4车道高速公路30米预应力混凝土简支T梁桥

上部结构设计本科生毕业设计论文

1文献综述

1.1预应力混凝土简支T梁桥国外研究进展

18世纪中叶工业革命后，钢、水泥、钢筋混凝土及预应力混凝土等人工材料的发展和应用，推动了近代桥梁科学技术的革命。人工材料在桥梁工程上的应用是近代桥梁的标志。19世纪中期，钢材的出现，开始了土木工程的第一次飞跃。随后又产生了高强钢材，于是钢结构得到蓬勃发展。结构跨度从砖、石、木结构的几米、几十米跃到百米、几百米至千米以上，开创了在大江、海峡上修建桥梁的奇迹[1]。1867年钢筋混凝土诞生，实现了土木工程的第二次飞跃。有了钢筋混凝土才有可能建造跨越能力很大的桥梁，并使形式多样化。1905年，比利时出现了单跨55m的钢筋混凝土桥；1930年，法国的弗莱西奈建造了跨度178m的钢筋混凝土拱桥。1928年高强钢丝用于预应力混凝土，使在混凝土中建立永存的预压应力成为可能，奠定了现代预应力混凝土的实用基础，大大提高了混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，使其用途更为广泛，使土木工程发生了又一次飞跃[2,3]。

20世纪中叶，第二次世界大战以后，全球的持续稳定和科学技术与经济的高速发展，使桥梁科学技术获得了比历史上任何时期都快的发展。主要表现为：高强轻质材料的发展和应用；跨度的不断增大，形式的多样化与结构的整体化；设计与计算的计算机化（如CAD技术的发展）；制造的工业化、自动化与程序化，施工工艺的提高。由于设计方法与计算理论、材料科学、制造工艺、安装方法、基础施工技术等方面的不断改进，当今桥梁工程规模之巨大、技术之复杂已今非昔比。已建桥梁跨度接近2000m（明石海峡悬索桥跨度为1990m），水下深度超100m的基础工程，高出地面接近200m的桥墩。桥梁工程还将向更高的记录攀登[4]。

1

预应力混凝土桥梁一跃上桥梁建设的历史舞台，就显示出它强大的竞争能力。从50年代创建了突破了100m的跨径记录，经过三十余年的迅猛发展，至今已创建了440m跨径记录。目前，在规划中的设计方案有突破500m跨径记录的趋势。而在实际的工程实际中，在400m以下的跨径范围内，预应力混凝土桥梁已经为优胜的方案。在三十年发展中有几座典型桥例是非常值得关注。1953年联邦德国建成的胡尔姆斯(worms)桥跨径已达到114.2m，采用悬臂浇注法，从而发展了预应力混凝土结构的一种新体系——T型刚构。1964年联邦德国又建成了主跨为208 m本道尔夫(ben-doif)桥，成功地表明悬臂法施工方法的优越性，且在结构体系上又有了创新。薄型的主墩与上部连续梁固结，形成带铰的连续——刚构体系。1962年在委内瑞拉建成的马拉开波(malacaibo)桥，桥全长8272m，其中主桥为斜拉桥，跨径为160+5×235+160m，它标志着预应力混凝土对新型结构体系的强有力的适应性。19世纪70年代，预应力混凝土结构相继应用，成为大跨径预应力混凝土桥梁的主要桥梁之一。 1.2预应力混凝土简支T梁桥国内研究进展

革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，尤其是高速公路建设，从无到有。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展，一般公路和高等级公路上的各种桥梁，形式多样，跨越大江(河)、海峡(湾)的大桥梁建设也相继修建，工程质量不断提高，为公路运输提供了安全、舒适的服务。随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道，保证了建设资金来源[5,6]。

梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁常用的梁式桥形式有：按结构体系分为简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等；按截面型式分为T型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等[7]。

T型梁桥在我国公路上修建最多，早在20世纪五、六十年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。T型梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m～50m跨径，大部分是采用预制拼装后张法预应力混凝土T型梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为:采用

2

高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号C40～60号，T型梁的翼缘板加宽25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土T型梁有结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的预应力混凝土T型梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/2～2/3[8]。预应力混凝土简支或“准连续”T型梁，建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。

虽然我国桥梁技术发展迅速，但是仍旧存在一些问题：

一、施工方面存在的问题主要是施工单位的领导层，尤其是技术领导，对工程质量安全重视不够或根本不重视，只重视利润，导致施工不按规程、规范和设计要求进行，施工中偷工减料，以次充好，不合格材料被使用。

二、现如今，桥梁的美观在设计中地位变得越来越重要。一些大桥，由于在设计中对美学不够重视或缺少建筑师的参与和合作，给人以笨拙、呆板和粗糙的感觉。要想让桥梁成为当地的标志性建筑，工程师们应在桥梁美学方面多下功夫[9]。

三、目前我国桥梁改造加固设计存在的主要问题是：基层养护管理和设计部门，桥梁病害诊断技术力量薄弱，桥梁检测手段落后。考虑结构损伤影响的承载力评估方法不够完善。桥梁改造加固总体设计方案的设计思路不够开阔，应用技术单一，涉及深度不够。个别桥梁加固设计生搬硬套国外或国内其他行业的设计方法，忽略了桥梁带载加固分阶段受力的特点。有些加固设计只作宏观的定性分析，缺少科学的定量分析计算，设计带有很大的随意性[10]。

实现全球四大洲的陆路交通网是世界桥梁工程界共同奋斗的目标和梦想。这一桥梁之梦有可能在22世纪实现。管理部门应加强桥梁养护、管理及设计与施工技术队伍建设等工作，同时年轻一代桥梁工程师要以报国为己任，以主人翁的姿态，勤奋学习、努力创新、勇于实践，提高美学意识和审美能力，这样才能让中国的桥梁成为世

3