大跨径预应力混凝土连续梁桥设计
摘要：介绍了京昆高速南水北调大桥工程概况，建立了连续梁桥的Midas和桥博计算模型；通过计算结果表明：该桥按全预应力混凝土构件设计满足规范要求，承载能力有一定储备。
关键词：连续梁桥 预应力混凝土 设计
Abstract: this paper introduces the general situation of the construction of the high speed of south-to-north water transfer project bridge, a bridge of the continuous girder bridge for Midas and bo calculation model; Through the calculation results show that: the bridge is according to all prestressed concrete component design meet the requirements of specification, carrying capacity have certain reserves.
Key words: prestressed concrete continuous girder bridge for design
工程概况
南水北调大桥是京昆高速公路上一座重要大桥，桥梁跨越南水北调中线属于饮用水源保护区，南水北调中线干渠属于明渠段，设计地下水位低于渠底，桥梁与中线交角90度，采用一跨过河。桥型设计方案经前期充分论证比较，确定主桥桥型为55+100+55m变截面预应力混凝土连续梁桥，桥梁按上、下行双幅桥设计。主桥桥型布置立面图见图1。
图1 主桥桥型布置立面图（单位：cm）
主要设计技术指标
公路等级：一级公路；
设计荷载：公路-I级；
设计车速：100km/h；
地震烈度：地震基本烈度Ⅶ度；
桥梁设计
3.1总体布置
桥梁全长600m，跨径布置为3-30+(55+100+55)+10-30m，主桥为三跨变截面预应力混凝土连续梁，引桥为30m预应力砼组合箱梁。桥梁全宽34.5m，中空带宽1m，单幅桥宽为16.75m，行车道宽15.25m。
3.2主梁结构
上部结构为预应力混凝土分离双幅箱梁。单幅桥为变截面箱梁，主墩支点处梁高5.80m，跨中梁高2.6m，单箱单室断面，采用直腹板形式，箱梁横断面箱底宽8.35m，箱顶宽16.75m，箱梁挑臂4.2m。梁底按1.75次抛物线变化。箱梁顶板厚度28cm；箱梁腹板厚度60cm，中支点截面腹板厚度为80cm，边支点截面腹板厚度为100cm；箱梁底板厚度变化范围从30cm，到支点处90cm。箱梁顶板形成单向2%的横坡。中支点截面横隔梁厚2.0m，其下设置球型钢支座。边跨端支点截面横隔梁厚1.5m，纵桥向梁端设一空心段可供检修人员进入箱梁。主桥箱梁采用C55混凝土浇筑。箱梁截面尺寸见图2所示。
图2 箱梁支点与跨中截面（单位：mm）
预应力体系：
箱梁采用三向预应力混凝土结构：
a）纵向预应力设计
采用Φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860MPa，预应力锚具腹板束采用19Φs15.2，顶板束采用15Φs15.2和22Φs15.2，中跨底板合拢束采用19Φs15.2，中跨顶板合拢束采用15Φs15.2，边跨顶、底板合拢束采用19Φs15.2，钢束控制张拉应力取σcon=0.75fpk，预应力管道采用塑料波纹管。
b）横向预应力设计
采用4Φs15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk =1860MPa，预应力锚具采用扁锚，束矩为50cm。
c）竖向预应力
腹板布置了竖向预应力，竖向预应力采用Φ32精轧螺纹钢＠100cm的布置，并且注意与纵、横向预应力系统的避让,每根螺纹钢的张拉力为567kN。
结构分析计算
上部结构采用Midas Civil 2010对施工阶段、使用阶段的结构刚度、强度、应力进行分析计算，并采用桥梁博士3.2进行了对比复核计算，主桥箱梁按全预应力混凝土构件设计。根据规范要求，施工阶段按施工步骤及工况逐阶段进行分析，验算梁体内力及应力状态；使用阶段考虑恒载、活载、预应力、基础沉降、收缩徐变、温度等效应。上部结构计算模型如图3 所示：
图3上部结构计算模型
计算结果如下：
施工阶段箱梁截面最大压应力14.6Mpa，小于0.7fck’=24.85MPa; 最大拉应力-0.4Mpa，小于0.7ftk’=1.92MPa。
使用阶段正应力见表-1～表-3，表中应力满足规范要求。
表-1长期效应组合下结构正应力值（MPa）
承载能力极限状态计算内力值见表-6，结构强度满足规范要求，且有一定安全储备。
表-6承载能力极限状态弯矩值（Kn*m）
主桥施工方法及步骤
主桥变截面连续梁采用挂篮对称悬臂浇筑法施工，梁段划分为：0号块总长12m，悬浇段1~12号块为（5×3m+7×4m），合拢段长2.0m。
1）设置中墩墩顶临时支座，临时支座的尺寸大小由施工单位自定，并布置
临时锚固钢筋，一端深入墩身混凝土内，一端伸入0＃节段内。
2）在桥墩承台部位搭设支架立模浇筑0＃节段。
3）同时安装两套挂篮，并从1＃节段开始利用挂篮逐段对称进行悬臂浇筑，直至12＃节段，张拉相应节段悬臂钢束。同时利用立于边墩承台上的支架立模浇筑边跨现浇段。
4）浇筑边孔合拢段，张拉边跨预应力钢束，拆除边跨合拢段挂篮或压重。
5）浇筑中跨合拢段，张拉中跨跨中顶板及部分底板连续钢束，释放中墩临时固结，拆除中跨合拢段预压重。
6）施工桥面系，完成全桥施工。
结语
预应力混凝土连续梁以其结构整体刚度好、抗弯强度高、抗扭性能好、行车平稳舒适、养护简单、施工工艺成熟等特点，在40-150m跨径范围具有较大竞争优势。本文就设计及施工中考虑的问题做了一些简要介绍，希望为今后同类桥梁提供参考。
参考文献：
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