连续梁、连续刚构桥

连续梁、连续刚构桥
一、等截面连续梁
1、等截面连续梁，构造简单施工方便，适用于中等跨径（20~60米），25米以下可选用钢筋混凝土连续梁桥，较大跨径采用预应力混凝土连续梁桥。

小跨径布置一般用于高速公路的跨线立交桥、互通立交的匝道桥、环形立交桥及其他异形桥梁，较大跨径多用于接线引桥。

可采用预制装配或就地浇筑施工。

2、连续梁桥常采用有支架施工法、逐孔现浇法、架设施工法、移动模架法和顶推施工法。

3、等截面连续梁桥的跨径、截面形式和主要尺寸
等截面连续梁桥的总体布置及主要尺寸见下表
等截面连续梁总体布置及主要尺寸
(1)等截面连续梁可选用等跨和不等跨布置。

当标准跨径较大时，为考虑减少边跨正弯矩，可使边跨小于中跨，边跨与中跨的比在0.6~0.8左右。

(2)跨径小于15米，一般选用矩形截面；15~30米可采用T形或工字形截面；大于30米的可采用箱形截面。

钢筋混凝土连续梁桥跨度不大时，可首先考虑采用板式（包括空心板）和T形截面。

当需要采用箱形断面时，也可以采用低矮的多室箱，很少采用宽的单室箱。

(3)等截面连续梁的梁高，一般高跨比采用1/15~1/25。

采用顶推法施工，从施工阶段受力要求考虑，梁高与顶推跨径之比选在1/12~1/17为宜。

(4)截面形式与桥宽关系。

对于小跨径的城市高架桥或立交匝道桥，为求最小建筑高度，常用板式或肋板式截面，而在较大跨径时主要采用箱形截面。

箱梁在横向布置，主要与桥宽有关。

单箱室常用于桥宽在14米以内；单箱双室截面一般用于桥宽12~18米；超过18米的可以采用单箱多室或分离箱。

(5)板厚与梁高。

板式截面分为实体截面和空心截面，实体截面多用于小跨径，且以支架现浇施工为主，板厚约为1/22~1/18L（L为跨径）；空心截面的板厚为0.8~1.0米，顶、
底板厚度均不应小于8厘米。

T型或工形肋式截面常用于预制安装，梁高一般取1.0~2.0米，在与腹板相连处的翼缘厚度，不应小于梁高的1/10，腹板厚度不应笑语14厘米。

确定箱梁截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向受力要求；满足布置纵横向预应力钢筋的要求。

顶板厚度一般取20~30厘米，底板厚度一般取20~40厘米，其上下承托之间的腹板高度，当腹板内设有竖向预应力钢筋时，不应大于腹板宽度的20倍，当腹板内不设竖向预应力钢筋时，不应大于腹板宽度的15倍。

当腹板宽度有变化时，其过渡段长度不宜小于12倍腹板宽度差。

腹板最小厚度一般为：腹板内无预应力束管道布置时可采用20厘米；腹板内有预应力束管道布置时可采用25~30厘米；腹板内有预应力束锚固时可采用35~40厘米。

考虑承受支点处有较大剪力时，一般采用30~80厘米。

二、变截面连续梁
1、大跨径预应力混凝土连续梁桥以采用变截面为主，一般选用跨径在60~150米范围内，目前国内建造最大主孔跨径为165米。

采用变截面连续梁符合梁的内力分布规律，选用悬臂法施工，亦与施工的内力状态相吻合。

2、悬臂法施工主要有悬臂浇筑和悬臂拼装两种，尤以悬臂浇筑为多。

3、变截面连续梁的跨径、截面形式和主要尺寸
变截面连续梁桥的总体布置及主要尺寸见下表
变截面连续梁总体布置及主要尺寸
(1)变截面布置的边跨常选用不等跨布置，边跨与中跨的比例约在0.5~0.8范围内变化。

为使边跨支点不产生负反力，边跨与中跨的比例以0.6~0.7为宜。

连续箱梁桥支点梁高约为跨径的1/15~1/20，最常用的是1/18；跨中截面梁高约为跨径的1/30~1/50。

变截面梁的底面变化规律可采用圆弧线、二次抛物线或折线等，最常用的是二次抛物线。

(2)箱梁在横截面上布置的形式，主要与桥宽有关，可以布置为单箱单室、单箱双室（或多室）、分离箱；外侧腹板可布置为直腹板和斜腹板；外伸翼板可以布置成宽翼板箱梁或窄翼板箱梁；过宽翼板的箱梁，在悬臂板下可家斜撑或采用加劲悬臂板。

(3)截面主要尺寸拟定
①顶、底板厚度
桥面顶板要有足够的厚度承受恒载和活载产生的横向弯矩和剪力。

箱梁顶板厚度首先要满足布置纵横向预应力筋的构造要求。

顶板跨中厚一般选择25~30厘米，顺桥向为等厚。

箱梁跨中底板厚度，考虑配置预应力钢筋，底板最小厚度可取预应力管道直径的2.5倍，一般可取25厘米左右。

顺桥向边跨两端底板及中跨支点底板适当加厚，并应考虑设置进人孔，以便检修和养护，也有利于减小箱梁内外温差。

②腹板的布置与厚度
腹板主要承受竖向剪应力和由扭矩产生的剪应力，根据剪应力要求选择腹板的厚度，腹板厚一般为30~80厘米，在墩上或靠近桥墩的箱梁根部的箱梁根部腹板需适当加厚。

腹板上设置通风孔，以便缩小箱梁内、外温差。

根据预应力束的锚固构造要求及局部英里的分散要求，选择腹板厚度最小尺寸：
当腹板内无承应力筋时，可取20厘米；
当腹板内有预应力筋时，可取25~30厘米；
当腹板内有竖向预应力筋时，可取30厘米；
当预应力筋锚固在腹板上时，可取35~40厘米。

在箱梁内的顶板、底板与腹板相交处需设置承托，承托可以增大桥面板抵抗负弯矩的能力，还可为布置预应力钢筋和设置锚头留出足够的空间。

③横隔板构造与尺寸
横隔板的主要作用是增加箱梁的横向刚度，限制箱梁的畸变。

端横隔板既作为一个末端的横隔板，同时又可满足后张法预应力筋分散锚固在端部的构造要求。

由于连续梁的支点传递荷载较大，大多是采用实体式的刚性横隔板，中部开设人洞。

中间支点横隔板要考虑支座布置，以及悬臂浇筑时设置墩、梁临时固结构造的要求，予以加强。

中间横隔板较少采用，有时将中间横隔板做成加劲型的桁架和框架式，可以作为中间腹板的加劲，并作为体外束预应力筋的锚固，也可以在施工过程中作为临时预应力筋的锚固。

(4)连续梁桥的支座布置
连续梁桥的支座布置应遵循以下基本原则：
①支座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角尽可能不受约束；
②连续梁通常必须在每联梁体上设置一个固定支座；
③较长的连续梁桥固定支座设在桥长中间部位的桥墩上较为合理，因为此处支座的垂直反力较大（固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方），且两侧的自由伸缩长度比较均衡；
④在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度；
⑤在预应力梁上的支座不应该对梁体的横向预应力产生约束，同时也不得将施加梁体横向预应力的荷载传给墩台。

⑥连续梁可能发生支座沉陷时，应考虑支座高度调整的可能性。

(5)截面验算与控制
主梁截面的验算与控制应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)执行(P58第6.3条和P68第7.1.5条)
①预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算：
A、正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并符合下列要求：
a、全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件σst-0.85σpc≤0
分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件σst-0.8σpc≤0
b、A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
σst-σpc≤0.7f tk
但在荷载长期效应组合下σlt-σpc≤0
B、斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力σtp进行验算，并应符合下列要求：
a、全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件σtp≤0.6 f tk
现场浇筑(包括预制拼装)构件σtp≤0.4 f tk
b、A类和B类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件σtp≤0.7 f tk
现场浇筑(包括预制拼装)构件σtp≤0.5 f tk
式中σst—在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力σlt—在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力
σpc—扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压力
σtp—由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力
f tk—混凝土抗拉强度标准值
②使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力应符合下列规定：受压区混凝土的最大压应力
未开裂构件σkc+σpt≤0.5 f ck
允许开裂构件σcc≤0.5 f ck
式中σkc—混凝土法向压应力
σpt—由预加力产生的混凝土法向拉应力
σcc—开裂截面混凝土压应力
f ck—混凝土抗压强度标准值
二、变截面连续刚构桥
1、连续刚构桥具有墩梁固结的连续梁桥
它既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，在悬臂施工时，又无需梁墩临时固结，不设支座，不需转换体系，从而方便了施工。

它利用高墩的柔度来适应结构由预加力、混凝土收缩、徐变的温度变化所引起的纵向位移。

这种桥型大多在大跨、高墩、变截面梁体上采用。

2、变截面连续刚构桥的结构形式、跨径布置、截面形式和主要尺寸
变截面连续刚构桥的总体布置及主要尺寸见下表
变截面连续刚构桥总体布置及主要尺寸
(1)在连续刚构桥的结构形式选择时，不但要充分考虑固定跨长及对应的桥墩高度所用的界限，而且要全面对桥位条件、经济性、施工性、美观和维护管理等各方面进行综合探讨而选择。

(2)为了防止温度内力过大，连续刚构总长不宜过大。

在某些场合下，可以采用连续刚构与连续梁相结合的结构体系。

在大跨度连续刚构桥中，边跨和主跨比多集中在0.5~0.6之间。

(3)截面形式基本都采用变截面单室箱。

箱梁根部的高跨比大部分为1/18，主跨中部箱梁的高跨比大部分为1/50~1/60，随着设计和施工技术的进一步还有减小的趋势。

梁底曲线常选用抛物线，为了改善L/4~L/8截面底板混凝土应力，有的采用幂次为1.5~1.8的抛物线。

(4)箱梁顶板厚度一般采用25~28厘米；箱梁底板除承受自身荷载外，还受一定的施工荷载。

用悬臂法施工箱梁时，底板还承受挂蓝底模梁后吊点的反力。

箱梁悬臂端部顶板厚度一般采用15~25厘米。

底板厚度大多采用32厘米，少数薄的采用28厘米或25厘米。

底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以使用受压要求。

由于连续刚构桥承受正负弯矩，腹板内要布置预应力筋或预应力束，腹板有可能受主拉应力控制，腹板不宜过薄，最小厚度一般为40厘米，有的采用50厘米或更大。

3、连续刚构桥的桥墩形式和布置
连续刚构桥的桥墩形式和布置见下表
(1)连续刚构桥的桥墩可以采用实体式、空心式桥墩。

实体式桥墩可分为单壁和双壁式；空心式桥墩可分为单箱式和双箱式。

为调节墩柱的长细比可在箱中加竖肋呈单箱多室，或在分离式双柱之间增加横向联系构件。

大跨径连续刚构桥为了利用桥墩的柔度来适应结构由预应力混凝土的收缩、徐变和温度变化所引起的位移和受力要求，在墩身的布置上，大多数采用矩形或箱形的单片或双壁形式。

(2)双薄壁墩的几何参数选择。

双薄壁墩是在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩。

双薄壁墩几何参数的主要影响因数有桥梁主孔跨径L(米)、墩高H(米)、双壁净距S(米)和壁厚b(米)，它与结构静力效应之间存在复杂的内在联系。

在对计算模型进行结构计算时，可使H、b、S、L中的3个变量保持不变，而另一个变量在一定范围内变化，应用结构分析软件计算各工况下墩底应力，可得到双薄壁墩的几何参数。

根据已建立连续刚构桥设计资料，采用数理统计中多元线性回归拟合得到公式为：
b=-1.3402-0.0864S+0.0816h+0.01L
4、预应力束和钢筋布置要点
(1)纵向束布置原则
①纵向预应力一般需设置顶板束（承受负弯矩）、底板束（承受正弯矩）、连续束（补充使用阶段承受内力）、备用束和合拢段临时束。

②顶板束尽可能锚固在腹板顶部承托中，采用分层布置，长束尽量布置在上层。

悬臂施工时布置下弯束锚固在节段上。

这样，既可避免外形复杂的锯齿板构造，又可方便施工，同时减轻自重。

③底板束一般采用直线束，锚固在腹板与底板相交区附近的锯齿板上，尽可能布置在受压区内。

在变高度连续梁中要注意底板束引起的径向压力和垂直分力。

④连续束主要考虑在合拢以后承受恒、活载产生的内力而布设的，分直筋（沿纵向按直线布置）和弯筋（伸入腹板承受主拉应力）两种。

⑤考虑合拢后结构次内力影响，预估弯矩束适当增加20%。

(2)横向束布置原则
①顶板横向束的布置应根据结构受力需要而定，可布置直线或曲线束。

②一般采用单端交替张拉，即一端为固定端，一端为张拉端。

③横隔板预应力布置既要考虑补偿对桥面板横向预应力的约束影响，又要考虑横隔板的受力需要，作为单一构件受力分析和配筋。

(3)竖向束布置原则
①竖向预应力筋一般采用高强精扎螺纹粗钢筋，沿腹板的中轴布置。

②顺桥向间距根据构造、施工和受力需要可采用不同间距布置。

③要注意较小梁高对预应力损失的影响。

(4)构造钢筋
普通钢筋的构造配置要满足最低配筋率和构造要求，应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)执行(P94第9.1.2条)。

(5)连续刚构桥的设计要领
①连续刚构桥的墩梁连结处的构造一般设置1道或2道横隔板。

1道横隔板的厚度宜取t=B；2道横隔板的厚度宜取t=0.7~1.0米。

②桥墩配筋
A、在墩身中，轴向钢筋若有断开时，必须注意其锚固位置，以保证可能开裂而引起刚度降低后的安全性。

B、在墩身中，轴向钢筋断开时，必须满足以下几个条件：
a、在同一断面断开的钢筋面积，应在全部受拉钢筋面积的一半以下。

b、在计算上不需要配筋处，钢筋必须延长构件的有效高度的长度后截断。

另外，该区域的设计承载能力必须是设计剪力的1.5倍以上。

c、墩身中的轴向钢筋应延伸到墩梁结合处主梁截面形心以上一个锚固长度。

③结构计算原则
A、连续刚构桥的结构计算原则是把上部结构和下部结构作为整体，采用杆系有限元法分析平面框架时，必须考虑结构形成（体系转换）和施工中各种因素（结构自重、混凝土的收缩、徐变、预应力筋的张拉及预应力损失、施工荷载、温度影响等）。

B、在建立全桥分析模型时，要考虑基础对桥梁结构的影响，必须计及梁—墩—基础—土间的相互作用。

C、墩、梁连接处的构造和受力一般比较复杂，宜采用空间有限元进行应力分析。