摘要：沙井欽江大橋主橋為80+130+80m預應力混凝土連續梁橋，上構采用變截面箱型結構，施加三向預應力，掛藍懸臂澆注施工。本文詳細介紹主橋結構尺寸擬定，預應力體系設計，并提供部分結構分析結果，對以后類似橋梁的設計提供參考。
　　關鍵詞：連續梁橋；三向預應力；懸臂澆注
　　1概述
　　沙井欽江大橋位于欽州市沙井大道至欽州港公路K9+431～K9+969路段處，在欽江入�？诟浇�跨越欽江，橋梁與河道基本正交。該大橋采用2×30+80+130+80+2×30m跨徑結構，橋梁全長538m，分左右幅橋，兩幅橋結構相同。主橋采用80+130+80m預應力砼變截面連續箱梁結構，邊跨采用30m先簡支后連續T梁結構。橋臺采用埋置式肋式橋臺，樁基承臺基礎；主橋橋墩采用鋼筋砼實體橋墩，樁基承臺基礎；邊跨橋墩采用樁柱式橋墩，樁基礎。
　　連續梁橋結構體系具有變形小、結構剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養護簡單、抗震能力強等優點。預應力混凝土連續梁橋的主要斷面形式是箱形截面，箱形截面整體性好，承受正負彎矩及抗扭能力強，是一種經濟合理的截面形式。采用預應力混凝土連續箱梁，可使跨越能力大大增加，目前在40～150m范圍內，預應力混凝土連續箱梁占主導地位。
　　本橋的主要技術標準為：設計荷載：公路Ⅰ級；設計速度：80km/h；通航標準：Ⅲ(3)級航道；環境類別：Ⅲ級；地震基本烈度：Ⅵ度。
　　主橋由上、下行分離的兩個單箱雙室箱型截面組成，采用三向預應力混凝土結構。單個箱體頂板寬18.5米，底板寬10.5米。箱梁根部梁高7.5米，跨中梁高3.0米，箱梁梁高、底板厚度均按二次拋物線變化。主橋立面布置見圖1。

　　圖1沙井欽江大橋主橋立面示意(單位:mm)
　　2基本尺寸擬定
　　由于大跨徑預應力混凝土梁橋恒載自重所占比例較大,增加箱梁的挖空率,減輕截面的結構自重,采用高強度等級混凝土,采用較大噸位的預應力鋼束,三向預應力體系等,都是提高設計水平,獲得良好經濟效益的重要措施。因此在保證剪應力和主應力滿足要求的條件下,本橋盡量減小了截面尺寸,減輕自重,增加箱梁截面有效承載能力。另外,箱梁底部截面尺寸減小,相應的主墩工程量也大幅減小,帶來了可觀的經濟效益。
　　主梁采用大懸臂翼緣板的單箱雙室薄壁截面，邊跨、中跨之比為0.615:1。主跨和邊跨支點處中心梁高7.5m，高跨比1/17.333；跨中處中心梁高3.0m，高跨比1/43.333。單個箱體頂板寬18.5米，厚0.28m，設1.5%的橫坡；底板寬10.5米，底板上、下緣順橋向均為二次拋物線，其頂點設在主橋中跨合攏段邊緣處，由0.3m變成0.85m，橫橋向底板保持水平，腹板厚0.8～0.4m，翼緣板懸臂長為4.0m，端部厚0.18m，根部厚0.7m。在箱梁外側兩腹板鋼筋外側、翼板下緣鋼筋外側、底板鋼筋外側均布置Φ6鋼筋焊網，網格間距10厘米。箱梁橫斷面見圖2。

　　圖2主梁半支點半跨中橫截面(單位:mm)
　　主橋箱梁混凝土強度等級采用C55，按全預應力構件設計。主橋箱梁混凝土中摻入水泥混凝土專用聚丙烯腈纖維（PAN），摻量為1kg/m3。
　　3預應力體系
　　3.1縱向預應力束布置
　　縱向預應力筋的布置主要有懸臂預應力筋和連續預應力筋兩大類：在懸臂澆筑施工時,要配置承受負彎矩的懸臂預應力筋；而在合龍成橋以后,要配置承受恒、活載產生正、負彎矩的預應力筋或連續預應力筋。縱向預應力鋼筋是主要受力鋼筋,既要考慮構件的整體受力,也要考慮受力的局部影響,還要考慮施工和操作的方便,進行合理的布置。
　　根據單箱雙室截面應力分布的特點，綜合考慮施工節段數、各階段張拉的束數、負彎矩束面積、材料指標經濟及方便施工等因素，確定了縱向預應力束布置方案。
　　縱向預應力鋼筋采用φs15.2低松弛高強鋼絞線,縱向預應力分腹板鋼束、頂板鋼束及底板鋼束,懸澆段腹板鋼束采用19φs15.2，張拉控制應力為0.75fpk。懸澆段頂板鋼束采用22φs15.2,張拉控制應力為0.75fpk，合龍段頂板鋼束及底板鋼束一般采用12φs15.2,張拉控制力應為0.72fpk。
　　3.2橫向預應力束布置
　　橫向預應力束的配置如同縱向預應力筋的配置一樣考慮，根據計算得到的箱梁縱截面上橫向彎曲內力來調整橫向預應力束，使滿足設計和規范要求。本橋橫向懸臂及中段跨度均較大,須采用橫向預應力。箱梁頂板橫向預應力鋼束采用3φs15.2mm低松弛鋼絞線,扁錨體系，一端交錯張拉,并以控制鋼束張拉力為主,張拉伸長量作為校核的原則進行雙控。每一節段的縱向鋼束張拉完成之后,自節段根部開始順序張拉橫向鋼束。橫隔板預應力粗鋼筋采用冷拉Ⅳ級JL32mm高強度精軋螺紋鋼筋,在其所處的節段一并張拉完成。
　　3.3豎向預應力束布置
　　豎向預應力鋼筋的布置主要是為了提高截面的抗剪能力。箱梁腹板豎向預應力粗鋼筋采用冷拉Ⅳ級JL32mm高強度精軋螺紋鋼筋,一端張拉。錨下控制應力707MPa,每一節段的縱、橫向鋼束張拉完畢后,立即進行豎向預應力粗鋼筋的張拉。橫隔板預應力筋，在其所處的節段一并張拉完成。施加預應力時均采用兩端同時張拉，并以控制鋼束張拉力為主，張拉伸長量作為校核的原則進行雙控。
　　4計算分析
　　4.1縱向計算
　　在設計時上部結構靜力分析采用JQJS和Midas兩套程序進行結構分析和相互校核，兩個程序計算結果非常接近。全梁共劃分94個單元、95個節點，根據施工工藝和節段劃分，對預應力混凝土連續梁各階段的受力情況進行了全面計算分析。計算荷載包括恒載、活載、支座不均勻沉降、溫度變化、預應力及混凝土收縮、徐變等。根據本橋所處的具體地理、氣候條件，基礎不均勻沉降取2.0cm，結構整體升溫按14℃計，結構整體降溫按-20℃計，梯度溫度T1＝14℃，T2＝5.5℃。結構計算中還考慮了體系轉換的影響等因素。本橋按3650天來考慮混凝土收縮徐變影響，采用考慮滯后彈變的徐變理論進行計算。
　　主橋按公路橋規JTGD60-2004第4.1.6條承載能力極限狀態效應組合進行承載力驗算，結果如下表1及圖1～圖2。
　　表1主橋箱梁主要控制截面最大彎矩值及對應抗彎強度表

　　圖1最大正彎矩效應及強度線包絡圖

　　圖2最大負彎矩效應及強度線包絡圖
　　從上表可以看出，截面的正截面抗彎強度滿足規范要求。
　　主橋按公路橋規JTGD60-2004第6.3條正常使用極限狀態效應組合進行結構抗裂驗算，施工階段截面的正應力如圖3～圖4，使用階段最大組合應力如表2及圖5～圖6。
　　
　　1）受壓區混凝土的最大壓應力，本橋＝16.2MPa。
　　根據計算結果，箱梁混凝土正截面壓應力最大值為16.64MPa，位于靠近主墩支點附近的66號節點截面上緣處，略超規范允許值，超過2.72％，小于5％，另25、30、67、72號節點截面在考慮溫度梯度的組合作用下截面上緣正應力略有超過，其余截面均滿足規范正截面混凝土壓應力要求。考慮到正截面壓應力只是溫度梯度荷載組合中的個別截面略超限，且超出小于5％，因此認為該橋箱梁混凝土壓應力基本滿足規范要求。
　　2）受拉區預應力鋼筋的最大拉應力，對鋼絞線、鋼絲，本橋＝＝1209MPa。
　　根據計算結果，在節點69截面處的41號鋼束預應力鋼筋的最大拉應力為1130.28MPa，為所有組合所有截面的預應力鋼筋拉應力的最大值。因此，主橋箱梁使用階段預應力鋼筋的拉應力滿足規范要求。
　　4.2橫向計算
　　橫向預應力可加強橋梁的橫向聯系,增加懸臂板的抗彎能力。箱梁的橫向作為被支承在主梁腹板中心線下緣的箱形框架進行設計,計算時沿順橋向取單位長度為1m,考慮各種不同的布載情況。主橋取支點截面、跨中截面、四分之一跨等具有代表性的截面進行計算,橫梁重力按實際施加，同時支點截面將縱向計算時永久作用和除汽車、人群以外的可變作用引起的支反力標準值作為永久荷載平均施加在橫梁的各腹板位置，汽車、人群荷載在其實際作用范圍按最不利加載。
　　由于此結構為外部靜定結構，均勻溫度變化不會產生內力，溫度應力沿單元截面呈直線變化，按升、降溫分別考慮。
　　5結語
　　預應力混凝土連續梁橋，是大跨徑橋梁的主要橋型之一，外觀簡單大方、力學模型明晰，具有可靠的強度、剛度以及抗裂性能；同時有著變形小、結構剛度好、行車平順舒適,伸縮縫少,養護簡易，抗震能力強等優點。通過本梁的設計為以后類似的結構設計提供了一定的經驗。
　　參考文獻:
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　　交通出版社,2000.
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