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摘要：城郊花卉大道大桥是一座跨越流溪河的桥梁，主桥为挂篮悬浇施工的预应力混凝土单箱单室连续箱梁。文章主要通过工程实例，针对挂篮悬浇施工的预应力混凝土连续箱梁桥设计要点进行了介绍，旨在不断加强工程的设计水平及施工质量，对从事桥梁设计和施工工作者提供有利的参考价值。
关键词：悬浇预应力混凝土连续箱梁设计
Abstract: suburban flowers avenue bridge is a cross flow of river bridge, the main suspension for hanging basket of prestressed concrete poured construction single box single room continuous girders. This article mainly through engineering examples, in view of the suspension of hanging basket poured construction of prestressed concrete continuous box girder bridge design points are introduced, aims to strengthen the engineering design and construction quality level, engaged in the design and construction of bridge workers provide favorable reference value.
Key words: poured prestressed concrete continuous box girder suspension design
中圖分类号： TU528.571文献标识码：A 文章编号：
1工程概述
1.1设计概况
城郊花卉大道大桥为跨越流溪河及防洪通道所设。桥位位于流溪河冲积平原，沿线地面高程一般在34.0～40.0m之间。桥梁中心桩号为K0+791.3，跨径组合为3×25+（35+56+35）+5×25+（35.5+60+35.5）+5×25+（35+56+35）+3×25m，桥梁全长789.4m。主桥（35.5+60+35.5）m预应力混凝土连续箱梁采用挂篮悬浇施工，（35+56+35）m预应力混凝土连续箱梁采用满堂支架浇筑法施工，其他采用预制小箱梁。本文主要对主桥进行叙述。
1.2 技术指标及主要材料
主要的技术指标有：（1）公路等级：一级公路，设计速度：60km/h。（2）设计荷载：公路－I级，人群荷载：3.0KN/m2。（3）设计洪水频率：1/100。（4）桥梁宽度：2×17m。（5）桥梁地震动峰值加速度：0.05g。（6）通航标准：Ⅸ级通航。
主要材料：如下表1
1.3 桥址区自然条件
据钻孔揭示，本桥位地层较简单。基岩埋深较浅，为微（中）风化花岗岩。微风化花岗岩：青灰色、肉红色、褐黄色，粗粒花岗结构，块状构造，裂隙稍发育，岩芯呈柱状、短柱状，岩质新鲜坚硬，锤击声脆。钻孔揭露层厚3.3m～10.8m，平均厚度8.03m，埋深15m～39.2m，层顶高程-3.91m～-20.4m。该层分布广泛，所有钻孔均有揭露。墩台基础类型采用钻（冲）孔灌注桩，微风化花岗岩可作为嵌岩桩桩端持力层。
桥位地下水主要为第四系松散砂层孔隙水，其次为基岩裂隙水。松散砂层孔隙水分布于上部地层中，卵石土层为主要含水层，富水性较好；基岩裂隙水赋存于风化岩石的裂隙中，较贫乏。桥位跨越流溪河，地下水补给来源丰富，其水位变化受河水位及大气降水影响。桥位施钻期间测得稳定地下水位埋深0.20m～2.50m，标高31.60m～33.75m。据初勘取水样进行水质简分析试验，结果显示，场地水质对混凝土无腐蚀性。
2 桥梁的设计要点分析
城郊花卉大道大桥跨越流溪河，本段河道为内河Ⅸ级通航航道。同时本流溪河段为饮用水保护区。为减少施工及运营时对流溪河的影响，并结合水利部门意见，主桥（35.5+60+35.5）m采用一跨60m跨越流溪河主槽，同时主桥采用悬臂挂篮施工。
2.1 悬臂浇筑法施工预应力砼连续梁桥的优点：
（1）预应力砼连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近。施工时的预应力筋张拉既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋；
（2）作为无支架施工，有利于通航河流建桥；
（3）有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂篮结构简单，成本低廉，逐段浇筑砼无需大型吊装设备；
（4）有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工均在挂篮内进行，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时几个墩可同时施工，各作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保证；
（5）有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工施工，便于梁体设计成变高度梁，可使预应力砼连续梁桥的结构布置呈千姿百态，能设计出各种轻巧、飘逸、美观的桥梁。
2.2 结构尺寸
本联（35.5+60+35.5）m位于直线上，边中跨比为0.592。上部结构采用分离式单箱单室变截面连续箱梁，分为左、右半幅。半幅箱梁底板宽为8.5m，顶板宽为17m，外侧悬臂4.25m，主梁梁高为3.6m～1.8m，采用挂篮悬浇浇筑法施工，主要材料采用C50砼。中支承断面梁高3.6m(高跨比为1/16.67，跨中及边跨支架现浇梁段梁高1.8m(高跨比为1/33.3)，梁高按2次抛物线变化规律从根部3.6m变至跨中1.8m。桥面板设置单向2%横坡，底板与顶板同坡，腹板铅垂。箱梁底板厚度亦按2次抛物线变化规律从根部55cm变至跨中30cm。全梁腹板厚度采用65cm、50cm两种，中间设过渡梁段。内外侧悬臂端部厚度18cm，内外侧悬臂根部厚度均为80cm，箱内顶板厚30cm。详见图1。
图1（35.5+60+35.5）m构造图
2.3 预应力体系
现浇连续箱梁按A类部分预应力构件设计，跨径（35.5+60+35.5）m联采用三向预应力体系，包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。
（35.5+60+35.5）m联：纵向预应力钢束采用标准强度fpk=1860MPa的s15.2高强度低松弛钢绞线，锚下张拉控制应力σcon=0.75fpk＝1395MPa。钢束穿束管道采用预埋塑料波纹管成孔，采用真空压浆工艺灌浆，顶板束均采用12s 15.2及15s 15.2钢绞线束，边跨与中跨的边腹板底板束均采用19s 15.2钢绞线束，边跨中腹板底板束采15s15.2及19s 15.2钢绞线束，中跨中腹板底板束采用15s15.2及17s 15.2钢绞线束；横向预应力采用s 12.7mm钢绞线，fpk=1860MPa，每束三根，张拉控制应力σcon=0.75fpk＝1395MPa，配用金属波纹扁管成孔，b*h=22*60mm（内）。竖向预应力钢筋布置于腹板，采用精轧螺纹粗钢筋，直径为25mm，抗拉强度标准值fpk＝785MPa（σb≥980MPa，屈服强度σ0.2≥785MPa），单根张拉力为346.8kN，竖向管道采用内径36mm的金属波纹管，在顶板上进行单端张拉，采用普通压浆工艺灌浆。详见图2。
图2（35.5+60+35.5）m钢束图
2.4 结构设计分析
纵向计算均采用桥梁博士V3.03有限元程序，（35.5+60+35.5）m悬浇箱梁共32个施工阶段、全桥共48个单元。計算采用的主要设计参数为：
恒载：混凝土容重26kN/m3、沥青混凝土容重：24 kN/m3
活载：公路I级；
徐变收缩次内力：按JTG D62—2004规定的徐变及收缩计算图表计算徐变、收缩系数，混凝土加载龄期及初始应力按施工过程计算。
温度：整体温度按升温20C、降温20C计算。局部温差按JTG D62—2004规定计算，温度取值见下表：
竖向温度梯度模式（h为箱梁高度）
基础不均匀沉降：中墩及边墩分别考虑-20mm及-10mm的沉降量，按最不利组合计算。
荷载组合：按JTG D60—2004的要求进行如下三种组合：
a、承载能力极限状态基本组合；
b、正常使用极限状态作用短期效应组合；
c、正常使用极限状态作用长期效应组合；
箱梁普通钢筋按横向受力和构造要求配置，未包括施工挂篮设备需用预埋件和挂篮模板支承、吊点处局部加强钢筋。
2.5主桥墩、梁临时固结设计计算参数
对主桥施工过程中单“T”进行了下述几种工况的验算，并以此控制临时固结所需的高强精轧螺纹粗钢筋及临时支承设计。临时支座的承压计算不考虑盆式橡胶支座及墩旁托架参与受力。
最后一个悬臂段不同步施工，节段混凝土浇筑允许误差最大值为5%；
一端堆放的材料、机具等按5KN/m计，悬臂端部作用150KN集中力，另一端空载；
一侧施工机具等动力系数1.2，另一侧为0.8。
考虑基本风速：V＝30m/s。
考虑箱梁自重的不均匀性，一侧悬臂自重增加5%。
2.6 结构耐久性设计
（1）各构件截面尺寸变化处，均采用渐变，尽量避免刚度突变，减少应力集中；
（2）箱梁设置通风孔，预埋直径80mmPVC管成孔，避免水汽在混凝土表面积聚，同时降低箱内外的温差，通气孔沿纵向的间距为2m。
（3）泄水管出口远离混凝土表面；
（4）在混凝土铺装与沥青混凝土铺装之间设置性能可靠的防水层；
（5）混凝土保护层厚度严格按《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006的要求控制；
（6）封锚段混凝土强度等级与构件本体混凝土强度等级相同，保护层厚度大于5cm；
（7）合拢段混凝土，应采用微膨胀混凝土，确保合拢段施工质量。
3 结束语
总之，通过对城郊花卉大道大桥主桥设计的介绍，使我们在悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥设计的理论上、构造上、施工工艺上有了一些了解。可供从事桥梁工程设计、施工等的技术人员阅读参考。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2003.
[2]中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007.
[3]中华人民共和国行业标准《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008.
[4]中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004.
[5]雷俊卿 主编 桥梁悬臂施工与设计 北京：人民交通出版社2000.
[6]张继尧 王昌将 编著 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥 北京：人民交通出版社2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：悬浇预应力混凝土连续箱梁设计
Abstract: suburban flowers avenue bridge is a cross flow of river bridge, the main suspension for hanging basket of prestressed concrete poured construction single box single room continuous girders. This article mainly through engineering examples, in view of the suspension of hanging basket poured construction of prestressed concrete continuous box girder bridge design points are introduced, aims to strengthen the engineering design and construction quality level, engaged in the design and construction of bridge workers provide favorable reference value.
Key words: poured prestressed concrete continuous box girder suspension design
中圖分类号： TU528.571文献标识码：A 文章编号：
1工程概述
1.1设计概况
城郊花卉大道大桥为跨越流溪河及防洪通道所设。桥位位于流溪河冲积平原，沿线地面高程一般在34.0～40.0m之间。桥梁中心桩号为K0+791.3，跨径组合为3×25+（35+56+35）+5×25+（35.5+60+35.5）+5×25+（35+56+35）+3×25m，桥梁全长789.4m。主桥（35.5+60+35.5）m预应力混凝土连续箱梁采用挂篮悬浇施工，（35+56+35）m预应力混凝土连续箱梁采用满堂支架浇筑法施工，其他采用预制小箱梁。本文主要对主桥进行叙述。
1.2 技术指标及主要材料
主要的技术指标有：（1）公路等级：一级公路，设计速度：60km/h。（2）设计荷载：公路－I级，人群荷载：3.0KN/m2。（3）设计洪水频率：1/100。（4）桥梁宽度：2×17m。（5）桥梁地震动峰值加速度：0.05g。（6）通航标准：Ⅸ级通航。
主要材料：如下表1
1.3 桥址区自然条件
据钻孔揭示，本桥位地层较简单。基岩埋深较浅，为微（中）风化花岗岩。微风化花岗岩：青灰色、肉红色、褐黄色，粗粒花岗结构，块状构造，裂隙稍发育，岩芯呈柱状、短柱状，岩质新鲜坚硬，锤击声脆。钻孔揭露层厚3.3m～10.8m，平均厚度8.03m，埋深15m～39.2m，层顶高程-3.91m～-20.4m。该层分布广泛，所有钻孔均有揭露。墩台基础类型采用钻（冲）孔灌注桩，微风化花岗岩可作为嵌岩桩桩端持力层。
桥位地下水主要为第四系松散砂层孔隙水，其次为基岩裂隙水。松散砂层孔隙水分布于上部地层中，卵石土层为主要含水层，富水性较好；基岩裂隙水赋存于风化岩石的裂隙中，较贫乏。桥位跨越流溪河，地下水补给来源丰富，其水位变化受河水位及大气降水影响。桥位施钻期间测得稳定地下水位埋深0.20m～2.50m，标高31.60m～33.75m。据初勘取水样进行水质简分析试验，结果显示，场地水质对混凝土无腐蚀性。
2 桥梁的设计要点分析
城郊花卉大道大桥跨越流溪河，本段河道为内河Ⅸ级通航航道。同时本流溪河段为饮用水保护区。为减少施工及运营时对流溪河的影响，并结合水利部门意见，主桥（35.5+60+35.5）m采用一跨60m跨越流溪河主槽，同时主桥采用悬臂挂篮施工。
2.1 悬臂浇筑法施工预应力砼连续梁桥的优点：
（1）预应力砼连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近。施工时的预应力筋张拉既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋；
（2）作为无支架施工，有利于通航河流建桥；
（3）有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂篮结构简单，成本低廉，逐段浇筑砼无需大型吊装设备；
（4）有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工均在挂篮内进行，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时几个墩可同时施工，各作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保证；
（5）有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工施工，便于梁体设计成变高度梁，可使预应力砼连续梁桥的结构布置呈千姿百态，能设计出各种轻巧、飘逸、美观的桥梁。
2.2 结构尺寸
本联（35.5+60+35.5）m位于直线上，边中跨比为0.592。上部结构采用分离式单箱单室变截面连续箱梁，分为左、右半幅。半幅箱梁底板宽为8.5m，顶板宽为17m，外侧悬臂4.25m，主梁梁高为3.6m～1.8m，采用挂篮悬浇浇筑法施工，主要材料采用C50砼。中支承断面梁高3.6m(高跨比为1/16.67，跨中及边跨支架现浇梁段梁高1.8m(高跨比为1/33.3)，梁高按2次抛物线变化规律从根部3.6m变至跨中1.8m。桥面板设置单向2%横坡，底板与顶板同坡，腹板铅垂。箱梁底板厚度亦按2次抛物线变化规律从根部55cm变至跨中30cm。全梁腹板厚度采用65cm、50cm两种，中间设过渡梁段。内外侧悬臂端部厚度18cm，内外侧悬臂根部厚度均为80cm，箱内顶板厚30cm。详见图1。
图1（35.5+60+35.5）m构造图
2.3 预应力体系
现浇连续箱梁按A类部分预应力构件设计，跨径（35.5+60+35.5）m联采用三向预应力体系，包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。
（35.5+60+35.5）m联：纵向预应力钢束采用标准强度fpk=1860MPa的s15.2高强度低松弛钢绞线，锚下张拉控制应力σcon=0.75fpk＝1395MPa。钢束穿束管道采用预埋塑料波纹管成孔，采用真空压浆工艺灌浆，顶板束均采用12s 15.2及15s 15.2钢绞线束，边跨与中跨的边腹板底板束均采用19s 15.2钢绞线束，边跨中腹板底板束采15s15.2及19s 15.2钢绞线束，中跨中腹板底板束采用15s15.2及17s 15.2钢绞线束；横向预应力采用s 12.7mm钢绞线，fpk=1860MPa，每束三根，张拉控制应力σcon=0.75fpk＝1395MPa，配用金属波纹扁管成孔，b*h=22*60mm（内）。竖向预应力钢筋布置于腹板，采用精轧螺纹粗钢筋，直径为25mm，抗拉强度标准值fpk＝785MPa（σb≥980MPa，屈服强度σ0.2≥785MPa），单根张拉力为346.8kN，竖向管道采用内径36mm的金属波纹管，在顶板上进行单端张拉，采用普通压浆工艺灌浆。详见图2。
图2（35.5+60+35.5）m钢束图
2.4 结构设计分析
纵向计算均采用桥梁博士V3.03有限元程序，（35.5+60+35.5）m悬浇箱梁共32个施工阶段、全桥共48个单元。計算采用的主要设计参数为：
恒载：混凝土容重26kN/m3、沥青混凝土容重：24 kN/m3
活载：公路I级；
徐变收缩次内力：按JTG D62—2004规定的徐变及收缩计算图表计算徐变、收缩系数，混凝土加载龄期及初始应力按施工过程计算。
温度：整体温度按升温20C、降温20C计算。局部温差按JTG D62—2004规定计算，温度取值见下表：
竖向温度梯度模式（h为箱梁高度）
基础不均匀沉降：中墩及边墩分别考虑-20mm及-10mm的沉降量，按最不利组合计算。
荷载组合：按JTG D60—2004的要求进行如下三种组合：
a、承载能力极限状态基本组合；
b、正常使用极限状态作用短期效应组合；
c、正常使用极限状态作用长期效应组合；
箱梁普通钢筋按横向受力和构造要求配置，未包括施工挂篮设备需用预埋件和挂篮模板支承、吊点处局部加强钢筋。
2.5主桥墩、梁临时固结设计计算参数
对主桥施工过程中单“T”进行了下述几种工况的验算，并以此控制临时固结所需的高强精轧螺纹粗钢筋及临时支承设计。临时支座的承压计算不考虑盆式橡胶支座及墩旁托架参与受力。
最后一个悬臂段不同步施工，节段混凝土浇筑允许误差最大值为5%；
一端堆放的材料、机具等按5KN/m计，悬臂端部作用150KN集中力，另一端空载；
一侧施工机具等动力系数1.2，另一侧为0.8。
考虑基本风速：V＝30m/s。
考虑箱梁自重的不均匀性，一侧悬臂自重增加5%。
2.6 结构耐久性设计
（1）各构件截面尺寸变化处，均采用渐变，尽量避免刚度突变，减少应力集中；
（2）箱梁设置通风孔，预埋直径80mmPVC管成孔，避免水汽在混凝土表面积聚，同时降低箱内外的温差，通气孔沿纵向的间距为2m。
（3）泄水管出口远离混凝土表面；
（4）在混凝土铺装与沥青混凝土铺装之间设置性能可靠的防水层；
（5）混凝土保护层厚度严格按《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006的要求控制；
（6）封锚段混凝土强度等级与构件本体混凝土强度等级相同，保护层厚度大于5cm；
（7）合拢段混凝土，应采用微膨胀混凝土，确保合拢段施工质量。
3 结束语
总之，通过对城郊花卉大道大桥主桥设计的介绍，使我们在悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥设计的理论上、构造上、施工工艺上有了一些了解。可供从事桥梁工程设计、施工等的技术人员阅读参考。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2003.
[2]中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007.
[3]中华人民共和国行业标准《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008.
[4]中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004.
[5]雷俊卿 主编 桥梁悬臂施工与设计 北京：人民交通出版社2000.
[6]张继尧 王昌将 编著 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥 北京：人民交通出版社2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。