浅析预应力混凝土连续箱梁桥梁结构设计

浅析预应力混凝土连续箱梁桥梁结构设计

王立文 昆明市政工程设计研究院（集团）有限公司

摘要：当前，桥梁工程建设中的预应力混凝土连续箱梁施工工艺水平不断提高，进一步提升了桥梁工程建设整体水平。预应力混凝土连续箱梁是一种应用较为广泛的桥梁形式，有着结构刚度好、变形小及便于维护等优点，在桥梁结构设计中有着很好的应用效果。本文对预应力混凝土连续箱梁桥梁结构设计进行了分析，以供参考。

关键词：预应力混凝土；连续箱梁；结构设计

在桥梁设计中，很多设计人员会都会遇到桥梁组成构件实际断面尺寸的选择问题，为保证相关构件断面尺寸符合桥梁工程建设需求，就需要对桥梁工程实际情况进行调查，在保证建筑断面构件初始尺寸合理的基础上，还要保证其具备相应的承载能力，这样不仅能够节约用料，还能有效保证桥梁建设质量。为保证桥梁建设质量，设计人员应具备丰富的设计经验，还要提前做好桥梁工程相关数据调查，结合以往实例进行设计。在桥梁施工中，为保证预应力混凝土连续箱梁施工的顺利进行，就一定要结合桥梁工程现场实际，对设计方案进行改进和优化，保证桥梁结构设计科学性与合理性，才能更好的保障桥梁工程建设的安全性。

1、优化设计的基本原则

1.1科学布置桥跨

预应力混凝土连续箱梁有着连续变形的特点，因此，在实际施工过程中，预应力混凝土连续箱梁的边跨与中跨比例很容易受到箱梁连续变形的影响，进而导致箱梁主体结构受力不平衡，这样就会使得预应力混凝土连续箱梁存在很大的安全隐患问题，增加了桥梁发生事故的概率。如果实际施工中的边跨与中跨比例过大，桥梁工程中的边跨架构的纵向刚度就相对较小，这样一来就会出现边跨刚度与中跨刚度不匹配的情况。在活载与恒载相关作用力的影响下，建筑边跨位置经常会出现更大的建筑主拉应力，这样建筑边跨与中跨相应的应力失衡，就会引发安全事故问题。如果边跨与中跨之间的比例过小，则边跨支点就容易出现负反力，进而造成支座脱空问题的发生。

1.2横隔梁的配置

建筑箱梁桥体中的横隔梁的作用就是增强桥体截面的横向刚度，进而能够对桥梁运行中所产生的畸变应力进行有效的限制。但从实际应用情况看，箱形截面有着较强的抗扭刚度，因此，国内外很多桥梁工程建设中，预应力混凝土连续箱梁中大多会减少或是不设跨中的横隔板，转而会在支座位置改变横隔梁施工设置，采用这一施工方法，能够有效降低支座周围的主拉应力力度，进而能够保证桥梁工程的稳定性。

1.3腹板、底板、顶板的厚度

桥梁腹板的厚度设置中，其最小值要能够满足桥梁构造设计的基本要求，在设计过程中，要保证腹板厚度能够充分满足其承载力需求，才能有效提升桥梁构造稳定性^[1]。当前，很多国家的桥梁设计中，关于预应力管道间的最小净距与腹板最小厚度并未有一个明确的标准，设计人员需要根据桥梁实际，确定合理的最小厚度。连续箱梁桥的负弯矩提高，相应的底板厚度也要提高，并要逐步进行加深厚度，直到其根部位置。关于顶板厚度，要确保其能够满足桥面横向弯矩建设要求，同时，顶板厚度还要符合横向与纵向布置的预应力钢束要求及钢筋要求。预应力混凝土连续箱梁桥梁施工中，设计人员一定要保证相关材料的精确，尤其是占比较大的材料，确保其安置精确，才能有效保障施工的顺利进行，并能够确保相关材料在建筑施工中充分发挥相应的作用。

2、预应力混凝土连续箱梁桥梁结构优化设计

2.1改进设计计算方法

桥梁工程作为道路交通工程中的重要枢纽性工程，对道路交通工程的正常运转有着关键性的影响，因此，相关人员一定要重视桥梁工程建设，保证桥梁工程质量与稳定性，才能有效保障道路交通的正常运行^[2]。但由于桥梁结构本身的复杂性，因此，在桥梁施工中很容易出现多种问题，当前，预应力混凝土连续箱梁是桥梁设计中所采用的主要建设方案，关于“箱梁桥”的设计计算，相应的软件基本采用的平面杆系单元编制，这种设计方式属于线性静力平面计算软件。这一软件可以帮助设计人员从宏观层面分析平面干系桥梁建筑设计情况，但缺乏一定的精确度，因此，虽然这一设计方式有着一定的应用价值，但由于其数据不能全面、准确的反映出“箱梁桥”的主要结构特点，设计人员就需要采取其他方法进行设计，如图1所示。设计人员还可以采用平面结构分析法，对“箱梁桥”整体建设情况进行分析，其中较为关键和重要的部分，可以采用新的空间分析法，同时，保证配筋构造等建筑施工的正确操作，才能有效保障施工质量。根据相关实践数据显示，新的设计思路能够有效解决桥梁工程建设中的大多数问题，且不会让桥梁建设变得更加复杂，有着实际、有效的应用价值，是桥梁建设中的重要辅助手段。

图1 预应力混凝土连续箱梁建设

2.2改进预应力索构造与钢筋配置

部分建筑桥梁运行中，很容易出现一些倾斜裂缝，根据相应的数据显示，导致裂缝产生的原因在于纵向干预产生力的钢束布置方式缺乏合理性，这主要是腹板设计工作内容，因此，为保证建筑桥梁建设质量，就一定要保证建筑腹板纵向预应力的合理

^[3]。设计人员在进行设计工作时，一定要做好经验总结工作，结合相关材料的应用实际，提前对相关设计进行模拟操作，根据模拟实验，对桥梁施工现场实际材料的应用情况进行调整，保证预应力索构造与钢筋配置质量，如图2所示。同时，在桥梁施工过程中，还要结合桥梁施工图纸标准要求，做好柱钢筋与筋骨选择工作，然后完成下料与运输工作。在完成钢筋骨架安装工作后，还应根据设计坐标，对相应的钢筋骨架节点分阶段进行装订和焊接，然后进行管道安装。桥梁工程部分施工环境较为特殊，设计人员就需要具备足够的设计经验，能够根据现场实际，灵活调整和改进相关数据，结合相关设计软件，可以有效提升设计质量，然后进行实践工作，可以让桥梁建筑实现更好的效果。

图2 一种预应力钢筋布置方式

2.3构造尺寸设计改进

在桥梁结构设计工作中，预应力混凝土连续箱梁有着很好的应用效果，为进一步保证桥梁结构设计质量，提升桥梁工程稳定性，就需要对相应构造尺寸进行改进和优化，保证桥梁相关数据的合理性与协调性，确保各个跨径与胯宽总长度分配的科学性^[4]。将预应力混凝土连续箱梁最大理论与实际相结合，然后找出最佳的设计方案并执行，才能有效提升预应力混凝土连续箱梁的应用效果。在实际施工中，设计人员可以根据桥梁工程实际，适当增加箱梁桥的腹板厚度、顶板厚度及底板厚度。保证相关厚度的合理性，不仅可以增强桥梁的抗剪性能，还能有效保证施工中钢筋材料布置工作的顺利进行。横隔板能够有效增强桥梁相关能力，结合以往桥梁建设经验，桥梁施工中可以采取双向结构或多箱结构，可以缩小各个隔板间的距离，还能保证相关施工材料的合理运用。设计人员应重视桥梁强度的提升，尤其是曲线桥梁施工中，做好相关设计的改进工作，提升整体受力，能够有效提高其整体强度。

3、结语

桥梁工程建设中，预应力混凝土连续箱梁有着很好的应用效果，在实际应用中，设计人员要充分掌握桥梁跨径、桥宽等数据信息，结合桥梁结构设计常量，按照相应的程序进行分析，改进计算方法，尤其要做好重点部分的设计调整与改进工作，确保相关构造尺寸符合桥梁工程建设要求，才能有效提升桥梁工程的稳定性。

参考文献

[1]徐志鹏,张晓阳.预应力混凝土连续箱梁桥拆除方法及其结构分析研究[J].智能城市,2020,6(4):2.

[2]唐术熙.预应力混凝土连续大箱梁桥设计[J].城市道桥与防洪,2020(11):5.

[3]何龙.城市预应力混凝土连续宽箱梁桥设计参数优化[J].工程建设与设计,2022(1):3.

[4]胡欣.预应力混凝土连续箱梁桥加固技术研究[J].青海交通科技,2021,33(2):3.