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公路预应力混凝土连续刚构桥结构设计 第1章 绪论 1.1预应力预应力是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来,从理论，材料，工艺到土建工程中的应用,都取得了巨大的发展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。目前预应力已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。我国预应力的起步比西欧大约晚10年,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力桥梁的修建技术已达到国际先进水平。预应力桥梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响桥梁的跨径，线型，截面形式等。预应力连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以内,且施工周期长,施工用料多。60年代预应力桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短，速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且经济的施工方法。预应力连续梁的施工方法还有顶推法，移动模架法，逐孔架设法等。连续梁桥是中等跨径中常用的一种桥梁结构，两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，预应力连续梁桥是其主要结构形式，它具有梁高小，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少接缝少、行车平顺舒适等优点，在30~120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。T形刚构桥指的是以T型梁为主要承重结构的梁式桥。在桥上荷载作用产生正弯矩时，梁成上大下小的T形并在下缘配筋充分利用了混凝土的抗压强度大和钢筋的高抗拉强度进而比矩形梁桥节省了材料，减轻了自重。,行车不舒适；跨中可能产生较大挠度；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，不利于悬臂施工、横向抗风要求。 预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。预应力混凝土连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点,又有T 型刚构桥不设支座、施工方便的优点, 且有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度, 它利用高墩的柔度来适应结构由预应力砼收缩、徐变和温度变化所引起的位移, 能满足特大跨径桥梁的跨越及受力要求。 缺点 上部结构连续长度有一定限制,长度再增加时应改为连续刚构与连续梁组合体系；抗撞击能力较弱。 （2）预应力混凝土连续刚构桥的特点 桥跨结构（主梁）和墩台整体相连的桥梁叫刚构桥。由于二者之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而将减少跨中正弯矩，跨中截面尺寸也相应减小。刚构桥在竖向荷载作用下，一般都产生水平推力。刚构桥大多做成超静定的结构，故混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉陷和预应力等因素都会在结构中产生附加内力。刚构桥外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔。预应力混凝土刚构桥则常用于高墩大跨桥梁，且具有较好的技术经济性。 连续刚构体系另一个特点是抗震性能好, 水平地震力可均摊到各个墩上来承担, 而连续梁则需要设置制动墩或是采用价格较昂贵的专用抗震支座。墩梁固结又便于采用悬臂施工方法, 取消了连续梁在施工转换体系时所采用的墩上临时固结措施。连续刚构桥的主要特点表现在以下几个方面: ①构造上一般有2 个以上主墩采用墩梁固结, 要求主墩有一定的柔度形成摆动支撑体系。因此, 常在大跨径高墩桥梁结构中采用。 ②墩梁固结有利于悬臂施工, 同时避免了更换支座, 省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。省去了大跨连续梁的支座, 无需巨型支座的设计, 节省制造、养护和更换支座的费用。 ③受力方面, 上部结构仍保持了连续梁的特点, 但计入因桥墩受力及混凝土收缩、徐变及温度变化引起的弹塑性变形对上部结构的影响, 桥墩需要有一定的柔度, 使所受弯矩有所减小, 而在墩梁结合处仍有刚架受力性质。 ④ 抗震性能良好, 水平地震力可均摊给各个墩来承受, 不像连续梁需设置制动墩, 或采用昂贵的专用抗震支座。 ⑤边跨桥墩较矮, 相对刚度较大时, 为适应上部结构位移的需要, 墩梁可做成铰接或在墩顶设置支座。 ⑥伸缩缝位置在连续梁的两端, 可置于桥台处, 长桥也可设置在铰接处。为保证结构的横向稳定性, 桥台处需设置控制水平位移的挡块。 （3）预应力混凝土连续刚构桥发展趋势 表1-1 国内外大跨径刚构桥（L240m） 桥名 国家 跨径（m） 年份 重庆高家花园大桥 中国