板式桥梁空心板桥的设计.docx

板式桥梁空心板桥的设计本文首先总结了预应力混凝土空心板桥的应用现状 ,分析了设计中预应力混 凝土空心板的特点 , 最后对预应力混凝土空心板设计中的几个问题解决方法进 行了探讨 标签：预应力混凝土 空心板桥 设计1 前言板式桥梁是一种常用的桥梁结构型式 ,它构造简单,而且受力明确 ,适合于工 厂化生产, 因此质量和成本可以得到有效的控制 ,而且可以根据结构要求,采用不 同形式的断面满足不同结构使用的要求,这一特点使得它在公路桥梁工程中被广泛使用2 预应力混凝土空心板桥的应用现状2.1 从结构形式上目前,在我国公路和城市道路工程中,特别是桥梁净空高度受到一定限制的区 域,PC简支空心板桥应用很普遍，它们多采用连续桥面,多用于净空受限的跨线桥, 连续空心板桥一般应用于弯、坡、斜桥2.2 从施工工艺角度由于先张法PC梁、板桥的施工周期较短,施工工序简单，且用料节省，维修养 护量少等特点,在国内外均得到了广泛地应用但是,我国多采用直线布筋,常用跨 径一般限于20m〜35m,其中空心板板桥一般不超过25m,远远落后于国外广泛采 用的折线配筋方式后张法 PC 梁、板桥,由于采用曲线布筋,可以充分发挥高强 钢绞线及高性能混凝土的力学性能，从而获得较大的跨径,一般为20m〜50m，其 横断面一般采用宽幅的矩形断面, 又被称为大空板。

3 预应力混凝土空心板的特点3.1 主要结构形式预应力混凝土空心板的立面布置上,有简支板和连续板两种结构形式其中, 简支板结构简单,便于施工,但是在行车时梁衔接处产生的挠曲线会不利于行车的 折点,致使行车不平稳,而另外需要设置伸缩缝,这样就难以保障行车的舒畅 ,久而 久之使得桥面容易受损相比于简支板,连续板结构无断点,行车流行性好,且由于 节点部分的弯矩抵抗能力 ,可以抵消部分跨中弯距 ,从而减少跨中弯矩,减少桥梁 的断面尺寸,但是由于它自身的连续性,使得结构施工相对复杂,特别是当采用大 跨径的桥面时,构件的起吊和安装显得非常麻烦 ,这样也必然导致施工费昂贵 ,工 期较长除了简支和连续结构形式外,“先简支后连续”的方案也合理的存在,它发挥了 两者的优点,又克服了它们各自的缺点 ,通过采用这种方式,可以先按简支梁规模 化施工,后用一定的连接方式把相临跨的梁在节间处连接成连续梁,一样可以得到 连续梁的使用效果从力学的角度考虑,通过在空心板的横断面挖空部分采用圆形、端部圆形、 矩形等形式以及在底面呈直线而顶部呈拱形等方法 ,达到节约材料的目的在综 合考虑结构受力和简化 施工的前提下,通常都会采用抗弯效率较高的截面形式。

施工中在空心板的挖空部分一般采用模板或一次性成孔材料如高强复合薄壁管 等材料进行覆盖3.2 预应力混凝土空心板的优点比较起来,预应力混凝土空心板的优点总结如下 :(1)构造简单,工艺成熟 ,适合 于大多数施工企业;(2 )工厂化预制性强,适于现场装配,施工简便高效,有利于施工 质量和成本的有效控制;(3)自身体积小、重量相对轻,适合于施工及吊装;(4 )自身 建筑高度小,不受下方的填土或者材料高度的限制 ,空间发挥余地大 ;(5)对地基条 件要求不高,且遭受破坏后自身的修复性强基于此,在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中广泛采用预应力混凝土 空心板桥 特别是桥梁上部构造要求尽可能降低建筑高度时,以减小纵坡、降低 路基填土高度,减少耕地占用及降低路基处理难度,节省土方工程量而预应力混 凝土空心板建筑高度相对最低, 对土源缺乏、软基较多的平原地区有显著的经济 性,因而特别受到欢迎4 预应力混凝土空心板设计中的 2 个问题4.1 企口深浅和铰接板共同工作的矛盾空心板梁是典型的铰接板体系,要想保证各块板之间的共同工作就必须靠企 口和桥面铺装的作用从结构型式上分,空心板一般可分为翼缘空心板、深铰空 心板和浅铰空心板。

翼 缘空心板由于翼缘部分较为薄弱,横向铰接效果不好,导致 横向整体性较弱等问题,目前国内已很少采用;深铰空心板克服了翼缘空心板的缺 点,只要铰缝间混凝土的施工质量得到保证,就可以发挥其横向整体性好、铰缝间 连接可靠的优点,因而应用最为广泛,但其缺点是铰缝间的混凝土量较大 ,增加结 构自重,而且该部分混凝土在施工中的振捣质量也难以保证;浅铰空心板与深铰空 心板相比,主要优点是同样的板宽,由于铰的高度小,其截面挖空率更高,降低了结 构自重,经济性更为优越,且铰缝间混凝土的施工质量易保证 ,但浅铰空心板横向 联结差,整体性不好,因而其应用受到一定限制目前浅铰空心板的应用已逐渐增 多在目前的空心板设计中,一方面为增大挖空率、减小铰缝自重、采用小企口 和减少铺装层厚度,另一方面如果这样做,则桥梁结构横向整体性较差 ,有可能导 致各板不能共同工作 虽然设计人员为增强结构横向整体性,可在浅铰缝中设置 钢纤维混凝土,但这样铰缝混凝土与桥面铺装层必须分开浇注 ,施工麻烦, 且造价 也有所提高有人提出采用变高度铰缝 , 即 铰缝的高度随预应力束布置的变化 而变化在跨中处,一般预应力束布置靠近板的下缘,则该段采用深铰缝;在靠近支 点处,预应力束由在跨中的靠近下缘逐渐向上弯起靠近上缘 , 该段铰缝的高度也 随之变化,铰缝的高度从跨中到支点逐渐由大变小,在梁端处,变为浅铰或无铰。

这 种变高度铰空心板,应该说在一定程度上综合了深铰空心板和浅铰空心板的优点, 整体性较浅铰空心板好,工程量较深铰空心板也有所减少,并且铰缝可采用与桥面 铺装层同等标号的混凝土,实现同期浇筑,施工方便但如果采用变高度铰缝,则跨 中到支座截面不等,模板制做比较麻烦不过在进行空心板的标准化设计时,不管 在理论计算还是工程实践中 , 同种跨径不论正板或斜板 ,都采用相同的板高, 相 同的钢铰线布置,也就是说,对同种跨径,侧模的形式是可以固定的此外,如果采用 钢纤维混凝土铺装层,一方面可以加强桥梁的整体性能,另一方面也能够降低桥面 铺装层的厚度,从而进一步的降低上部结构的高度4.2 梁高降低与结构上拱度之间的矛盾在城市桥梁及高速公路线上,降低梁高有利于提高桥下净空 ,降低路堤高度, 从而带来巨大的经济效应,因此设计人员都希望能够设计低高度梁但是梁高的 降低会使预应力钢筋的用量有所增大,同时还会导致截面刚度的大幅度减小（截面 刚度与高度的立方成正比）,这样会使结构在预应力施工阶段的上拱度有较大增加, 在巨大的预应力的长期作用下,结构的收缩徐变使得上拱度增大,从而对于桥梁的 使用性能会造成很大的不便。

为此,可降低预应力度,采用部分预应力混凝土空心 板梁 A 类构件,一方面可以一定程度的减少预应力筋的用量,降低结构的上拱度, 保证桥梁的正常使用;另一方面又可以增加结构的延性,避免出现脆性破坏采用缓粘结预应力体系 ,可以做到不预留孔道,不需孔道灌浆,施工时与无粘 结体系一样,而在施工完成后,靠包裹于预应力筋的缓凝砂浆或油脂随时间延长而 逐渐凝结硬化与预应力钢筋形成粘结而达到与有粘结预应力体系几乎完全相同 的效果而且可以根据需要设定硬化所需的时间另外缓粘结预应力筋 ,可以采 用分散布束,减小预应力布束所占的空间, 可以使截面的挖空率得到进一步降低 但是由于采用分散布束 ,预应力筋需要布置在腹板上才能满足承载力的要求 , 所 以预应力筋的抗弯效率会有所降低,这样必然会增加预应力筋的用量塑料波纹管留孔、真空辅助压浆是近年涌现出来的新材料与新工艺 ,并已在 南京长江二桥桥塔施工中得到了成功应用塑料波纹管配合真空辅助灌浆技术 , 可有效地保证压浆质量,防止预应力筋的锈蚀,并且塑料波纹管自身相对于金属波 纹管具有强度高、刚度大、 密封性好、可施工性好、 耐腐性强、孔道摩阻小等 优点, 如应用于宽幅空心板粱桥能够有效提高结构的耐久性。