预应力混凝土j简支梁、连续梁、刚架桥的对比

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥设计构造特点对比分析

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预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来，从理论，材料，工艺到土建工程中的应用，都取得了巨大的发展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟，突破了混凝土不能受拉与开裂的约束，大大扩展了它的应用范围。

从1976 年以后,我国预应力混凝土桥梁发展很快, 无论在桥型、跨度以及施工方法与技术方面的发展都是十分突出的。有不少预应力混凝土桥梁的修建技术已赶上国际水平, 获得了国际声誉。

桥梁建设的发展与经济发展是息息相关的, 随着我国现代化建设事业的不断发展, 必然需要修建大量的桥梁来满足交通运输的需要。本文则主要对预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥进行简单的分析与比较。

1.预应力混凝土简介 (1)

2.预应力混凝土简支梁桥 (1)

.构造布置 (2)

截面效率指标 (3)

主梁高度 (5)

配筋特点 (5)

3.预应力混凝土连续梁桥 (11)

结构特点 (11)

构造布置 (11)

梁高的选择 (12)

截面形式 (13)

横隔板设置 (16)

预应力钢筋构造 (17)

合拢段结构 (19)

4.预应力混凝土刚架桥 (20)

结构特点 (20)

结构类型 (21)

构造特点 (22)

5.设计构造特点对比分析 (25)

1. 预应力混凝土

(Prestressed Concrete)

定义：预应力混凝土是为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土使用荷载作用前，通过张拉预应力筋对混凝土施加预加力（或预加应力），抵消或减小使用荷载作用的混凝土。

分类：预应力混凝土按其工艺分为:先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土；按预应力钢筋与混凝土的粘结状态分为:有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土；按施加预应力大小的程度分为:全预应力混凝土和部分预应力混凝土；按施工方法分为:预制预应力混凝土和现浇预应力混凝土及组合预应力混凝土。

特点：预应力混凝土能有效地利用高强度钢材，提高结构的抗裂度、刚度和耐久性，无需预留孔道，也不必灌浆、施工简便，结构自重轻，能用于大跨度结构，减小构件的截面尺寸，节省材料，与钢筋混凝土相比可节省钢材30%～40%。但是预应力混凝土增加了施工难度，需要优质高强钢材和高精度的锚具，以及专用的施工设备和机具，工艺较复杂，操作要求严格，技术要求高。

2．预应力混凝土简支梁桥

(Prestressed Concrete Simply Supported Beam Bridge)

预应力混凝土结构以其良好的实用性被广泛应用。目前公路桥梁预应力混凝土简支梁的跨径已做到50～60m，我国交通部编制了后张

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和40m。

预应力混凝土简支梁桥的截面形式基本上与钢筋混凝土梁桥相似，通常也做成T形、Ⅱ形、I形和箱型。

构造布置

我国1973年编制的公路桥涵标准图中，主梁间距采用1.6m,并根据不同的净宽而相应采用5、6、7片主梁。在1983年编制的标准图中，主梁间距采用2.20m。

如图2-1所示，跨径为30m的简支T形梁构造，这种横截面布置主要为了能尽量减小主梁重量，便于安装，与一般混凝土T形梁配合使用时在构造布置上能协调一致。

图2-1 预应力混凝土简支T形梁构造方式

预应力混凝土简支T形梁的梁肋下部通常加宽做成马蹄形，以便预应力筋的布置和满座承受很大预压力的需要。为了配合预应力筋的弯起，在梁端布置预应力筋的锚具和安放张拉千斤顶，在靠近支点处腹板也要加宽至与马蹄部分同宽，加宽范围最好达一倍梁高（离锚固端）左右，这样就形成了沿纵向腹板厚度发生变化、马蹄部分也逐渐加高的变截面T形梁。一般跨径中部肋宽采用16cm，肋宽不宜小于肋板高度的1/5。

为了防止在施工和运输中使马蹄部分遭致纵向裂缝，除马蹄面积不宜小于全截面的10%～20%以外，也应满足以下两点：

(1)马蹄部分的宽度约为肋宽的2～4倍，并注意马蹄部分的管道保护层不宜小于6cm。

(2)马蹄全宽部分高度加1/2，斜坡区高度约为（～）h，斜坡宜陡于45°，同时注意，马蹄部分不宜过高、过大，否则会降低截面形心，减少偏距e并导致降低低耗自重的能力。从预应力梁的受力特点可知，为了使截面布置经济合理，节省预应力筋的配筋数量，T形梁截面的效率指标ρ应大于。加大翼缘板宽度能有效提高截面的效率指标。

截面效率指标

截面效率指标是指在截面尺寸拟定与预应力钢束配置之间合理设计的技术指标，它体现了在截面尺寸及预应力钢筋确定的条件下，截面设计与配筋设计的优化设计方法。

为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸，首先分析其截面的受力特点。图2-2 截面特征

任意截面的截面特征如图2-2所示。假定截面的高度为h，上、下核心距为k0、k u，预应力筋的偏心距为e。

在预应力阶段，假设施加了偏心预加力N y,在预加力和自重弯矩的共同作用下，合力相当作用于截面的下核点，截面上缘应力为零（图2-3a）。

在运营阶段，若计及预应力损失ΔN y，截面内合力为N’y＝N y －ΔN y则在结构附加重力（桥面铺装、人行道、栏杆）弯矩Mg2和

活载弯矩Mp的作用下，合力N’y将从下核点移至上核点，即移动了k＝k u＋k0的距离，此时截面下缘的应力刚好为零（图2-3b）。

图2-3 预应力混凝土简支梁的应力状态

对以上两个受力阶段可写出内力平衡式

N y e'＝M g1 (2-1)

(N y－ΔN y)( k u＋k0)＝M g2＋M p (2-2)从式（2-1）可看出，偏心距e'实际上起到了无偿抵消主梁自重的作用。采用形心较高的截面，可以加大偏心距e'，从而节约预应力筋的数量。这也说明了当跨度较大、自重较大时一般应增大梁距采用较宽翼缘板的原因。

式（2-2）表明，截面核心距的大小体现了运营阶段承受荷载的能力，而且核心距k愈大预应力筋就愈节省。排除截面梁高h的影响，可用截面效率指标ρ＝k/h 表示，故应使ρ尽可能大。

显然，截面形式不同将影响到截面形心位置和截面效率指标的大小。从经济性考虑，通常希望ρ值在～以上。

实际上，对跨径较大的预应力混凝土简支梁，适当加大翼缘宽度，增加梁的间距，可以提高截面效率指标ρ。

主梁高度

主梁的高度是随截面形式、主梁片数及建筑高度的不同而不同。对于常用的等截面简支梁，高跨比可在1/15～1/25内选取，随着跨径增大取较小值，随梁数减小取大值，对预应力混凝土T形梁一般可取1/16～1/18。当桥梁建筑高度不受限制时，采用较大的梁高显然