与施工阶段内力相适应。

从美学观点看，变高度梁比较有韵律感。

变截面梁的梁底线形可采用折线、抛物线、圆曲线和正弦曲线等。

二次抛物线与连续梁的弯矩变化相适应，最常采用。

根据已建成桥梁的资料分析，支点梁高约为最大跨径的sHml201~151，跨中梁高H约为支点梁高的sH5.21~6.11。