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预应力钢束的布置和设计在连续梁桥中的重要性

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:应力结构通过高强钢筋提高结构跨越能力,连续梁预应力钢束可以说是连续梁桥结构的“生命线”。连续梁桥的预应力钢筋的分类,大致有以下几种,按力筋布置的走向,分为纵向力筋、横向力筋和竖向力筋,大跨度混凝土连续梁桥通常按此三向预应力设计。图5.1.11连续梁弯矩图示1. 纵向预应力钢束布置连续配筋。

预应力钢束的布置和设计在连续梁桥中的重要性

应力结构通过高强钢筋提高结构跨越能力,连续梁预应力钢束可以说是连续梁桥结构的“生命线”。连续梁桥的预应力钢筋的分类,大致有以下几种,按力筋布置的走向,分为纵向力筋、横向力筋和竖向力筋,大跨度混凝土连续梁桥通常按此三向预应力设计。沿桥跨方向布置的纵向力筋也称为主筋,其数量和布筋位置要根据结构的受力状态确定。力筋按其空间位置,分为顶板筋、底板筋、腹板筋、平面筋、空间筋等;按其形状,分为直筋、弯筋;按其受力特性,分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等;按其使用时间长短,分为永久性筋和临时筋(为满足结构施工阶段的受力要求而临时布置的力筋,在梁体内要预留其孔洞位置,桥梁完工后拆除);按其布置在混凝土体内和体外,分为体内筋和体外筋;按其与混凝土是否存在黏结,分为黏结筋和无黏结筋,绝大部分体内筋为有黏结筋,体外筋为无黏结筋。

对于大跨度混凝土宽箱梁结构,一般采用三向预应力。预应力束分为纵向预应力、顶板横向预应力和腹板竖向预应力。纵向预应力筋根据布置位置的不同可分为:顶板预应力束、腹板预应力束、底板预应力束。横向预应力束根据箱梁横向框架力学图式,布置于顶板中起到横向抗弯矩作用;腹板竖向预应力束起到抗剪和抗弯作用。

连续梁在均布荷载作用下的弯矩图如图5.1.11 所示。

图5.1.11 连续梁弯矩图示

1. 纵向预应力钢束布置

(1)连续配筋。

对采用支架施工的小跨度等高连续梁桥,其纵向力筋可按照结构各部位的受力要求进行连续配筋(图5.1.12)。通常,力筋的重心线为二次抛物线组合而成的轨迹,力筋在支点附近分别由负弯矩区转向正弯矩区。

图5.1.12 连续配筋

(2)分段配筋。

大跨度变截面连续梁桥通常采用悬臂施工方法。施工从墩顶开始,向左右两方向分成若干节段对称进行(图5.1.13)。为了能支承梁体重力和施工荷载,需在每节段就位后对梁体施加预应力(负弯矩筋);在一跨合龙后(称为体系转换),再张拉正弯矩筋和其他力筋。

图5.1.13  分段配筋(www.xing528.com)

(3)逐段加长力筋。

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对接或逐段加长主筋(图5.1.14)。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。接头的位置通常设置在离支点约1/5 跨度附近弯矩较小的部位。

图5.1.14 逐段加长力筋

一般,力筋在截面上应横向对称布置,尽量靠近顶、底板外缘。支点和跨中截面处力筋数量较多,可分层布置。为满足截面的抗剪要求和锚固方便,有些力筋需要下弯或上弯,并锚固于腹板或顶板。对锚固于顶、底板的力筋,有时需通过锯齿块引出。较简洁的布筋方法是只采用顶板和底板直筋,以简化设计和施工。

(4)体外布筋。

体外布筋(图5.1.15)指把力筋布置在主梁截面以外的箱内,配以横隔板、转向块等构造,对梁体施加预应力。与常规的体内布筋相比,体外布筋无须预留孔道,减少了孔道压浆等工序,提高了混凝土浇筑质量,施工方便迅速;减小了截面尺寸,这减轻了结构重力并增加了跨越能力;钢束便于更换,钢束线形容易调整,减小了预应力损失。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,国外从20 世纪20 年代开始尝试体外预应力,在桥梁工程中应用较多(如美国的长礁桥和科威特巴比延桥)。近年来,我国在既有桥梁加固和新桥设计方面逐步应用体外筋,如苏通大桥辅航道桥(主跨268 m 的连续刚构)。

2. 横向和竖向预应力钢束布置

箱梁顶板在横桥方向作为支撑在腹板上的多跨连续桥面板参加工作。在箱梁结构中,若两腹板间距过大或悬臂板外挑过长,仅靠布置普通钢筋难以满足受力要求,就需要对箱梁顶板施加横向预应力。横向力筋可加强结构的横向联系,增加悬臂板的抗弯能力。

图5.1.15 体外配筋

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,另一方面也可以与悬臂施工配合,作为挂篮的后锚。横向力筋多采用钢绞线,竖向力筋多采用高强度螺纹钢筋,在预留孔道内按后张法工艺施工。横向力筋和竖向力筋布置如图5.1.16 所示。

图5.1.16 横向与竖向力筋布置

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