连续刚构桥设计方法

预应力管道间的距离，以及管道到箱梁混凝土外缘的距离应按照《桥规》P102 的 9.4 有关要求执行。

分层布置时应使管道上下对齐，这样有利于混凝土的浇筑和振捣，不可采用梅花形布置。并应使长束布置在 上层，短束布置在下层。这样既符合施工顺序，不会发生干扰，同时长束通过的梁段多，放在上层能更好地发挥 其力学效应。

建议在一般情况下预应力管道的水平净距不小于 60mm，竖向净距不小于 40mm。竖向最好不要超过 3 层叠 置。

(2) 钢束的弯曲和锚固

要注意钢束平弯和竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置关系。钢束一般应尽量早点平弯，在锚固前竖弯。 钢束锚固位置应满足锚具的最小锚固空间和最小张拉空间的要求。锚固空间一般也不宜采用极限值，以防止 混凝土局部应力过大。锚固、起弯位置不宜太集中，以防止截面局部应力过大，顶、底板束在同一个腹板两侧不 宜超过 4 根同时锚固。顶、底板束采用锯齿块锚固，腹板束应分散起弯并均匀锚固在梁端或梁顶。

钢束在起弯锚固时应保证弯曲半径的取值和最小直线段长度的取值不能太小，同时要尽量减少锚固槽口、锚 块的构造类型，以便于设计、施工。

对于预应力起弯半径的规定除满足《桥规》P103 的 9.4.10 的要求（R≥6m）外，宜参见 VSL 预应力产品资 料中关于钢束最小起弯半径和锚固区最小直线长度的要求见下图：

条件许可时可加大曲线半径，以便于穿束和压浆。

对于曲线箱梁，应设置预应力钢束防崩钢筋，预应力钢束的径向力为 q=P/R。防崩钢筋应力一般取 50～80MPa。

预应力锚固端 Rmin Lmin Rmin 10 12 长度（m） 8642

0.8

0

1.0 1.5 2 4 6 8 10 12 14 16 最小破断荷载（MN）

Lmin

(3) 钢束应尽量靠近腹板布置

钢束布置在腹板附近可使预应力传力合理，减小钢束的平弯长度，并可充分利用腹板梗腋布置钢束。 (4) 钢束种类尽量减少，以利设计和施工

预应力配束时尽量减少预应力钢束的类型，一般腹板束采用 1～2 种类型（建议优先采用 15-12、15-9），顶、 底板束采用 1～2 种类型（建议优先采用 15-9、15-7）。具体类型可以根据结构跨径大小确定。

5、 验算内容

根据《桥规》P1 的 1.0.6 条，公路桥涵应考虑三种设计状况及其相应的极限状态设计。即持久状况、短暂状 况、偶然状况。

持久状况：指成桥后持续时间很长的状况，需作承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计； 短暂状况：指施工过程中的状况，一般只作承载能力极限状态设计；

偶然状况：指成桥后出现罕遇地震等偶然状况，仅作承载能力极限状态设计。

《通规》P16 的 4.1.1 条中列出的偶然作用分为三种：地震作用、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用。 (1) 承载能力验算

对以上三种设计状况，均应按承载能力极限状态设计，即需满足强度要求。连续刚构桥的上部箱梁通常按照

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受弯构件验算其强度，相关规范条文如下。

承载能力极限状态验算：

γ0S≤R(fd,ad)

正截面抗力验算：JTG D62-2004 中 5.2 斜截面抗力验算：JTG D62-2004 中 5.2 (2) 正常使用验算 持久状况时，还应进行正常使用极限状态设计，即要满足抗裂要求、应力要求、挠度要求。 A. 抗裂要求

全预应力和 A 类预应力构件属于不允许开裂构件，通过控制混凝土的拉应力来保证抗裂要求。B 类构件和普 通钢筋混凝土构件属于允许开裂构件，通过控制裂缝宽度保证其抗裂要求。

连续刚构桥上部箱梁通常都按 A 类构件或全预应力构件设计，按预应力混凝土受弯构件，根据《桥规》P58 的 6.3 条进行抗裂验算。 正截面抗裂验算：JTG D62-2004 中 6.3 正常使用极限状态验算

斜截面抗裂验算：JTG D62-2004 中 6.3

全预应力预制构件 σst-0.85σpc≤0 全预应力现浇构件 σst-0.80σpc≤0 正截面抗裂验算

A 类构件 σst-σpc≤0.7；

σlt-σpc≤0

全预应力预制构件 σtp≤0.6ftk 全预应力现浇构件（包括预制拼装 σtp≤0.4ftk

构件） 斜截面抗裂验算 A 类预制构件 σtp≤0.7ftk

A 类现浇构件（包括预制拼装构件） σtp≤0.5ftk

以上验算应注意与长期效应组合和短期效应组合的对应关系。 结构中的正应力、主应力的最值在整个结构的各截面中要相对均匀，不要出现过多、过大的起伏。即应力包 络图要比较平顺。

B. 应力要求

预应力混凝土受弯构件的抗裂验算是对混凝土的拉应力进行限制，为满足长期使用要求，规范还对混凝土的 压应力、预应力钢筋的拉应力进行了规定。

设计中有关应力要满足规范 JTG D62-2004 中 7.1.5 的有关规定： 受压区混凝土最大压应力 ≤0.5fck

预应力钢筋最永存大拉应力（钢绞线） ≤0.65fpk

预应力钢筋最永存大拉应力（精轧螺纹钢） ≤0.80fpk

混凝土最大主压应力 ≤0.6fck 根据混凝土主拉应力的不同，《桥规》P68 的 7.1.6 条规定了相应应力情况下箍筋的配置要求： 混凝土主拉应力 σtp≤0.5ftk 的区段，箍筋按照构造设置；

混凝土主拉应力 σtp＞0.5ftk 的区段，按照下列公式计算箍筋间距（Sv）：

Sv ? fsk Asv

? tpb

C. 挠度要求

结构的挠度验算是为了保证结构具有一定的刚度，使它在使用过程中不致因变形太大而造成不良后果。 验算时应根据《桥规》P63 的 6.5 条进行验算和设置预拱度。

短暂状况时，即施工阶段，除强度验算外，还应按《桥规》P69 的 7.2 条进行相应应力验算。

偶然状况时，仅需按要求作强度验算。

6、 桥面板计算

根据《桥规》P14 的 4.1 条进行验算，或采用程序建模计算。

7、 横梁计算 (1) 恒载：

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根据纵向计算的恒载支座反力，按照箱梁横断面面积的大小分配到横梁的各单元，采用均布荷载或梯形荷载 来模拟。

(2) 活载：

根据纵向计算得到的活载反力，折算到一列车在该横梁处的荷载效应，在横梁宽度范围布置可能的车道数进 行计算比较，选择最大荷载效应的车道数作为控制荷载进行计算。

8、 支座及锚下局部承压验算

支座根据《桥规》P79 的 8.4 条进行验算，锚下根据《桥规》P47 的 5.7 条进行验算。

九、 构造规定

完成结构计算后开始进行设计图的绘制时，应根据《桥规》P90 的第 9 章 构造规定的相关内容，逐条核实确 认是否满足规范要求。

1、 保护层厚度

钢筋保护层按照《桥规》的 P90 的 9.1.1 条执行。 环境条件 序号 构 件 类 型 Ⅲ、Ⅳ Ⅰ Ⅱ

基础、桩基承台（1）基坑底面有垫层或侧面有模板 40 50 60 1 60 75 85 （受力钢筋）（2）基坑底面无垫层或侧面无模板

墩台身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑（受 2 30 40 45 力主筋） 人行道构件、栏杆（受力主筋） 3 20 25 30 箍筋 4 20 25 30

缘石、中央分隔带、护拦等行车道构件 5 30 40 45 收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋 6 15 20 25

《桥规》P102 的 9.4.8 条还规定了外形呈曲线的预应力构件的管道最小混凝土保护层厚度的计算方法，设计 时应注意验算是否符合其规定。

2、 锚固长度

钢筋的最小锚固长度应根据钢筋种类和混凝土强度等级，按照《桥规》P90 的 9.1.4 条确定。

3、 最小配筋率等

各构件除应按计算受力要求配置钢筋外，还应按构造要求，满足最小配筋率、钢筋直径和间距、配筋形式的 规定。

(1) 《桥规》P94 的 9.1.12 条规定的纵向受力钢筋的最小配筋率要求； (2) 《桥规》P98 的 9.3.6 条规定的底板构造钢筋的面积等要求； (3) 《桥规》P100 的 9.3.13 条规定的箍筋的配置要求； (4) 《桥规》P102 的 9.4.1 条规定的配筋要求。

以上条文应重点核查，对规范中其他要求也应严格遵照执行。

预应力箱梁构造配筋参考，以计算要求和规范构造要求为准 顶板纵向上层构造钢筋 Φ16@150 顶板纵向下层构造钢筋 Φ12@150 顶板横向上层钢筋直径根据计算确定，满足规范 JTG Φ@150 D62-2004 中 9.1.12 规定 顶板横向下层钢筋 Φ@150 底板纵向上层构造钢筋 Φ12@150 底板纵向下层构造钢筋 Φ16@150 底板横向上层构造钢筋 Φ12@150 底板横向下层构造钢筋 Φ16@150 腹板内、外侧纵向钢构造筋 Φ16@150 箱梁倒角钢筋 Φ16@150 7

腹板箍筋在桥梁各桥支点两侧 1.5 倍梁高范围内箍筋采用 Φ16@100，其余范围采用 Φ16@150。

十、 连续刚构桥的常见问题及设计上的控制措施

根据国内外已经修建的大跨度连续刚构桥的统计资料，常见的问题有： 1、 主跨跨中下挠

由于目前大跨度箱梁桥采用的截面呈轻型化趋势，板件越来越薄，使用的混凝土强度等级越来越高，必然带 来徐变影响越来越大的问题。

在设计时应充分估计徐变的影响程度及其长期性，采取适当措施加以控制： (1) 控制预应力加载龄期，最好控制在 7 天以上；

(2) 控制预应力施工环节，减少预应力损失，建立足够的有效预应力；

(3) 主跨合龙前在两悬臂端施加水平顶推力，不仅有利于内力分配，也可减小跨中下挠。 (4) 适当增大预拱度值，根据相关经验可按主跨的 1/1500 增加。 2、 箱梁梁体裂缝

(1) 腹板斜裂缝，即主拉应力裂缝 减少腹部斜裂缝的方法有：

A. 控制腹板主拉应力值，尽量能比规范要求的富裕 1MPa 以上； B. 施工过程中控制挂篮的刚度，避免浇筑时变形过大； C. 重视并正确计算温度梯度效应。 (2) 顶底板纵向裂缝 纵向裂缝产生的原因有：

A. 混凝土收缩。由于各节段混凝土龄期的不同产生收缩差，可能出现纵向裂缝。设计时应注意要求各节段

浇筑时间间隔不能太长，截面配筋要考虑收缩差的影响；

B. 预应力管道的偏差。当布置有横向预应力时，若预应力管道位置偏差较大，易在顶板下缘出现纵向裂缝；

C. 横向支座的布置。横向支座布置时，应避免设置两个固定支座，否则在温度、收缩等影响下易出现裂缝；

D. 超载。箱梁的横向弯矩受活载的影响较大，因超载而使轴重超过规范时，易在顶板下缘出现纵向裂缝。

十一、常见构造设计参考图 1、 箱梁断面配筋 2、 锚槽、锚块配

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