摘 要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟得到的大力的發(fā)展，我國的橋梁、隧道、公路、鐵路工程項目都得到的快速發(fā)展，這些行業(yè)的競爭也是日趨激烈。面對著日益嚴(yán)酷的競爭，設(shè)計單位在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，大多數(shù)都采用預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，本文便詳細(xì)的介紹預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，并施土縫處鋼束的處理方式、梁端張拉的處理方式等問題進行了深入的研究。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；箱梁結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號：U412.31+2 文獻標(biāo)識碼：A
1 預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理
預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理就是在鋼梁的受拉側(cè)位置上進一步的配置具有較高強度的鋼索，這樣對比于一般的組合梁的受力情況，這種鋼梁的預(yù)應(yīng)力便更大了，同時鋼梁對外荷載所產(chǎn)生的撓度與彎矩會有一定的相互抵消，這樣便是相對的提高了鋼梁的抗荷載能力，也大大降低了鋼梁在外荷載的作用下所。
2 預(yù)應(yīng)力箱梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造
2.1 箱梁腹板及厚度
一般情況下，箱梁鋼束及腹板內(nèi)各鋼筋的構(gòu)造決定了箱梁腹板的厚度，同時箱梁的腹板的支點附近還應(yīng)滿足箱梁截面抗剪的強度要求，箱梁的厚度一般采取漸變的處理方式，箱梁支點段厚度為60cm，跨中段腹板厚度為45cm左右。
2.2 箱梁頂?shù)装寮昂穸?/p>
箱梁箱室的寬度決定了頂?shù)装宓暮穸�，通常情況下，箱梁頂?shù)装宓暮穸缺仨毚笥?0cm。當(dāng)箱梁為變高連續(xù)箱梁時，箱梁的頂板及底板均為24cm等厚，支點處厚度漸變?yōu)?8cm；當(dāng)箱梁為等高箱梁時，頂板及底板均為等厚22cm，則箱室變寬處厚度為24cm。另外在確定箱梁頂?shù)装搴穸葧r，還用注意滿足箱梁內(nèi)部的普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護層的保護要求。
2.3 箱梁懸臂及其長度
一般情況下，箱室數(shù)及橋?qū)挍Q定了箱梁懸臂的長度，箱梁懸臂的長度通常都小于3cm。
2.4 箱梁的跨徑布置與橫斷面
箱梁的跨徑布置方式一般有不等跨布置和等跨布置兩種處理方式。通常情況下，等截面的連續(xù)箱梁的高跨比為1比15到1比20，邊中跨比為1比15到1比25。而變截面箱梁的支點截面處的高跨比一般為1到15和1到25，跨中截面處的高跨比為1比25到1比40，同時在對變截面箱梁箱底進行設(shè)計時，一般采用二次變化拋物線的形式，這種形式不但滿足了受力的要求，也使整個箱梁梁體更加美觀及勻稱。
箱梁主要有四種截面形式，分別為單箱單室、多箱單室、單箱多室和多箱多室。實際工程中，橋?qū)捫∮?3cm的采用單箱單室，13到17cm的采用單箱雙室，17到21cm的為單箱三室，大于21cm的為單箱四室。進行箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時，注意箱梁與底板和頂板的連接處設(shè)置圓弧角并且箱梁邊腹板使用斜腹板。
3 箱梁的鋼束的配束方式
不同的箱梁的施工方法對鋼束的配束方式有著至關(guān)重要的影響，另外，不同的橋梁結(jié)構(gòu)體系、不同的結(jié)構(gòu)形式甚至是不同的受力情況都會影響預(yù)應(yīng)力箱梁的配束方式。
3.1 施工方法的確定
中小跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁由于其配束形式比較簡單并且不存在質(zhì)量轉(zhuǎn)換，因此采用滿堂支架整體現(xiàn)澆的施工方法進行施工。為了避免由于張拉過大的鋼束而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的過度損失，施工箱梁的聯(lián)長應(yīng)在150米以內(nèi)。如果聯(lián)長超過了150米，則應(yīng)該分階段施工，分階段張拉并且使鋼束設(shè)置連接器，施工縫的位置大約設(shè)置在4分之一的聯(lián)長處。在實際的施工過程中，大部分都采用一次性的滿堂支架整體現(xiàn)澆，只有5跨一聯(lián)和4跨一聯(lián)分兩個階段進行施工。
施工時，應(yīng)盡量在靠近腹板的位置配置鋼束，為了提高鋼束的利用率，仍然不夠是可以腹板的倒角處進行布置。采用通常鋼束并且減少短束，這樣可以有效的減少齒輪數(shù)量及張拉次數(shù)。鋼束的布置形式應(yīng)考慮施工順序及施工縫并且應(yīng)根據(jù)鋼束的張拉空間及錨固進行布置。
3.2 箱梁鋼束張拉端的處理方式
在工期安排比較緊張的情況下，張拉端主要有以下三種處理方式：
3.2.1 在端橫梁處開槽口會對橫梁的受力產(chǎn)生負(fù)面影響。
3.2.2 鋼束通常在腹板彎起時并直接在腹板頂部進行錨固。最小的錨固尺寸是錨固面根據(jù)鋼束大小所決定的，如果同一排鋼束同時彎起就會整個截面受力產(chǎn)生極為不利的影響。如果分開彎起，則彎起段就會很長，若對腹板開口就必須切斷腹板的箍筋膜，對受力也是不利的。
3.2.3 腹板鋼束必須在腹板的范圍內(nèi)平彎直至張拉完成。所以實際狀況中采用第二和第三種相結(jié)合的辦法對鋼束張拉端進行處理。當(dāng)工期不緊的時候，采用正常的張拉端處理方式并有效的安排澆筑順序，確保對結(jié)構(gòu)的受力影響最小就可以了。
3.3 箱梁鋼束施工縫的處理方式
采用滿堂支架施工時，為了避免預(yù)應(yīng)力的過度損失，張拉鋼束的長度不要過長，所以在施工縫處應(yīng)合理而有效的處理鋼束的布置形式。在實際對箱梁進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般有對施工縫的處理有兩種處理方式：一是鋼束在腹板處直接進行平彎操作，并且跟梁端的張拉方式一樣進行錨固。注意在需要施工縫處按要求對腹板進行加厚處理。二是鋼束在腹板處進行平彎以及豎彎，在平彎和豎彎操作時注意梁高及鋼束的大小，不宜過大。當(dāng)進行平彎以及豎彎時，腹板的錨固面上會呈現(xiàn)豎排排列的形式，這樣會多出鋼束，多出的鋼束需要在腹板底板位置處進行張來，注意施工縫需要局部加厚。對比這兩方法，第一種相對簡單，第二種由于需要平彎以及豎彎的操作，不宜進行操作，所以從是否容易操作的角度來講，建議選擇第一種處理方式。
3.4 預(yù)應(yīng)力箱梁配束計算時需要考慮的問題
3.4.1 箱梁的內(nèi)力分析一般有空間分析以及平面桿系兩種分析方法。半徑較小的橋梁一般選用空間分析的方法進行內(nèi)力分析；而半徑較大或者是直線的橋梁采用平面桿系的方法進行內(nèi)力分析。鑒于整個工程的計算量大并且類型也較多，為了使調(diào)束更方便，建模更迅速，通常選用Midas或是橋梁博士等軟件進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。
3.4.2 預(yù)應(yīng)力箱梁構(gòu)件設(shè)計有兩種設(shè)計方法：部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計以及全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計。由于新出臺的新橋規(guī)對橋梁的耐久性能要求更高，對截面應(yīng)力的控制要求也更高，因此現(xiàn)階段的大部分工程均采用全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計進行計算。
3.4.3 結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算包括兩部分：可變荷載內(nèi)力計算以及永久荷載內(nèi)力計算�？勺兒奢d內(nèi)力通常受溫度梯度、人群荷載以及汽車荷載等外力影響。而永久荷載內(nèi)力則主要受橋梁自重、收縮徐變、橋面系自重等客觀條件所影響。
通過以上論述，對預(yù)應(yīng)力箱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析，并對預(yù)應(yīng)力箱梁的基本原理、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及配束方式等問題進行了較為詳細(xì)的探討及研究。目前，我國的預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計還并不完善，施工工藝也并談不上絕對的成熟，這就需要所有的工程設(shè)計以及施工人員共同努力。只有的不斷的總結(jié)并完善現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工工藝，才能夠建造出更耐用、更經(jīng)濟、更完美的精品工程項目。
參考文獻
[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2002.
[2]周先念.預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，1994.
[3]唐環(huán)澄.橋梁建筑藝術(shù)[M].上海：明文書局出版社，1987.
[4]洪錦如.橋梁結(jié)構(gòu)計算力學(xué)[M].上海：同濟大學(xué)出版社，1998.
[5]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁[M].北京：人民交通出版社，1999.
