承秦高速公路4-45m先简支后连续T梁设计

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　　摘要：先简支后连续T梁是国内外高速公路上常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理，并兼备简支梁与连续梁桥的优点。以4-45m预应力混凝土先简支后连续T梁为例，简要介绍承秦高速公路中所采用的先简支后连续T梁的结构设计特点和计算方法。
　　关键词：先简支后连续；T梁；连续梁桥；横向分布系数
　　Abstract: Simple Support and Continuous T beam is used at home and abroad on the highway a new form of a bridge structure, has a simple construction, driving conditions and economic rationality, and the mix of the advantages of simply supported beam and continuous beam bridge. The first 4-45m prestressed concrete simply supported continuous T beam, for example, a brief introduction to the Order of the first Qin Expressway simply supported continuous T-beam structural design characteristics and calculation methods.Keywords: Simple Support and Continuous; T beam; continuous beam bridge; transverse distribution coefficient
　　中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
　　
　　1先简支后连续梁桥的特点      先简支后连续梁桥，即先集中进行主梁的预制，再将预制主梁吊装至墩台上就位，形成简支梁状态；然后通过现场浇注梁缝连接段混凝土，张拉负弯矩区域的预应力钢筋，使之形成连续梁体系。该梁桥结构的主要特点是：结构受力性能较好，材料省；施工方法简单，可实现桥梁施工的标准化和装配化，质量容易控制，工期短；伸缩缝少，行车舒适。具有施工简易、行车条件好且经济合理，并兼备简支梁与连续梁桥的优点。
　　本文以承德至秦皇岛高速公路承德段，上跨锦承铁路所采用的4-45m 预应力混凝土先简支后连续T梁为例，简要介绍该桥梁结构的设计特点和计算方法。
　　2设计基本资料
　　2. 1主要技术标准
　　公路等级：高速公路；
　　设计荷载：公路－I级，活载效应考虑1.3倍的放大系数；
　　桥面宽度：单幅0.55m（防撞护栏）+15.75m（行车道）+0.55m（防撞护栏）=16.85m；
　　设计行车速度：100km/h；
　　2. 2主要材料
　　混凝土：预制T梁、桥面现浇连续段及现浇桥面板均采用C50混凝土；
　　预应力钢绞线：采用低松弛预应力钢绞线，钢绞线公称直径15.24mm，钢绞线面积Ay=140mm2，标准强度fpk =1860MPa，Ep=1.95×105Mpa。
　　普通钢筋：钢筋直径≥12mm者，均采用带肋螺纹钢筋，钢筋直径＜12mm者，采用光圆钢筋，其种类分别为HRB335和R235；
　　预应力锚具：暂按OVM15系列锚具及其配套设备设计。施工时也可采用其它厂家经检验合格的同类产品；
　　预应力管道：采用预埋金属波纹管。
　　2. 3桥型纵、横断面布置
　　图1为4-45m先简支后连续T梁桥跨纵向布置简图，两边孔计算跨径为44.4m，两中孔计算跨径为45m，梁端至边支座中心线之间的距离分别为0.54m。
　　图2为单幅桥宽上部构造横断面布置图。预制梁高为260cm，预制梁宽为150cm，梁中距210cm，为了减轻T梁的吊装重量，梁间设置60cm宽湿接缝。在梁端、跨中及1/4跨处设置横隔板梁，每孔共计5片。
　　图1 桥跨结构示意图（单位:cm）
　　图2 上部构造横断面布置图（单位:cm）
　　3结构受力分析
　　3. 1分析方法
　　分析计算采用桥梁博士3.20版程序，荷载横向分布系数采用刚接板（梁）法计算，并用梁格法进行检算。
　　受力分析工况
　　桥梁上部一联4-45m预应力混凝土T梁，采用多T单独预制，简支安装，现浇跨间纵向连续段接头的先简支后连续体系。在施工过程中存在体系转换，因此，必须依据施工过程来分析结构在各阶段的受力。预应力混凝土先简支后连续T梁按施工阶段和受力工况分别划分。
　　施工阶段划分
　　先在梁场预制主梁，混凝土强度达到设计要求后，张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆。在墩顶设置临时支座并安装永久支座，逐孔安装主梁，置于临时支座上，及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋。
　　浇筑中横梁及端横梁现浇部分混凝土，强度达到设计要求后，方可进行下一步施工。
　　连接T梁连续接头段钢筋及中间墩墩顶横梁钢筋，安装顶板波纹管并穿束。在日温度最低时浇筑墩顶湿接头、横梁及两侧与顶板负弯矩束同长范围内桥面板混凝土，强度达到设计要求后，张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆。
　　浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土，浇筑时应从跨中向支点方向浇注，达到设计强度后拆除一联内临时支座，完成体系转换。
　　连接顶板钢束张拉预留槽口处钢筋，现浇钢筋混凝土桥面铺装，喷洒防水层，护栏施工、进行沥青混凝土桥面铺装及伸缩缝安装。
　　受力分析工况的划分
　　各跨预制主梁吊装就位，呈简支状态下的受力验算，此阶段主梁承受预制梁自重及预加力所产生的内力。
　　简支转连续后，连续梁状态下的受力验算，连续梁桥在使用阶段承受的力有全部恒载、活载、温度、支座沉降及收缩、徐变产生的次内力等。
　　受力计算
　　恒载内力
　　钢筋混凝土护栏荷载按横向分布系数分配给横桥向各片梁共同承担，预制梁自重由各片梁承受，其余二期恒载（沥青混凝土铺装层等）则由各片梁均分。
　　活载内力
　　本设计横向由8片T梁组成，单片T梁受力计算分析时考虑活载内力的横向分布，采用刚接板（梁）法计算每片小箱梁的活载横向分布系数。单片梁的横向分布系数沿纵桥向变化采用从支点至离支点L/4处的区段内呈现直线形过渡，跨中部分横向分布系数不变。主梁活载横向分布系数确定之后，在主梁内力影响线上最不利布载，可求得主梁最大活载内力。
　　温度及基础沉降次内力
　　在连续梁结构中，线性变化的温度梯度不但引起结构的位移，且因多余因素的存在，从而产生结构温度次内力。故本设计考虑温度沿梁高线性变化引起的温度力，根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条，采用桥面板升温5℃。
　　支座沉降次内力是墩台基础沉降在赘余力方向产生的弹性内力，它随混凝土徐变增长而逐渐松弛，其松弛程度一般正比于墩台沉降的速率。如基础沉降是瞬时完成的，由此产生的弹性内力经长时间后基本松弛，一般只剩原值的10%~20%左右。所以，在预应力连续梁中，支座沉降对连续梁后期内力影响不大，本设计以单墩沉降10mm进行计算。
　　内力组合
　　基本组合：结构内力分析中需要考虑的作用包括永久作用（结构自重、预应力和徐变）、汽车荷载（含汽车冲击力）、温度作用、基础沉降等。

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