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一、預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁設(shè)計 主線橋現(xiàn)澆箱梁跨線橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑：
匝道橋現(xiàn)澆箱梁跨線橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑：
1）汽車等級：公路-Ⅰ級； 2）設(shè)計安全等級：一級，橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取1.1； 3）環(huán)境類別：Ⅰ類（一般環(huán)境）； 4）環(huán)境作用等級：B級； 1、現(xiàn)澆箱梁橫斷面布置：整體式路基外側(cè)收窄25cm，分離式路基兩側(cè)均收窄25cm，整體、分離橋梁寬度相同。
橋梁橫斷面布置參數(shù)：
考慮到匝道橋的行車道、硬路肩、橋?qū)挘▎蜗颍┹^主線橋窄，建筑限界動態(tài)凈寬較小，且彎橋較多，為適應(yīng)運營維護和應(yīng)急情況需要，匝道橋的橋?qū)捊y(tǒng)一按照與路基同寬進行設(shè)計。
匝道橋橫斷面布置參數(shù)：
2、現(xiàn)澆箱梁梁高：40m以下跨徑全聯(lián)采用等高度箱梁，50m跨采用變高度箱梁，梁高變化采用二次拋物線過渡。 現(xiàn)澆箱梁梁高取值：
活載作用下長期撓度計算值：
在地質(zhì)條件較差時，由于受橋頭填土高度的限制，橋梁上部建筑高度影響到工程規(guī)模時，為節(jié)約投資，在滿足受力和剛度要求時，20m、25m跨徑的箱梁的梁高可適當(dāng)降低。 20m、25m跨徑梁高最小值（建議）：
3、懸臂尺寸：懸臂長度采用1.75m、2m、2.5m三種，匝道橋8.5m路基采用1.75m，10.5m路基采用2.5m，12m、15.5m路基和主線橋采用2m。 不同懸臂長度根部厚度
4、頂、底板尺寸 路基寬度的單個箱室的寬度均不大于5.5m，根據(jù)計算頂板跨中厚度統(tǒng)一取為250mm，底板厚度統(tǒng)一為220m。 各路基寬度現(xiàn)澆箱梁頂、底板尺寸
各路基寬度頂板配筋
建議8.5m和10.5m路基橋面板配筋分別采用5D16+5D20和5D16+5D22，D20、D22的鋼筋采用如下形式：
5、腹板厚度 每個腹板均采用雙排束，鋼束型號大部分在15-17以內(nèi) ，波紋管直徑均為D內(nèi)90，采用金屬波紋管腹板水平值需要401mm，采用塑料波紋管，邊腹板水平值需要416mm。各跨徑箱梁腹板厚度（跨中）均采用450mm。 腹板鋼束布置示意
支點處腹板厚度適當(dāng)加厚以滿足支點處較大剪力，腹板變厚采用直線一次過渡。
腹板根部厚度
6、端、中橫梁設(shè)置 端、中橫梁按鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計，橫向均設(shè)置雙支點。在支撐間距大于8m時，也可采用預(yù)應(yīng)力橫梁。 懸臂尺寸和支撐間距
端、中橫梁尺寸表
上部箱梁均采用C50混凝土，用HRB400鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值=1860MPa、公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線。錨具均采用圓形錨具，預(yù)應(yīng)力管道采用圓形金屬波紋管。 上部箱梁按Ⅰ類環(huán)境，環(huán)境作用等級B級進行耐久性設(shè)計，考慮10mm的施工誤差，各構(gòu)件鋼筋、鋼束凈保護層厚度取值： 凈保護層厚度
7、現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)計算 50m跨徑變截面箱梁按后張法全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計，其它跨徑按后張法A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計。按有效截面控制計算，各截面控制應(yīng)力滿足規(guī)范要求。
混凝土強度和彈性模量達到85％時才允許張拉預(yù)應(yīng)力鋼束；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固時刻的混凝土齡期：7d；預(yù)應(yīng)力采用兩端一次張拉，未分段。截面計算時均考慮了截面上緣、下緣普通鋼筋的影響。 主要計算參數(shù)： 混凝土：重力密度γ=26.0kN/； 瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN /； 年平均相對濕度：80％； 錨下控制張拉力：50m跨箱梁0.75fpk ；其它跨徑0.73fpk ； 錨具變形與鋼束回縮值（一端）：△L＝6mm； 管道摩阻系數(shù)：μ＝0.25； 管道偏差系數(shù)：κ＝0.0015 1/m； 鋼束松弛系數(shù)：ζ＝0.3； 地基及基礎(chǔ)不均勻沉降：5~15mm； 梯度溫度：豎向日照正溫差的溫度基數(shù)按100mm瀝青混凝土鋪裝層考慮；豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5； 汽車荷載：公路-Ⅰ級，荷載提高比例：
計算注意要點： 1）持久狀況正截面抗彎承載力驗算滿足規(guī)范要求，富裕度均在10％以上。 2）持久狀況斜截面抗剪承載力驗算也滿足規(guī)范要求，腹板變厚點處抗剪強度富裕較多，均在10％以上，中橫梁側(cè)富裕度要小一些，最小為2.7％。 3）持久狀況正截面抗裂性滿足規(guī)范要求，同時斜截面抗裂性也滿足規(guī)范要求。短期效應(yīng)組合斜截面抗裂控制鋼束用量，主要是支點上、下緣均會出現(xiàn)較大拉應(yīng)力引起。 4）持久狀況最多主壓應(yīng)力驗算也均滿足規(guī)范要求；鋼束組合最大應(yīng)力也滿足規(guī)范要求。 5）在前面構(gòu)造中有各跨徑的撓度驗算結(jié)果，持久狀況正常使用極限狀態(tài)的變形驗算滿足規(guī)范要求，在數(shù)值上與計算跨徑的比值較小，說明結(jié)構(gòu)剛度較大。 重點： 15.5m路基采用單箱三室斷面時，懸臂長度一般采用2m，而采用單箱雙室時，為改善橋面板受力，懸臂長度可取2.5m。
雙室和三室的差別是懸臂長度不同，橋面板鋼筋適當(dāng)加強，腹板尺寸略有調(diào)整，腹板箍筋設(shè)置有所調(diào)整，其它尺寸基本相同。 綜合起來單箱雙室比單箱三室更為經(jīng)濟，約可減少上部造價的3.1~4.8%，跨徑越大，減少越多。由于單箱雙室腹板數(shù)少，鋼束用量又更多，單道腹板需要錨固的鋼束數(shù)就較多，要么單束股數(shù)較多，要么排數(shù)增加。
34.5m路基20+30+20m跨徑組合不同梁高結(jié)構(gòu)受力對比 但隨著梁高的加大預(yù)應(yīng)力和不均勻沉降的不利影響將大于恒載和汽車作用應(yīng)力的應(yīng)力減少值，預(yù)應(yīng)力鋼束用量反而會增加。梁高的增加還會引起混凝土用量和鋼筋的增加。 不同梁高材料用量對比 梁高增加后造價略有增加，約為上部造價的1%，所以梁高只要滿足施工方便性和結(jié)構(gòu)受力需要，宜盡量降低。 10.5m路基采用單箱單室斷面，箱室寬度較大，增加懸臂長度則可減少箱室寬度，但懸臂受力就更不利。 懸臂采用2.5m時，由于底板寬度減窄了50cm，由此引起混凝土、鋼筋及預(yù)應(yīng)力數(shù)量的減少。 不同懸臂長度材料用量的比較 綜合起來，采用2.5m懸臂時，懸臂配筋增加不大，卻可減少箱室寬度，改善室內(nèi)橋面板受力，上部造價也略低，采用2.5m懸臂方案比較好。 中小跨徑連續(xù)梁在汽車荷載、溫度梯度、不均勻沉降等作用下，支點上、下緣受力均較為不利，支點鋼束用量往往較跨中多，鋼束配置時原則上支點應(yīng)多布置一些，跨中少布一些，采用的方案就是支點處設(shè)置短束，短束需在頂板開人洞張拉，增加了施工難度，施工質(zhì)量也難以保證，但取消短束，為改善支點處的應(yīng)力需增加較多的通長束，會導(dǎo)致鋼束的浪費。 取消短束時，鋼束用量增加9.6％，每平面橋面增加造價26元，對上部總造價的影響約為1％?？紤]到短束增加的施工難度，以及施工質(zhì)量難以保證，可以采用取消短束的方案。 鋼筋混凝土橫梁雖然造價較貴，但增加的造價和總造價比不到1%，且沒有預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿等工序，施工較為簡單，所以鋼筋混凝土橫梁方案也是可行的，條件允許時也可采用預(yù)應(yīng)力橫梁，改善橫梁受力。 不同跨徑組合鋼筋混凝土橫梁設(shè)計和預(yù)應(yīng)力橫梁設(shè)計對比 現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》要求箱形截面梁計算時要考慮剪力滯影響，計算截面應(yīng)考慮有效截面，且預(yù)應(yīng)力軸壓產(chǎn)生的截面應(yīng)力按全截面計算，彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力采用有效截面。 12m路基箱梁截面特性對比 34.5m路基箱梁截面特性對比 支點有效截面慣性矩比全截面慣性矩減少很大，最大減少近38％，跨徑越小，慣性矩減少越多。跨中截面特性減少不多，最多11％，大跨徑幾乎沒影響。 由于截面慣矩的減少，會導(dǎo)致截面應(yīng)力的增加。 有效寬度對應(yīng)力的影響對比（12m路基） 有效寬度對應(yīng)力的影響對比（34.5m路基） 采用有效截面計算時，20m箱梁應(yīng)力減少最大達1.5MPa，跨徑越大，應(yīng)力差值越小，50m時兩者相差0.3MPa。為確保箱梁截面應(yīng)力計算準(zhǔn)確，保證箱梁橋的安全，應(yīng)采用有效截面進行結(jié)構(gòu)計算。 8、預(yù)應(yīng)力鋼束和普通鋼筋的布置 鋼絞線較多的原因主要有荷載提高1~1.3倍；采用了有效截面控制計算，應(yīng)力控制較為嚴(yán)格；均采用通長束，鋼束兩端一次張拉，未分段施工，預(yù)應(yīng)力損失相對要大一些；50m跨徑按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計。 箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束均采用通長束，沒有采用負彎矩短束，鋼束錨固在梁端，每腹板橫向采用雙排束。 箱梁普通鋼筋構(gòu)造 橫梁鋼筋布置：橫梁主筋采用φ 28鋼筋，焊接成鋼筋骨架，原則盡量少用斜筋，在正負彎矩區(qū)鋼筋需要錨固時，可通過斜筋相互轉(zhuǎn)換。 重點：橋梁加寬需要增加箱室時箱室寬度宜控制在3～5m間，如果箱室寬度超過5m，應(yīng)根據(jù)主梁、橋面板受力情況考慮加厚頂、底板厚度或加強鋼筋設(shè)置。 路線上一般均設(shè)置有橫坡，采用整體現(xiàn)澆箱形連續(xù)梁方案時一般是不設(shè)置調(diào)平層的，箱梁頂面與路線橫坡保持一致，由此箱梁橫截面形式一般有下圖三種選擇： 常規(guī)跨徑橋梁經(jīng)常選用圖(c)方案截面形式。 內(nèi)半徑小于240m的彎箱梁應(yīng)設(shè)置跨間橫隔板，橫隔板間距根據(jù)計算需要確定。 一聯(lián)孔數(shù)越多，鋼束損失越大，建議一聯(lián)孔數(shù)在5孔及以上時采用分段施工。分段施工時，施工縫應(yīng)選在離支點L/5～L/4之間（L為跨徑）。 二、裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計 1、構(gòu)造尺寸 裝配式箱梁斷面布置： 預(yù)制主梁主要尺寸：預(yù)制梁頂板設(shè)計成2％的橫坡，底板設(shè)計成平坡，邊梁頂寬按2.85m設(shè)計，中梁頂寬按2.4m設(shè)計，底寬均設(shè)計成1m。懸臂設(shè)0.2m的等直段，便于調(diào)整曲線橋的弓弦差。 40m簡支箱梁由于受力較大，需要加大截面尺寸。處理方法有兩種：
端橫梁厚度均采用300mm，35m、40m連續(xù)箱梁中橫梁厚度采用400cm。 30m及以下跨徑不設(shè)置跨中橫隔板，35m、40m跨徑跨中設(shè)置一道橫隔板。 考慮到箱室內(nèi)不設(shè)置隔板方便施工，也有利于內(nèi)模的立模和脫模，受力上也影響不大，所以采用空心橫隔板，厚度采用200mm。 簡支箱梁橫向采用單支座，一聯(lián)均采用板式固定支座；簡支箱梁聯(lián)端設(shè)置80型淺埋式伸縮縫，不需要預(yù)留槽口。 連續(xù)箱梁端支點采用滑板式橡膠支座，橫向設(shè)置兩支座，中支點采用板式固定支座，橫向采用支座。連續(xù)箱梁聯(lián)端設(shè)置80、160型兩種，160型伸縮縫需預(yù)留槽口。 預(yù)制主梁、端橫梁、中橫梁、跨中橫隔板均采用C50混凝土；調(diào)平層采用C40混凝土。采用HRB400鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值=1860MPa、公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線。錨具均采用圓形錨具，型號主要為YM15-4、YM15-5、YM15-6三種，預(yù)應(yīng)力管道均采用圓形金屬波紋管。 2、結(jié)構(gòu)計算 主梁按后張法A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計。不考慮調(diào)平層參與受力。滿足11cm瀝青+10cm調(diào)平層和15cm混凝土鋪裝的受力要求。連續(xù)梁所有濕接頭混凝土一次澆筑完成，負彎矩鋼束的張拉順序是先兩側(cè)后中間。 橋面板采用公路-Ⅰ級車輛荷載×1.3進行設(shè)計配筋，懸臂板按護欄防撞等級為SS級進行設(shè)計配筋。驗算荷載為公路-Ⅰ級車道荷載，荷載提高系數(shù)同主梁。 混凝土：重力密度γ=26.0kN/； 瀝青混凝土：重力密度γ=24.0kN /； 年平均相對濕度：80％； 錨下控制張拉力：； 錨具變形與鋼束回縮值（一端）：△L＝6mm； 管道摩阻系數(shù)：μ＝0.25； 管道偏差系數(shù)：κ＝0.0015 1/m； 鋼束松弛系數(shù)：ζ＝0.3； 地基及基礎(chǔ)不均勻沉降：5mm（僅用于連續(xù)箱梁）； 0、梯度溫度：豎向日照正溫差的溫度基數(shù)按100mm瀝青混凝土鋪裝層，考慮一半厚度的混凝土調(diào)平層折減后采用；豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5； 汽車荷載分項系數(shù)取值：20m、25m、30m箱梁取1.8，35m取1.7，40m取1.6。 存梁時間：30～90d 極限承載力驗算： 1）20m、25m、30m、35m、40m跨簡支箱梁 強度富裕量4.6％～14.7％，截面強度均能滿足梁長增加500mm的受力要求。 2）35m跨連續(xù)箱梁跨中截面抗彎強度富裕7.2％～13.9％，支點截面富裕32.9％～46.7％。 3）40m跨連續(xù)箱梁跨中截面抗彎強度富裕4.5％～9.3％，支點截面富裕33.5％～44.3％。 4）邊梁和中梁安全度相當(dāng)。 抗裂驗算： 短期效應(yīng)組合下各跨徑截面抗裂強度均滿足規(guī)范要求，跨中截面壓應(yīng)力儲備均在1MPa以上。連續(xù)箱梁支點上緣拉應(yīng)力也未超出規(guī)范允許值。 持久狀態(tài)驗算： 標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合作用下，各跨徑截面最大正應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。最大值出現(xiàn)在28m路基40m簡支箱梁中梁跨中上緣，為15.5MPa，小于規(guī)范允許值16.2MPa。 根據(jù)箱梁腹板箍筋設(shè)置，支點主拉應(yīng)力最小允許-2.83MPa，跨中主拉應(yīng)力最小允許-2.26MPa，箱梁各截面主拉應(yīng)力均滿足要求。 汽車荷載作用撓度：在汽車荷載作用下，各跨徑箱梁跨中長期撓度均未超出規(guī)范允許值L/600，且未超過規(guī)范允許值的1/3。 計算重點：各跨徑箱梁極限承載能力均滿足受力要求，最小富裕度4.5％，滿足梁長增加±500mm的受力要求，邊梁和中梁安全度相當(dāng)。 在短期荷載組合作用下截面抗裂均滿足規(guī)范要求，且跨中有1MPa以上的壓應(yīng)力儲備，連續(xù)梁支點上緣拉應(yīng)力也未超出-1.5MPa。 主拉應(yīng)力較大值出現(xiàn)在跨中下緣和支點上緣，需按規(guī)范要求驗算箍筋間距，經(jīng)驗算箍筋設(shè)置也滿足受力要求。截面剛度完全滿足正常行車要求，活載作用下跨中長期撓度均未超出規(guī)范允許值L/600的1/3。 曲線上橋梁，鄰近孔橫坡存在變化，如兩孔預(yù)制梁橫坡不一致，前后梁波紋管位置會有錯臺?？梢詫⒖v向濕接頭寬度加寬到778mm，這樣可以用兩個13m的圓弧過渡，過渡更為平緩。 由于混凝土收縮和施工的原因，底板可能會出現(xiàn)縱向裂縫，可將底板上、下層橫向鋼筋改為閉合“箍筋”，確保底板橫向鋼筋的有效，從而增強底板橫向抗裂性。 箱梁頂面預(yù)埋抗剪鋼筋，增強主梁和調(diào)平層的結(jié)合，抗剪鋼筋采用[形鋼筋，可同時作為調(diào)平層鋼筋網(wǎng)的定位鋼筋。 3、鋼束布置 24.5m路基較28m路基鋼束用量有所減少，同一路基寬度邊梁和中梁受力不同，鋼束設(shè)置也有一定差異。 連續(xù)梁的正彎矩鋼束布置特點與簡支梁相當(dāng)，負彎矩鋼束布置在頂板中，在頂板開設(shè)人洞張拉鋼束，將負彎矩區(qū)頂板適當(dāng)加厚。 為避免混凝土受拉邊緣出現(xiàn)裂縫時，梁不致因配筋過少而脆性破壞，規(guī)范要求部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中普通受拉鋼筋的截面面積不應(yīng)小于0.3％ 。主筋配筋率可在0.5％左右。 為確保預(yù)制梁鋼筋骨架成型，在箍筋四角均設(shè)置有粗鋼筋，粗鋼筋直徑與底板粗鋼筋相同。 預(yù)制主梁頂板鋼筋采用φ 12，布置間距100mm，邊梁懸臂設(shè)置了護欄防撞加強鋼筋，鋼筋直徑為 φ 16，布置間距為100mm。 各跨箱梁腹板箍筋均采用 φ 12鋼筋，腹板變厚段到支點箍筋間距采用100mm，跨中段箍筋間距采用200mm。底板箍筋也采用φ12鋼筋，布置間距同腹板箍筋。 頂板、腹板、底板分布鋼筋均采用φ 10鋼筋，腹板、底板分布鋼筋間距采用100mm。 錨下加強鋼筋采用φ 12鋼筋，錨下布置三排，豎向長筋為錨下受力主筋必須設(shè)置彎鉤，橫向短筋采用直筋，未設(shè)置彎鉤。 濕接縫橫向鋼筋采用環(huán)形鋼筋，一般要求濕接縫環(huán)形鋼筋與主梁外伸鋼筋采用綁扎連接，考慮到24.5m路基濕接縫寬度較窄，環(huán)形鋼筋自錨長度有些不足，要求隔根焊接隔根綁扎。 端橫梁鋼筋分成預(yù)制和現(xiàn)澆兩部分，兩預(yù)制梁端橫梁鋼筋與現(xiàn)澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。 35m、40m連續(xù)箱梁采用墩頂現(xiàn)澆中橫梁將前后兩孔箱梁連成連續(xù)結(jié)構(gòu)?？v向兩孔箱梁頂?shù)装宕咒摻畈捎孟嗤睆降亩啼摻钸M行焊接連接，其它分布鋼筋相互綁扎連接。 35m、40m跨箱梁跨中設(shè)置了跨中橫隔板，跨中橫隔板分成預(yù)制和現(xiàn)澆兩部分。兩預(yù)制梁跨中橫隔板外伸鋼筋與現(xiàn)澆橫梁中的短鋼筋采用焊接連接。 重點：梁間距適用范圍是2.8～3.4m，對應(yīng)濕接縫寬度400～1000mm。簡支梁一聯(lián)長度控制在125m內(nèi)，連續(xù)梁一聯(lián)長度控制在160m內(nèi)。梁長允許±500mm，超出此范圍時必須另行計算。曲線上的橋梁可通過調(diào)整箱梁懸臂等直段的長度來適應(yīng)弓弦差的影響，調(diào)整范圍不應(yīng)超出±200mm。預(yù)制梁頂板設(shè)計成2％的橫坡，底板設(shè)計成平坡，有超高時可由蓋梁橫坡、調(diào)平層及箱梁整體旋轉(zhuǎn)調(diào)整，箱梁整體旋轉(zhuǎn)不應(yīng)超過2％。 一片梁梁端支點反力為荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合，恒+活反力是最大值，不宜直接用于蓋梁、墩柱配筋計算和樁長計算。在梁長需要調(diào)整時，僅調(diào)整跨中等截面段長度，梁端及腹板變厚段不得調(diào)整，連續(xù)結(jié)構(gòu)負彎矩槽口距梁端距離保持不變。 簡支箱梁現(xiàn)澆濕接縫在橋面連續(xù)處應(yīng)斷開，濕接縫縱向鋼筋不連續(xù)；連續(xù)箱梁在中支點處濕接縫是連續(xù)的，縱向鋼筋不得截斷。 嚴(yán)防反方向預(yù)制。 文章內(nèi)容來自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。 關(guān)注“廣州君和”微信公眾號，免費獲得BIM軟件7天免費試用和13個BIM軟件系列教程，還有精彩案例，BIM解決方案，定期發(fā)送！ |
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