[实用新型]一种预应力混凝土变截面箱桥梁

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程桥梁技术领域，特别是涉及一种预应力混凝土变截面箱桥梁。 

背景技术

大跨预应力混凝土变截面箱桥梁是目前广泛采用的桥型，以连续梁和连续刚构桥最为多见，常采用挂篮悬臂浇筑法施工。 

如图1至图1-2所示，图1为一种底板索下弯布置大跨预应力混凝土变截面箱桥梁的结构示意图，图1-1为图1所示桥梁的A-A剖视面的结构示意图，图1-2为图1所示桥梁B-B剖视面的结构示意图。 

这种变截面箱桥梁目前常用的截面形式为单箱单室截面，由于受力需要，梁高由跨中L/2截面向支点截面不断加大，导致底板01下缘立面成拱形，由跨中向桥墩06处悬臂根部支点方向，箱室净空加大，梁高加大，底板01也逐渐加厚，腹板02在靠近支点截面局部加厚，底板01立面纵向为拱形，底板01拱形矢跨比（矢高/主跨跨径）一般为1/20左右。锯齿块03用于锚固正弯矩索。 

如图2至图2-2所示，图2为一种底板索下弯布置大跨预应力混凝土变截面箱桥梁钢索纵向布置的结构示意图，图2-1为图2所示桥梁的A-A剖视面的结构示意图，图2-2为图2所示桥梁B-B剖视面的结构示意图。 

由于正弯矩索布置在底板01内，故正弯矩索常称为底板索05，由于底板01的立面为拱形，这种构造布置导致底板索05的立面亦成拱形，底板索05下弯布置，矢跨比一般为1/20左右。由于底板索05被张拉且其两端被锚固在锯齿块03上，被张拉的底板索05必然产生向下的径向力。当桥梁跨径增大时，采用增加梁高、加厚底板01、加厚腹板02、增加配索等措施来进行设置，而增加梁高、增加配索，底板索05的径向力进一步加大，这种构造不合理导致受力不利的问题，桥的跨径越大这种问题越严重，制约着该类桥梁的发展。 

表一分析了跨径加大时，底板索05的径向力和公路车道荷载的相互关系。 

表一 

从表一中可以看出，跨径加大时，底板索05的径向力急剧加大，底板索向下的径向力和公路车道荷载的比值亦急剧加大。 

跨径加大增加配索，一般底板索05为单层布置，底板的水平挖空率急剧增大。在表二分析了跨径加大时，底板索05的管道直径长度合计和底板宽度的相互关系。 

表二 

从表二中可以看出，跨径加大时，管道直径加大，管道直径和底板长度的比值亦加大。 

具体来说，上文中所描述的连续刚构桥底板索下弯布置的主要缺陷表现在： 

（1）拱形底板索05向下的径向力在相应底板01位置产生顺桥向剪切力，由于跨中段底板01较薄，一般为25～40cm，横向钢筋按构造配置，下弯底板索05向下的径向力过大则易导致跨中段底板01出现顺桥向剪切裂缝，严重的导致桥梁底板01崩裂破坏。由表一可知，跨径加大时，底板索05向下的径向力急剧增加，主跨100米级的桥梁底板索5径向力为公路车道荷载的1.5倍左右，主跨200米级的桥梁底板索5径向力为公路车道荷载的4倍左右。由此导致病害更严重。 

（2）由表二可知，当跨径加大时，底板索05的用量急剧增加，现有技术底板索05一般单层布置成一行，在底板索05中心水平线截面上，主跨200米级的大桥管道直径长度合计占了底板宽度的60%左右。表明预应力张拉时60%底板的截面宽无混凝土。跨径加大时，底板索05向下的径向力急剧增加，而承载的有效截面面积反而急剧减小，这是导致底板开裂或崩裂破坏的构造不合理方面的主要原因之一。 

（3）底板索05向下的径向力还直接导致相应区段腹板02受拉，易导致腹板02出现主拉应力裂缝，通常L/4截面至L/2截面范围此类病害较常见，与此有关，一般L/4截面至L/2截面范围梁高较小，竖向预预应力损失大，控制难度大，若竖向有效预应力不可靠，会加剧开裂病害。 

（4）由于底板索05因构造要求需要锚固在腹板02和底板01的交接处以减短传力路线，对大跨径桥梁下弯底板索05锚固区常常由跨中附近沿伸到L/8截面附近，大跨悬臂浇筑法施工的变截面箱桥梁的正弯矩区通常在L/4截面至跨中L/2截面间，跨中L/2截面处最大，L/8截面附近正弯矩一般很小或为负弯矩，为保证跨中正弯矩受力和锚固构造需要，布置在L/4截面至L/8截面间的下弯底板索05和该段受力不吻合，L/4截面至L/8截面梁高大，偏心距大，且产生向下的径向力最大，故负作用大。 

（5）当跨径加大时，底板索05的用量急剧增加，位于箱梁横向中心线附近的底板索05需要平弯到腹板02和底板01的交接处锚固以减短传力路线，过大的平弯产生的水平力拉力直接导致底板01开裂。