预应力混凝土连续箱梁配筋设计相关问题讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,预应力混凝土连续箱梁配筋设计相关问题讲座,目录,引 言,一 总体设计,二 结构计算,三 预应力体系设计,四 预应力配筋设计相关问题,五 预应力箱梁主要病害现象及原因分析,引言,连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型,它不但具有可靠的强度,刚度及抗裂性,而且具有行车舒适平稳,养护工作量小,设计及施工经验成熟的特点。设计一座梁桥必须从桥跨布设,尺寸拟定,钢束布置以及施工方法等方面综合考虑,还要充分考虑设计参数和环境影响。,混凝土连续梁桥的特点,三跨连续梁桥,三孔简支梁桥,VS,由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用。,由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大。,超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感。,行车条件好。,连续梁桥的,体系,特点,混凝土连续梁桥的特点,连续梁桥的,适用,特点,连续梁桥,简支梁桥,连续刚构桥,跨越能力增加,钢筋砼梁,PC,梁,钢筋砼梁,PC,梁,钢筋砼梁,PC,梁,150m,300m,50m,约,2030m,等截面连续梁适用于中小跨度桥梁；变截面连续梁跨越能力显著增加。,预应力的使用提高了连续梁桥的跨越能力。,由于支座使用和更换条件的限制，混凝土连续梁的跨度不宜过大。,控制值,等截面连续梁,变截面连续梁,混凝土连续梁桥的总体布置,平面布置方式：,正交,斜交,单向曲线,反向曲线,连续梁桥平面布置示例,联,连续梁由若干梁跨,（通常为,3,8,跨）组成一联，,每联两端设置伸缩缝，整,个桥梁可由一联或多联组成,。,平面布置,连续梁桥的,施工,特点,施工方法灵活，悬臂施工方法提高了连续梁的跨越能力；,施工中通常存在体系转换的情况，不同的施工方法会产生不同的恒载内力结果，计算分析中需要考虑结构的形成过程。,混凝土连续梁桥的特点,满堂支架施工,悬臂施工,悬臂浇筑,悬臂拼装,预制简支变连续施工,移动支架施工,顶推施工,一、总体设计,结构形式,预应力混凝土连续箱梁一般包括等高度连续梁、变高度连续梁、连续刚构，连续,V,构等四种，一般适用于,25m,以上跨径连续梁。,1.,等高度连续梁,:,具有跨越能力小、构造简单，施工方便，,适用于小跨径连续梁桥,，一般采用现浇施工。,2.,变高度连续梁：受力合理、悬臂施工；适用于中大跨径连续梁桥,桥墩较矮时宜采用,。,3.,连续刚构：墩梁固接、省去了大吨位支座；适用于桥墩较柔的中大跨径连续梁，,桥墩较矮时不宜采用。,4.,连续,V,形刚构：构造复杂，造型美观；适用于对造型要求较高的中等跨径连续梁。,1.2,总体布置,结构总体设计主要包括桥梁跨径分配、主梁截面形式的拟定以及梁高等方面的内容。,1.2.1,跨径布置,目前，设计工程师认为预应力混凝土连续梁桥的最大理论跨度为,250,300m,，经济跨度为,100,240m,。,布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求,不等跨布置,适用于中大跨度，边中跨比连续梁一般为倍,连续刚构一般为倍,.,推荐采用的边中跨比为之间,（小的边跨比适用情况：边墩较高或河道内难以采用落地支架时，可采用,0.53,保证边墩支座压力）,等跨布置,适用于中小跨度,混凝土连续梁桥的总体布置,立面布置,分跨的选择,等跨布置,不等跨布置,布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求。,适用于中小跨度连续梁。,边跨与中跨之比,L1/L,一般为,（过大，过小的不利情况,),VS,连续刚构桥总体布置要点,1.2.2,主梁截面形式,连续梁及连续刚构多采用箱梁截面，适合于节段施工，具有很好的抗弯和抗扭性能，根据桥面宽度可采用单箱单室、单箱多室。,一般单双线铁路桥面宽度为,7,12m,，均采用单箱单室截面,.,公路桥先,由交通要求确定桥宽，再,根据桥面宽度及跨度合理选择。,城市桥梁由于桥面要求较宽可采用单箱多室结构。,横断面的选择,依据桥梁的结构体系、跨度、宽度、梁高、施工方法等确定。,大跨度连续梁通常采用箱形断面。,实体截面,：,用于小跨度的桥梁（现浇）,空心板截面,：,常用于,15,30m,的连续梁桥（现浇）,肋式截面,：,常用跨度在,15,30m,范围内，常采用预制架设施工，并在梁段安装完成之后，经体系转换形成连续梁。,鱼腹式,特点,：,构造简单，施工方便，适用于中、小跨度的连续梁桥。,箱形断面,具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的,主要截面型式,单箱，单室,，单箱双室截面，双箱单室、双箱双室、多箱单室等,顶板和底板,结构承受正负弯矩的主要部位,腹板,主要承受结构的弯矩剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力,梗腋,（或称承托）设置在腹板与顶、底板接头处,锯齿块,方便预应力张拉锚固,桥型,公路桥,铁路桥,支点梁高,(m),跨中梁高,(m),支点梁高,(m),跨中梁高,(m),等高,连续梁,(1/15,1/25)l,(1/16,1/18)l,变高,连续梁,(1/16,1/25)l,1/(1618)l,推荐,(1/30,1/50)l,(1/12,1/16)l,1/(1214)l,推荐,(1/30,1/50)l,1.2.3,箱梁梁高,梁高,与,跨径,、,刚度要求,、,施工方法,有关,等高度梁,实用于中、小跨径连续梁，一般跨径在,30,60,米，现浇施工时多采用。,变高度梁,实用于大跨径连续梁，,60,米以上一般均采用变高度连续梁，多采用挂篮悬臂现浇法节段施工时。,对于变高梁，一般对于公路桥，支点梁高是跨中梁高的,2,3,倍；对于铁路桥，支点梁高是跨中梁高的,2,倍。,梁高与跨度比例经验值,梁高的选择,等高度连续梁,变高度连续梁,等截面连续梁,变高度连续梁,变截面连续梁,梁高不变。具有构造、制造和施工简便的特点。适用于中等跨度（,40,60m,左右）的、较长的桥梁。可按等跨或不等跨布置。长桥多采用等跨布置，以简化构造，统一模式，便于施工。,更能适应结构的内力分布规律。受力状态与其施工时的内力状态基本吻合。梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。箱型截面的底板、腹板和顶板可作成变厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。,VS,高跨比,h/L(,公路：跨中,1/30,1/50,；中支点,1/16,1/25),。,高跨比,h/L(,公路：,1/15,1/30,）,公路连续梁常用跨度参数,铁路常用等高等跨连续梁参数,（多用于高速铁路）,京沪高铁常用跨度连续梁主要设计参数,1.2.4,桥面横坡的形成方式,桥面横坡一般通过下面三种方式形成,1.,三角铺装垫层成坡：,在箱梁顶板与桥面铺装间设置不同的铺装垫层厚度（一般控制在,6,8cm,内），该设计方法简单，但额外增加了桥梁自重，特别是桥面较宽时造成设计不经济。,(,适用于桥面宽度较小时,),2.,箱梁顶板成坡：,箱梁顶板与桥面横坡保持平行，通过桥面板倾斜来形成横坡，当箱顶为一字坡时两侧腹板不等高。（推荐采用）,3.,箱梁旋转成坡：,当箱梁设置为一字坡时可将箱体“刚性旋转”在顶板上形成横坡，该方法设计简单，但施工时较难掌握。（多用于立交桥匝道连续梁）,双线铁路箱梁一般采用顶板成坡,单线铁路箱梁一般采用三角垫层形成排水横坡,公路箱梁一般多采用顶板成坡,铁路箱梁采用角钢支架方案的桥面布置,箱梁细部构造尺寸的确定,箱梁横截面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；各部分,构造须满足受力、刚度、构造、施工方便的要求。,箱梁各部分组成,顶板和底板,结构承受正负弯矩的主要部位,腹板,主要承受结构的弯矩剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力,梗腋（或称承托）,设置在腹板与顶、底板接头处,锯齿块,方便预应力张拉锚固,大跨度预应力连续梁箱形断面的构成特点,顶板,满足横向抗弯及纵向抗压要求；,一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制（桥面板）。,腹板,主要承担剪应力和主拉应力；,一般采用变厚度腹板：靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。,底板,满足纵向抗压要求；,一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚。,一般在支点截面设置横隔板。,横隔板,箱梁纵剖面,箱梁平剖面,箱梁横断面,箱梁顶板尺寸,箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵横向预应力钢筋的要求。,公路桥梁顶板经验尺寸,根据行车道板要求、构造要求确定箱梁顶板厚度,跨中顶板厚度一般要求大于,d/30,（,d,为箱梁腹板净距）（一般中大跨度时，,t=2832cm,为宜）；,（一般在腹板间距为时，顶板厚度可采用,1830cm。,）,铁路连续箱梁由于刚度要求较高，顶、底、腹板厚度尺寸一般均比公路箱梁要高，顶板厚度一般为,3255cm,箱梁悬臂板尺寸,根据,翼板,悬臂长度大小，确定翼板根部厚度及变化规律，悬臂长度宜控制在,4m,以内。,公路桥梁悬臂板经验尺寸,采用普通钢筋混凝土结构时，箱梁悬臂长一般在之间取值，大于米时，需张拉横向预应力。,（一般情况下，根部厚度,30,70cm,；端部厚度,1520cm,。）,铁路连续箱梁悬臂板长度一般较小（一般不超过,3m,），根部厚度一般为,5090cm,箱梁腹板尺寸,根据抗剪要求确定腹板厚度及变化规律（一般情况下，腹板厚度从支点至跨中采用直线或折线变化）。整个箱梁的腹板厚度要根据受力需求和纵向及竖向预应力钢筋构造及锚固要求分别设置，当腹板厚度有变化时，其过渡段纵向长度要求大于,12,倍的腹板宽度差值，以便主应力场的变化顺畅。,公路桥梁腹板经验尺寸,铁路连续箱梁腹板厚度一般为,45100cm,箱梁底板尺寸,根据抗弯要求确定底板厚度及变化规律（一般情况下，底板厚度从支点至跨中采用直线或抛物线变化）；箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部。根部底板厚度可按根部梁高的,1/101/12,，跨中底板厚度根据底板弯矩及预应力钢筋的配置要求确定，一般要求大于,d/30,（,d,为箱梁腹板净距）。,公路箱梁跨中底板厚度一般经验取值为,2035cm,。,铁路连续箱梁跨中底板厚度一般为,3050cm,箱梁顶底板承托（梗腋）尺寸,设计中一般在顶板和腹板衔接处设置承托，合理设置可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转应力和畸变应力。桥面板在腹板支承处的刚度加大后，在箱梁的横向受力中可以吸收负弯矩，减少顶板的正弯矩。承托也使力线过渡缓和，改善应力集中现象和减少次应力。从构造上考虑，利用承托所提供的空间可方便预应力钢筋的布置及锚固，降低箱梁顶、底板的厚度。设计时可参考已建桥梁的相关统计资料，结合预应力钢筋布置及锚固的构造要求来确定承托形式和尺寸。,箱梁横隔板及锯齿块,箱梁横隔板的基本作用是增加截面的横向刚度和整体刚度，限制畸变应力。同时在支承处的隔板还将承受和分布较大支承反力的作用，在中跨跨中的隔板还将克服底板钢束的径向力和箱梁的偏载扭转。横,(,隔,),梁厚度应根据桥梁跨径、宽度，结合支座、桥墩布置具体确定，一般情况横梁在端支点处取，中支点处取，横隔梁设在跨中时厚度为,30cm,。对于顶板和底板的合拢钢束，一般是增设齿块进行锚固。所以齿块和顶板、底板的连接部位受力非常复杂，如果设置不好则导致齿块后面的顶板、底板表面出现横向受拉裂缝。对于此部位的受力，建议进行局部应力分析并用普通抗剪钢筋进行加强。,PC,梁桥设计计算基本流程,二 结构计算,箱梁设计计算基本流程,计算模型,纵向计算模型,横向计算模型,横隔梁计算模型,40,PC,连续梁桥梁恒载内力计算要点,恒载内力是分阶段分工况叠加而形成的，这即为,内力叠加,。,同样道理，也存在,位移和应力的叠加,。,混凝土连续梁恒载内力的计算与所采用的施工方法密切相关。,连续梁的内力计算中存在次内力的影响。,体系转换,结构形成的过程中（施工过程中），从一个施工阶段到下一个施工阶段时，结构的受力体系发生了改变，这种改变称为体系转换。,体系转换很多时候体现在结构的受力约束关系的改变上。,计算要点,确定每一施工阶段的结构情况，及计算图式；,确定每一施工阶段的荷载情况；,内力、位移和应力的叠加。,必须注意施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上,内力计算要点,内力计算一般步骤,设计拟定结构几何尺寸、材料类型后，模拟施工步骤，计算恒载、活载、温度、沉降等荷载产生的内力，并进行正常使用和承载能力的组合，按组合结果估算钢束的计算内力，按照一定要求将钢束布置好，重新计算并考虑预应力的作用，对各项控制指标作检算，根据计算结果调整钢束布置或结构尺寸，直至满足规范要求。应注意,箱梁有效宽度的影响,，截面检算时采用的截面特性应按规定考虑有效分布宽度的影响。,该过程一般通过,计算机软件进行计算,，有条件可参考规模相近的同类桥梁进行结构尺寸和钢束配置的拟定。,箱梁内力计算注意事项,1.,偏载系数要考虑,2.,预应力径向力不容忽视,3.,施工荷载的正确计算,结构计算项目及内容,公路规范中规定的计算内容：,1.,持久状况承载能力极限状态下构件承载力及稳定计算,2.,持久状况正常使用极限状态下构件抗裂、裂缝宽度、挠度验算,3.,持久状况和短暂状况构件的应力计算,铁路规范中规定的计算内容：,1.,按破坏阶段检算构件截面强度,2.,按弹性阶段检算截面抗裂性,3.,按弹性阶段检算预加应力、运送、安装和运营阶段构件内的应力,4.,按弹性阶段计算梁的变形（挠度和转角）,铁路规范箱梁计算相关规定,铁路规范箱梁计算控制指标,直线布束方式：顶板预应力筋沿水平布置并锚固在梗肋处，可减少预应力筋的摩阻损失，穿束方便，改善了腹板的混凝土浇注条件；,建议尽可能增大主梁的预应力度，控制主跨跨中在永久作用下的下挠。,一般布置在横膈梁或顶板内；,宜考虑钢绞线误差对于结构挠度的影响。,这样，布置于底板中心处的纵向预应力要从锚固断面延伸很长一段距离，方能达到全断面受力的效果。,顶板束下弯：在腹板或顶底板锚固，顶底板锚固要有齿块,单线铁路箱梁一般采用三角垫层形成排水横坡,空心板截面：常用于1530m的连续梁桥（现浇）,箱形截面考虑剪力滞效应，应尽量靠近腹板布置，同时减小下弯束的平弯角,应从桥梁设计中的问题诸如纵向预应力束的设计、竖向预应力筋的采用、腹板及箍筋的合理设计以及材料选用等作出探讨。,四、预应力配筋设计相关问题,箱梁顶底板承托（梗腋）尺寸 设计中一般在顶板和腹板衔接处设置承托，合理设置可以提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转应力和畸变应力。,(2)腹板混凝土厚度不能过薄,顶板和底板结构承受正负弯矩的主要部位,计算时计入构件调整力的影响，通常包括以下两种：,箱梁计算注意问题及经验控制值,在充分吸取了现有大跨径混凝土箱梁桥存在的跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害教训的基础上，从而提出主梁的一些应力控制指标，以及改进缺陷的一些经验措施，作为对设计规范的补充。,1.,根据纵向计算结果，在满足规范各项要求的原则下，预应力钢束布置要留有一定的安全储备（箱梁截面各项应力控制在规范容许的倍左右）。,2.,控制腹板主拉应力值，尽量能比规范要求的富裕,1MPa,以上；,3.,在运营阶段，主梁宜按照全预应力混凝土构件设计，考虑最不利荷载效应后，跨中下缘应有适量的压应力储备，跨中下缘压应力宜（,1+L/100,）,MPa,（,L,为主跨跨径，单位：,m,）。分析主梁跨中正应力储备时，建议充分估计混凝土收缩徐变的影响。,4.,在进行主应力计算时,不计竖向预应力钢筋，将其作为安全储备,.,5.,公路桥在进行局部及横桥向计算时，除了考虑冲击外，建议根据业主的要求，计入适当的活载超载。,6.,建议充分估计混凝土收缩徐变对结构的影响。在有条件时，原则上宜进行混凝土的徐变试验，按照试验得出的徐变系数和终极值进行徐变计算；没有试验数据时，建议徐变按照以下三种计算结果中的较大徐变效应作为徐变对结构的影响，前两种徐变计算方法是分别采用不同的徐变系数和徐变终极值，第一种取徐变系数,，终极值，第二种取徐变系数,，终极值，第三种徐变计算方法采用现行规范中相对潮湿度。,(,不同徐变参数计算出的徐变挠度相差较大，基于收缩徐变的复杂性，充分考虑混凝土的收缩徐变，保证结构的安全。,),7.,计算时计入构件调整力的影响，通常包括以下两种：,连续刚构在主跨合拢前，根据需要在两悬臂端用水平千斤顶互施水平顶推力，以调整主跨及双壁墩身的内力，设计时宜计入调整力对结构的影响。,连续刚构在边跨梁处于悬臂状态时，在悬臂端施加竖直荷载，于边跨合拢后卸除，以调整双壁墩身内力，设计时也宜计入其影响。,箱梁计算注意问题及经验控制值,8.,计入施工规范允许的,误差,对结构内力的影响，同时考虑此部分误差引起的收缩徐变内力的变化。,9.,宜考虑箱梁剪力滞效应对于结构正应力的影响,，控制结构的最大正应力在规范容许值之内。另外在验算截面强度时也宜考虑剪力滞效应，对截面宽度进行折减来计算截面强度。,(,箱梁剪力滞效应引起箱梁断面在腹板处的正应力高于理论计算出来的平均应力，因此正应力设计时，应考虑实际应力会比计算值大，避免正应力超出规范容许值，若忽略此影响就会低估箱梁腹板和翼缘交接处的挠度和应力，致使实际应力大于设计应力，翼缘板的承载能力得不到满足从而出现裂缝，导致结构不安全。,),10.,计算预应力混凝土主拉应力时，在计算主拉应力时，应考虑横向因素对腹板主拉应力的影响，即,cy,值应是竖向预应力提供的压应力与,内外温度差,、,活载,、张拉,横向预应力,和张拉,纵向预应力引起的径向力,等荷载产生的应力叠加。,11.,建议设计中考虑施工规范容许范围内的自重施工误差对结构挠度的影响，包括结构自重误差,5%,，铺装层超厚,L/7000,（,L,为主跨跨径），但不得小于,2cm,，同时考虑施工误差对混凝土收缩徐变挠度的影响。,箱梁计算注意问题及经验控制值,箱梁计算注意问题及经验控制值,12.,宜考虑,钢绞线误差,对于结构挠度的影响。,13.,建议分析,全部纵向预应力误差,6%,对结构弹性挠度的影响,，同时分析此项误差对混凝土收缩徐变挠度的影响。,14.,混凝土收缩、徐变对于结构的影响较大、而且复杂不定，建议,充分估计混凝土收缩徐变对结构的不利影响。,15.,宜考虑,活载对于结构徐变挠度的影响,。徐变挠度只对永久作用而言。但在繁忙交通的路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了永久作用，也会产生徐变挠度，导致下挠增大。设计时宜考虑部分活载对结构徐变挠度的影响。,16.,各截面腹板最大主拉应力有可能位于腹板中性轴、腹板上倒角下缘或腹板下倒角上缘，建议计算出其最大值，以免遗漏。,17.,横向分析时，可以按框架模型计算，必要时采用空间实体单元模型计算。横向分析时，建议考虑自重、桥面铺装超方、活载、活载偏载和超载、底板预应力钢束的径向力及箱内外温差等因素对结构的影响，验算顶板、底板跨中下缘、底板根部上缘、腹板内侧的安全性。,箱梁计算注意问题及经验控制值,18.,必要时进行有效预应力不足的敏感性分析,.,纵向预应力的有效应力随着时间的推移会降低，对特别重要的桥梁，建议进行预应力敏感性分析，必要时可按某一指定的有效预应力不足比例进行配束。,19.,结构设计时除了根据计算荷载需要的钢绞线外，还应考虑预留,一定量的备用钢束,，确保结构在运营期出现病害而有补救措施。,20.,建议设计中对于施工规范容许范围外的误差，能够采取措施予以补救，比如,设置体外预应力,等。,箱梁计算注意问题及经验控制值,预应力钢束的估算方法：,按正常使用极限状态下正截面抗裂性满足要求来确定预应力钢筋的数量。,e,上,N,p,下,N,p,上,e,下,Y,上,Y,下,M,min,M,max,+,+,+,-,-,-,-,N,p,下,N,p,上,M,max,合成,+,-,-,M,min,合成,对于截面上缘：,对于截面下缘：,预应力筋束的估算,正常使用极限状态组合弯矩包络图,预应力筋束的估算,上下缘均布筋时,为保守起见，预应力筋的永存应力取为：,y,=,0.5,f,pk,预应力筋束的估算,当只在下缘配筋以抵抗正弯矩时,预应力筋束的估算,当只在上缘配筋以抵抗负弯矩时,预应力筋束的调整方法,跨中截面附近,下缘应力不足时,:,如上缘压应力富余较多,首先减少上缘预应力束,增加底板短束（下缘）,如有可能预应力束重心向下移,上缘应力不足时,:,如下缘压应力富余较多,（,2MPa),首先减少下缘预应力束,增加上缘顶板束,如有可能,预应力束重心向上移,.,预应力筋束的调整方法,支点截面附近,上缘应力不足时,:,增加上缘顶板束或增加弯起的腹板束,如有可能预应力束重心向上移,.,下缘应力不足时,:,如上缘压应力富余量较大（,2MPa),首先减少上缘预应力束,(,原因,:,支座沉降量过大,温度变化大,.),如果是桥长较短的等高度连续梁，可增设底板通长束,(,原因,:,梁的刚度大,(I,大,L,小,EI/C EI/L,变大了,),温度和支座沉降产生的正弯矩过大,),变高度连续梁：将底板短束近可能延长到支座附近,减少上缘顶板束,增加弯起的腹板束,并将腹板束的重心下移,.,位于跨中和支点之间的截面,上缘应力不足,时,:,如下缘应力富余量较大,（,2MPa),首先减少下缘预应力束,增加上缘顶板短束,延长顶板短束并通过该截面,将预应力束重心向上移,预应力筋束的调整方法,位于跨中和支点之间的截面,下,缘应力不足,时,:,如上缘预应力富余量较大,（,2MPa),首先上缘预应力束,增加下缘底板短束,延长底板短束并通过该截面,将预应力束重心向下移,预应力筋束的调整方法,2.6,连续梁桥的变形计算与施工线形控制,（,1,）预应力钢筋的分类,按走向,：纵向力筋（主筋）、横向力筋和竖向力筋三向,按位置,：分为顶板筋、底板筋、腹板筋（竖筋）,按形状,：直筋、弯筋、平面筋、空间筋等,按受力特性,：分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等,按使用时间长短,：分为永久性筋和临时筋,按布置在混凝土体内或体外,：分为体内筋和体外筋,按与混凝土是否有粘结,：分为有粘结筋和无粘结筋,三 预应力体系设计,连续箱梁中的预应力钢筋形式,（,2,）纵向预应力钢筋的布置,A.,连续配束,小跨度等截面连续梁桥（现浇）中采用；,连续跨数不宜过多（一般小于,4,）。,悬臂灌注钢束布置示意,B.,分段配束,适用于大跨度变截面连续梁（刚构）桥,特别是采用分段施工的情况,分段配筋示例,C.,预应力钢筋的逐段接长,由于力筋供料长度、施工方法和结构受力等方面的原因，有时需要采用连接器把主筋对接或逐段加长。,适用对逐孔施工的连续梁桥，其纵向主筋往往采用逐段接长力筋。该方式也用于顶推法施工的连续梁桥，以及混凝土斜拉桥梁部中。,、波纹管、螺旋筋、锚垫板、连接体、挤压头、保护罩,、六角螺栓、六角螺母、约束圈、钢绞线、波纹管、保护罩,、夹片,多根钢绞线连接器结构示例,特点减小截面尺寸；提高混凝土浇筑质量；无须预留孔道，减少孔道压浆等工序；施工方便迅速，钢束便于更换；钢束线形容易调整，减小预应力损失；但其对力筋防护和结构构造等的要求较高，抗腐蚀、耐疲劳性能有待提高。,在桥梁工程中有所应用（新桥设计和既有桥梁加固）。,D.,预应力钢筋的体外布置,指把力筋布置在主梁截面以外的箱内外，配以横隔板、转向块等构造，对梁体施加预应力。,体外布筋示例（瑞士,Bois de Rosset,引桥）,横向布筋,在箱梁结构中，若两腹板间距过大或悬臂板外挑过长，就需要对箱梁顶板施加横向预应力,竖向布筋,当腹板混凝土、普通钢筋、纵向下弯力筋等不足以抵抗荷载剪力时，就需要在腹板内布置竖向力筋。竖向力筋一方面可以提高截面的抗剪能力，另一方面也可以与挂篮施工配合，作为后锚钢筋。,材料,采用高强度钢筋（钢铰线和粗钢筋），在预留孔道内按后张法工艺施工。,竖向预应力,横向预应力,（,3,）横向预应力钢筋和竖向预应力钢筋,（,4,）示例,71,纵向预应,力筋数量和布筋位置要根据结构在使用阶段的,受力状态,确定,（弯矩包络图），同时，也要,满足施工,各阶段,受力需要,。不同的施工方法，在施工阶段的受力状态存很大差别，因此,配筋必须考虑施工方法。,应,避免使用多次反向曲率的连续束,，避免引起很大的摩阴损失，降低预应力束筋的效益。,预应力钢束布置,应满足相应规范规定的构造,要求以及所采用锚具相关参数的构造要求，锚具布置要满足安放,张拉设备所需要的空间要求,。,、纵向预应力筋,布束的基本原则,预应力筋布置（三向）,选择合适的力筋形式和锚固形式；选择预加力大小适当的束筋，以达到合理的配筋形式；,若预加力过小，束筋过多，管道多，增大结构尺寸；如预应力过大，受力过于集中，引起局部压应力过大,箱形截面考虑,剪力滞效应,，应尽量靠近腹板布置，同时减小下弯束的平弯角,避免在同一截面锚固，可,分散锚固,，如在同一截面，要适当分散，可减小锚下局部应力,宽翼缘箱形截面梁的两腹板处受对称垂直力作用时，其上、下翼缘的正应力沿宽度方向向呈不均匀分布的现象称为,剪力滞或剪力滞效应,即,腹板对接处的顶底板正应力出现峰值,平均值,1.,悬臂施工,分为,悬臂束,（施工束），,合拢束,（连续束），,边跨束,悬臂束,：支撑梁体自重，施工荷载，施工一段，张拉一束,a.,顶板束不下弯：在顶板内锚固，施工方便，不需竖弯；,b.,顶板束下弯：在腹板或顶底板锚固，顶底板锚固要有齿块,合拢束：满足跨中合拢段正弯矩要求，在下缘布置。,边跨合拢束：与满堂支架现浇相同,直线布束方式：,顶板预应力筋沿水平布置并锚固在梗肋处，可减少预应力筋的摩阻损失，穿束方便，改善了腹板的混凝土浇注条件；水平预应力筋的设计和构造仅由弯曲应力决定，而抗剪强度则由竖向预应力筋来提供。,曲线布束：,预应力筋在腹板内弯曲并下弯锚固在腹板上，以减小外荷载所产生的剪力。此时腹板应具有足够的厚度以承受集中的锚固力。,跨径较小时，采用连续曲线束（布束简单，摩阻力大，穿束困难）桥梁总长,平均值,并应考虑对称受力的需要，每个断面的锚固数布置成双数。,结 束 语,(1),预应力混凝土箱梁桥,(,连续梁桥和连续刚构桥,),具有不少突出的优点，在公路桥梁建设中有着广泛的应用。但是，同时，近二十年暴露出的腹中开裂和跨中下挠等问题，说明在桥梁,工程设计中有着很大的改进和提高,的空间。,(2),从二十多年前和近几年的大跨径预应力混凝土箱梁桥工程实践看出，,最近二十年设计中下弯束的取消是导致腹板斜裂缝出现的重要原因之一,。下弯束抵抗主拉应力及斜裂缝的出现是最有效的。,(3),由于,竖向预应力束较短，预应力作用的有效性得不到保障,。跨中区域剪力较小且梁高较小，竖向预应力可不设置。,(4),在竖向预应力设计和施工中，要充分考虑到各项损失的存在和影响，,加强施工质量的管理,。,(5),应充分认识到,箱梁斜截面抗裂性与受剪承载力的区别,，多配箍筋的做法对提高受剪承载力有利，但并不能防止腹板斜裂缝的出现。它的过密配置反而增加了施工难度，影响了混凝土质量。,(6),合理的增大腹板厚度,，既能有效地改善箱梁的抗裂性能，又能提高受剪承载力。,(7),箱梁开裂和变形常常是“并发症”。混凝土开裂后，薄腹箱梁的剪切变形及斜裂缝对长期挠度的影响很大。,箱梁裂缝和变形的耦合效应,以及开裂后的箱梁结构挠度计算以及时效行为还需进一步的深入研究。,(8),轻质混凝土,的采用可大大减小箱梁自重，轻质混凝土在国外几座大跨径预应力混凝土箱梁桥中的成功利用，可为我国桥梁界所研究和借鉴。,