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1、广东省高速公路工程设计标准化,中交一公院 2014年8月,现浇预应力混凝土连续箱梁上部结构参考图宣贯,提 纲,2,3,4,5,6,7,1,以往设计施工中存在的主要问题,新编现浇箱梁参考图的基本情况,现浇箱梁参考图的结构计算,现浇箱梁的专项研究,预应力钢束与普通钢筋的布置,新编参考图的技术指标分析,参考图的适用范围和使用注意事项,一、以往设计、施工中存在的主要问题,随着公路建设事业的发展，人们对桥梁的美观要求也越来越高，现浇连续箱梁因具有外形简捷、美观、抗扭刚度大、整体性好、适用性强等优点，在桥梁建设中发挥着重要的作用。,目前，国内整体现浇预应力混凝土连续箱梁参考图并不多，各单位对此类桥型的设计
2、基本按特殊设计对待，由于箱梁问题较为复杂，国内研究也并非完全成熟，各单位总体设计思想也存在差异，导致现浇箱梁设计图纸的多样性。,一、以往设计、施工中存在的主要问题,设计中存在的问题,外形尺寸不统一，给施工造成极大的不便和浪费,材料用量指标差异较大,配束或截面选择不合理，导致梁体出现裂缝等现象,应力指标控制不统一,设计不够精细化,一、以往设计、施工中存在的主要问题,现浇预应力混凝土连续箱梁桥是缺陷率是比较低，使用寿命比较长的桥梁，但在使用过程中也出现一些质量病害。,病害,1、箱梁拆模后在腹板与底部承托部位出现空洞、蜂窝、麻面，部分腹板距底板1m高范围内出现空洞、蜂窝、麻面。,一、以往设计、施工中
3、存在的主要问题,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,2、箱梁底板在沿预应力钢束波纹管位置下出现的断断续续、长度不等的纵向裂缝。,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,3、箱梁底板横向裂缝,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,4、箱梁腹板出现斜向裂缝 现浇混凝土箱梁经常出现腹板斜向裂缝，表现为45的斜裂缝和沿预应力索管方向的斜裂缝，往往靠近锚头处裂缝开展较宽，逐渐变窄而至消失。,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,5 、箱梁翼缘板横向裂缝 翼缘板横向裂缝一般在施工期就出现，一般由腹板处向悬臂外伸展。,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,6 、预应力钢束张拉时，钢束伸长
4、量超出了允许偏差值 如包含平弯、竖弯的长钢束伸长值比设计值偏小，短钢束的伸长值比设计值偏大。,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,7、预应力筋的断丝和滑丝 预应力混凝土箱梁张拉时发生预应力钢索的断丝和滑丝，使得箱梁的预应力钢束受力不均匀或使构件不能达到所要求的预应力度。,病害,一、以往设计、施工中存在的主要问题,8、锚头下锚板处混凝土变形开裂,病害,成因： 1）锚板附近钢筋布置较密，浇筑混凝土时，振捣不实、混凝土疏散或仅有砂浆，导致该处混凝土强度低。 2 ）锚垫板下钢筋布置偏少、局部承压尺寸偏小，受压面积偏小,局部应力过大。 3）锚板或锚垫板设计厚度偏薄，受力后变形多大。,一、以往设计、
5、施工中存在的主要问题,9、表面龟裂 一般是由于连续梁在施工过程中养护不及时或温度变化较大时产生的。 10、管道压浆不密实 管道压浆不密实是目前预应力桥梁的质量通病。 11、分段施工时，连接器附近腹板开裂 连接器处腹板厚度较小，施工缝处钢筋连接长度不够，施工缝未按冷缝进行处理等。,病害,本次现浇箱梁的设计图纸定位为“参考图”，目的是尽可能在全省范围内基本统一现浇梁的设计基本原则、构造尺寸，以便和施工标准化良好衔接，同时合理控制桥梁技术经济指标。,（一）现浇箱梁参考图的定位,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主线桥现浇箱梁跨线桥参考图体系,匝道桥现浇箱梁跨线桥参考
6、图体系,（二）参考图编制内容 图纸共分成4册，第一册为匝道构造图；第二册为主线构造图；第三册为匝道结构设计样图；第四册为主线结构设计样图。,1）汽车等级：公路-级； 2）设计安全等级：一级，桥梁结构的重要性系数取1.1； 3）环境类别：类（一般环境）； 4）环境作用等级：B级；,（三）参考图设计标准,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,1、现浇箱梁横断面布置 整体式路基外侧收窄25cm，分离式路基两侧均收窄25cm，整体、分离桥梁宽度相同。,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主线桥整体式路基标准横断面,（四）主要构造尺寸,主线桥分离式路基标准横断面,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸
7、,桥梁横断面布置参数,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,考虑到匝道桥的行车道、硬路肩、桥宽（单向）较主线桥窄，建筑限界动态净宽较小，且弯桥较多，为适应运营维护和应急情况需要，匝道桥的桥宽统一按照与路基同宽进行设计。,匝道桥标准横断面,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,匝道桥横断面布置参数,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,2、现浇箱梁梁高 40m以下跨径全联采用等高度箱梁，50m跨采用变高度箱梁，梁高变化采用二次抛物线过渡。,现浇箱梁梁高取值,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,活载作用下的长期挠度也满足规范要求，并有较大富裕。,活载作用下
8、长期挠度计算值,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,在地质条件较差时，由于受桥头填土高度的限制，桥梁上部建筑高度影响到工程规模时，为节约投资，在满足受力和刚度要求时，20m、25m跨径的箱梁的梁高可适当降低。,20m、25m跨径梁高最小值（建议）,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,3、悬臂尺寸 悬臂长度采用1.75m、2m、2.5m三种，匝道桥8.5m路基采用1.75m，10.5m路基采用2.5m，12m、15.5m路基和主线桥采用2m。,不同悬臂长度根部厚度,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,4、顶、底板尺寸 本参考图各路基宽度的单个箱室的宽度均不大于
9、5.5m，根据计算顶板跨中厚度统一取为250mm，底板厚度统一为220m。,各路基宽度现浇箱梁顶、底板尺寸,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,各路基宽度顶板配筋,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,建议8.5m和10.5m路基桥面板配筋分别采用5D16+5D20和5D16+5D22，D20、D22的钢筋采用如下形式：,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,5、腹板厚度,本次参考图设计每个腹板均采用双排束，钢束型号大部分在15-17以内 ，波纹管直径均为D内90，采用金属波纹管腹板水平值需要401mm，采用塑料波纹管，边腹板水平值需要416mm。本次各跨径箱梁
10、腹板厚度（跨中）均采用450mm。,腹板钢束布置示意,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,支点处腹板厚度适当加厚以满足支点处较大剪力，腹板变厚采用直线一次过渡。,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,5、腹板厚度,主要构造尺寸,腹板根部厚度,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,6、端、中横梁设置,本参考图端、中横梁按钢筋混凝土构件设计，横向均设置双支点。在支撑间距大于8m时，也可采用预应力横梁。,悬臂尺寸和支撑间距,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,主要构造尺寸,端、中横梁尺寸表,主要构造尺寸,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,1、混凝土 上部箱梁均采用C50混凝土； 2、
11、普通钢筋 本次图纸均采用HRB400钢筋。 3、预应力钢绞线 预应力钢绞线采用抗拉强度标准值=1860MPa、公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）的规定。 4、锚具、预应力管道 锚具均采用圆形锚具，预应力管道采用圆形金属波纹管。,（五）主要材料,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,上部箱梁按类环境，环境作用等级B级进行耐久性设计，考虑10mm的施工误差，各构件钢筋、钢束净保护层厚度取值：,净保护层厚度,（六）保护层厚度,二、新编现浇箱梁参考图的基本情况,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,1、50m跨径变截面箱梁按后张
12、法全预应力构件设计，其它跨径按后张法A类预应力混凝土构件设计。 2、按有效截面控制计算，各截面控制应力满足规范要求。 3、铺装工况：,主线桥计算工况,110mm沥青铺装,80mm调平层+60mm沥青铺装,80mm调平层+80mm沥青铺装,匝道桥计算工况,110mm沥青铺装,80mm调平层+60mm沥青铺装,80mm调平层+80mm沥青铺装,120mm混凝土铺装,（一）主梁设计要点,主梁设计要点,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,4、混凝土强度和弹性模量达到85时才允许张拉预应力钢束； 5、预应力钢筋传力锚固时刻的混凝土龄期：7d； 6、预应力采用两端一次张拉，未分段。 7、截面计算时均考虑了截
13、面上缘、下缘普通钢筋的影响。,汽车荷载提高比例,1、混凝土：重力密度=26.0kN/； 2 、沥青混凝土：重力密度=24.0kN /； 3 、年平均相对湿度： 80； 4 、锚下控制张拉力： 50m跨箱梁0.75fpk ； 其它跨径0.73fpk ； 5 、锚具变形与钢束回缩值（一端）： L6mm； 6 、管道摩阻系数： 0.25； 7 、管道偏差系数： 0.0015 1/m； 8 、钢束松弛系数： 0.3； 9 、地基及基础不均匀沉降：515mm； 10 、梯度温度：竖向日照正温差的温度基数按100mm沥青混凝土铺装层考虑；竖向日照反温差为正温差乘以-0.5； 11 、汽车荷载：公路-级，荷
14、载提高比例见右表。,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,（二）主要计算参数,主梁结构计算按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004的有关要求进行，验算内容包括截面极限承载能力计算，截面抗裂计算及截面应力计算等，计算截面采用有效截面。,12m路基匝道桥主要计算结果汇总表,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,（三）主要计算结果,12m路基匝道桥主要计算结果汇总表（续）,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,主要计算结果,12m路基匝道桥主要计算结果汇总表（续）,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,主要计算结果,34.5m路基主线桥主要计算结果汇总表,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,
15、主要计算结果,34.5m路基主线桥主要计算结果汇总表（续）,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,主要计算结果,1）持久状况正截面抗弯承载力验算满足规范要求，富裕度均在10以上。 2）持久状况斜截面抗剪承载力验算也满足规范要求，腹板变厚点处抗剪强度富裕较多，均在10以上，中横梁侧富裕度要小一些，最小为2.7。 3）持久状况正截面抗裂性满足规范要求，同时斜截面抗裂性也满足规范要求。短期效应组合斜截面抗裂控制钢束用量，主要是支点上、下缘均会出现较大拉应力引起。 4）持久状况最多主压应力验算也均满足规范要求；钢束组合最大应力也满足规范要求。 5）在前面构造中有各跨径的挠度验算结果，持久状况正常使用极限状
16、态的变形验算满足规范要求，在数值上与计算跨径的比值较小，说明结构刚度较大。,主要计算结论：,三、新编现浇箱梁参考图的结构计算,主要计算结果,（一）15.5m路基单箱三室与单箱双室综合对比,15.5m路基采用单箱三室断面时，悬臂长度一般采用2m，而采用单箱双室时，为改善桥面板受力，悬臂长度可取2.5m。,四、现浇箱梁参考图的专项研究,双室和三室方案桥面板配筋对比,四、现浇箱梁参考图的专项研究,三室与双室对比,双室和三室的差别是悬臂长度不同，桥面板钢筋适当加强，腹板尺寸略有调整，腹板箍筋设置有所调整，其它尺寸基本相同。,15.5m路基双室和三室方案经济性对比,四、现浇箱梁参考图的专项研究,三室与双室对比,四、现浇箱梁参考图的专项研究,三室与双室对比,综合起来单箱双室比单箱三室更为经济，约可减少上部造价的3.14.8%，跨径越大，减少越多。 由于单箱双室腹板数少，钢束用量又更多，单道腹板需要锚固的钢束数就较多，要么单束股数较多，要么排数增加。
