装配式预应力混凝土简支小箱梁设计说明

桥涵通用图装配式预应力混凝土简支小箱梁桥涵通用图装配式预应力混凝土简支小箱梁第第17页设 计 说 明

主要技术指标表 表－1一、设计标准、技术标准及技术指标(一)设计标准设计荷载：大路—Ⅰ级。路基宽度：整体式路基宽度34.50m，分别式路基宽度17.00m。桥面宽度：整体式路基：0.60m(防撞护栏)+15.8m(桥面净宽)+0.60m(防撞护栏)+0.5m(中心分隔带+0.60m(防撞护栏)+15.8m(桥面净宽0.60m(防撞护栏)=34.50m；分别式路基：0.60m(防撞护栏)+15.8m(桥面净宽)+0.60m(防撞护栏)=17.00m。设计安全等级：一级。环境类别：II类环境的年平均相对湿度分别：80％。(二)技术标准《大路工程技术标准》JTGB01－2014；JTGD60－2015；《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》JTGD62－2004。《大路桥梁抗震设计细则》JTGB02-01-2008《大路工程抗震标准》JTGB02－2013《大路交通安全设施设计技术标准》JTGD81-2006《大路桥涵施工技术标准》JTG/TF50-2011《钢筋混凝土用钢第1局部：热扎光圆钢筋》GB1499.1—2008《钢筋混凝土用钢第2局部：热扎带肋钢筋》GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第3局部：钢筋焊接网》GB1499.3—2010《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2014《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370－2010《预应力混凝土用金属波浪管》JG225－2007(三)技术指标具体见表－1

大路－Ⅰ级〔m〕年平均相对湿度最小平曲线半径R=∞1.3m0.4m80%R=400X=〔右侧〕0.762m交角90°90°〔m〕19.94L0-0.06〔m〕19.14L0-0.86状况项目标准值适应范围构件类型及跨径适应范围状况项目标准值适应范围构件类型及跨径适应范围〔标准宽度时〕L=20m0.97L≤L0≤L(m)全预应力构件A类构件265〔边梁〕220〔中梁〕265〔边梁〕220〔中梁〕127.5〕0.75m40～140〔t〕中梁64.5边梁68.1中梁62～66.5边梁64～68.62、X为一般悬臂长度标准值，f为曲线段横向弓高值，边梁翼板按曲线预制以适应曲线段桥梁横向弓高影响。二、适用范围本图适用于正交及斜交桥梁上的简支体系桥面连续的预应力砼带翼小箱梁。三、主要材料(一)混凝土预制主梁〔梁肋、翼缘板和横隔板〕及梁间湿接缝、桥面连续承受C40混凝土；堵头砼宜承受C40自密实补偿收缩混凝土，性能指标详见《大路钢管混凝土拱桥设计标准》〔JTG/TD65-06-2015〕3.3.2条要求。桥面铺装承受沥青砼桥面铺装，由最大组合厚度10cm的沥青砼上、中面层＋防水粘结桥涵通用图装配式预应力混凝土简支小箱梁桥涵通用图装配式预应力混凝土简支小箱梁第第27页层＋标准厚度10cm的C40混凝土调平层组成。由于预制翼板横坡与桥梁实际横坡的差异，加之路线竖曲线的影响，调平层厚度允许范围为6cm～14cm，但其平均值仍为10cm。(二)钢筋承受HPB300、HRB400(GB1499.1－2008)和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2－2007)的规定。(三)预应力钢束〔GB/T5224－2014〕规定的低松弛高强度钢绞线，其抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa，松驰率ρ=0.045，松驰系数ζ=0.3d=15.2mm。(四)预应力锚具预制小箱梁承受M15系列锚具，其性能和质量符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》〔GB/T14370－2010〕和《大路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》〔JT/T329－2010〕的规定，一套锚具包括夹片、锚板、锚垫板、螺旋钢筋。本套标准图承受圆塔锚。配套千斤顶承受YCW150B或YCW250B。预应力管道承受镀锌金属波浪管，其性能和质量应符合现行行业标准《预应力混凝土用金属波浪管》〔JG225－2007〕的规定。预应力管道本套通用图承受镀锌金属波浪管，其性能和质量应符合现行行业标准《预应力混凝土用金属波浪管》〔JG225－2007〕的规定。假设承受塑料波浪管则必需满足：a、符合《预应力混凝土桥梁用塑料波浪管》〔JT/T529－2004〕要求；b、其最大外径不宜大于本图规定的镀锌金属波浪管最大外径(65mm)；c、严禁使用再生料生产的塑料波浪管。(五)钢板承受《碳素构造钢》〔GB700－2006〕规定的Q235B钢板。(六)桥面防水粘结层承受水性沥青基层防水涂料，其性能和质量应符合《路桥用水性沥青基防水涂料》〔JT/T535－2004〕的规定。(七)其它材料水泥、细骨料、粗骨料、水等各材料的有关质量要求均按《大路桥涵施工技术标准》

〔JTG/TF50－2011〕有关条文办理，细骨料必需承受中粗砂。四、设计要点(一)设计原则本通用图标准跨径L=20m、湿接缝标准宽度S=1.275m，边梁标准悬臂长度X〔左侧〕=0.75m、X〔右侧〕=0.762m。非标准跨径L0在0.97L≤L0≤L〔m〕范围，且湿接缝宽度S0在0.4≤S0≤1.1〔m〕范围、X0X-f/2≤X0≤X〔m〕范围，按全预应力混凝土构件设计；L0L＜L0≤1.03L〔m〕S01.1＜S0≤1.5〔m〕、X0X＜X0≤X+f/2〔m〕，A类构件设计。主梁由预制小箱梁＋现浇湿接缝组合而成，构造型式为简支梁桥面连续构造。(二)主梁横断面路基宽度34.5米的小箱梁主梁梁肋标准间距为3.475m其中，中梁预制宽度为2.20m，2.65m1.275m。标准横断面由2片边梁和2片中梁组成(见表－2)。横断面组成形式表 表－2桥面宽度桥面宽度(m)(m)34.502×(1.55+4×3.475+1.55)+0.517.001.55+4×3.475+1.55(三)桥面宽度变化本通用图可通过转变湿接缝宽度、翼板宽度的方法来调整构造宽度，以满足如小半径曲线带来的视距加宽或其它标准要求的桥面宽度变化影响。但应遵守以下留意事项：①、小箱梁几何尺寸应满足《主要技术指标表》〔表-1〕所规定范围。②、小箱梁翼板钢筋与湿接缝钢筋的连接，依据湿接缝宽度不同承受双面焊接、单面焊接或绑扎连接的方式，详见《小箱梁翼板湿接缝钢筋适应湿接缝宽度变化示意图》。③、小箱梁横隔板钢筋的连接，依据湿接缝宽度不同承受双面焊接或单面焊接方式，详见《横隔板钢筋适应湿接缝宽度变化示意图》。(四)主要构造本图按桥梁纵向是平坡设计，梁顶横坡为2%或5%，梁底横坡为平坡。①、行车道板间横向连接承受现浇湿接缝。②主梁横隔板设置小箱梁在梁端设一道端隔板，跨中设一道中隔板，全梁共三道，20m跨径横隔板间距2×9.27m。为了脱模便利，横隔板断面均设置为上宽下窄的倒梯形断面，端隔板上缘宽41厘米，392119厘米。预制梁的横隔板宽度比顶板宽度窄15厘米。横隔板间承受现浇湿接缝连接形式，以保证梁的整体性。2018厘米；2.6米范围内在箱腹板、底板内侧加厚，底板厚度27厘米，腹板厚度27厘米，以满足预应力钢束竖弯、平弯和端横隔板钢筋布设。1.8米渐变段完成。⑥、为了脱内模便利，梁端头〔箱内局部〕承受二次浇筑，端头浇筑形成实心梁体截面。具体措施为在梁端顶板预留16×40厘米的孔用作二次浇筑堵头砼和振捣用〔该孔宜用快易收口网做内膜，孔内钢筋不截断〕；梁端头内壁宜用快易收口网做内膜〔箱内局部长65厘米范围，便于堵头砼与梁体连接为整体〕；施工过程为：梁体浇筑、养护、取出箱梁内一般钢膜、张拉预应力束、灌浆、封锚后，放堵头板、放二次浇筑段钢筋笼，浇筑与主梁同标号堵头砼。5厘米的圆倒角。(五)支座GJZGJZF4聚四氟乙烯滑板式橡胶支座，其性能和质量符合《大路桥梁板式橡胶支座》〔JT/T4－2004〕的规定，尺寸参照《大路桥梁板式橡胶支座规格系

列》〔JT/T663－2006〕的规定。(六)伸缩缝本通用图适用于设置80型和160型伸缩缝的小箱梁桥，选用伸缩缝的性能和质量必需符合《大路桥梁伸缩装置》〔JT/T327－2004〕的规定。中选用梳齿板式伸缩装置时，其性能和质量还须符合《单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置》〔JT/T723－2008〕的规定。(七)曲线桥设计曲线桥计算按路线设计线处布置标准跨径，各墩沿径向设置，以折线代替曲线，每跨各片梁预制不等长。曲线上横向超高通过转变小箱梁翼缘板的横向倾角适应，以保证桥面铺装厚度的根本全都，避开砼桥面铺装过厚或过薄，影响其使用寿命，因此应留意翼缘板底模斜度的可调整功能。梁长变化处理：梁长变化承受调整端横隔板至梁端的长度实现，留意保持梁端至支座中心线的距离不变。预应力束承受调整其跨中直线段长度实现。桥宽变化处理：承受调整湿接缝宽度实现。留意：湿接缝宽度范围按本说明表－1执行，调整湿接缝宽度仍不能满足桥宽变化时，可增加梁片数量。平面横向弓高的处理：①梁整体向曲线外侧平移二分之一弓高值；②边梁预制时翼缘板应按曲线预制以适应设计线型变化及美观要求。f未超过护栏外侧预留宽度的时，亦可不横向移梁而承受调整护栏外侧预留宽度的方法以适应道路曲线变化。梁端斜度的处理：承受封锚形成，翼板端部按相应斜度预制。护栏、泄水管等公用构造详见《桥梁公用构造》分册。(八)桥面铺装调整承受调整砼调平层厚度来适应小箱梁预制横坡与桥面横坡差异以及竖曲线所带来的影响时，应留意桥面铺装厚度的平均值仍应为设计厚度标准厚度〔10cm〕，且最小砼调平层6cm。留意：①、为施工标准化，本通用图预制小箱梁承受2%与5%两种横坡，其中2%横坡预制小箱梁适用于桥面横坡0%～4%状况，5%横坡预制小箱梁适用于桥面横坡3%～7%状况。②、施工单位亦可预制与桥面横坡一样的0%～7%任意横坡小箱梁，但不能转变梁高、翼板厚度等构造尺寸，且横隔板下缘横坡应与翼板横坡全都。五、计算要点(一)计算程序承受桥梁通用有限元分析软件MidasCivil2015计算，横向安排系数按刚接梁法计算。(二)计算原则预应力钢筋混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3C40混凝土的弹性模量EC=3.25×104MPa。沥青混凝土：重力密度γ=24.0kN/m3。预应力钢筋：弹性模量Ep=1.95×105MPa，松驰率ρ=0.045，松驰系数ζ=0.3。6m〔一端，k=0.0015。〔JTGD60－2015〕规定取值。桥面铺装：按10cm沥青砼＋10cm混凝土调平层作为恒载计入。仅车辆横向撞击护栏工况，验算边梁翼板受力时，考虑10cm混凝土调平层参与受力，同时计入防撞护栏伸入铺装层的钢筋和小箱梁翼板上缘加强钢筋对悬臂板承载力的奉献。防撞护栏计算恒载为单侧15.0kN/m。交安设施计算荷载取值：竖向25kN，纵桥弯矩120kN·m，不考虑横桥弯、扭。5m范围内。144kN/m5cm距离处。

(三)一片梁梁端支点最大反力(见表－3)：跨径位置恒载汽车恒载+汽跨径位置恒载汽车恒载+汽20米20.6米车边梁595.5552.61148.5中梁589.0599.11188.1边梁670.9627.81298.7中梁647.8657.81305.6六、计算成果以下为标准梁长、标准构造净宽状况下主要计算成果：〔一〕梁体预制时计算结果表 表－4相对湿度相对湿度跨径板类80%20米边板中板支点反力(kN)312.9292.8正截面应力极值拉应力 压应力(MPa) (MPa)(MPa) (MPa)-0.29 14.35-0.27 13.52力阶段反拱度(cm)3.63.6〔二〕正截面应力极值相对湿度跨径梁类支点反力 正截面应力极值相对湿度跨径梁类支点反力 拉应力二期恒载压应力 产生的下80%20米(kN)(MPa)(MPa)挠值(mm)边梁595.9\9.697中梁589.0\8.836〔表中正值表示位移向上，负值表示位移向下〕〔三〕七、施工要点

运营阶段梁体计算结果表 跨径梁类反力跨径梁类反力(kN)位移值支点活载(mm)跨中(kN-m)强度跨中最小最大压应压应力力(MPa) (MPa)边梁 1148.520米中梁 1188.17.57.55952.05836.11.351.329.238.601.481.02

挪动横隔板钢筋以避让预应力管道，钢筋挪动要求详见《小箱梁端横隔板钢筋构造图》与《小箱梁中横隔板钢筋构造图》。端横隔板如需设置防落梁拉索孔，则与孔位干扰的相邻横隔板钢筋可适当挪动，钢筋挪动要求详见《小箱梁端横隔板钢筋构造图》。开孔构造、孔身钢筋布置参见《桥梁抗震设施》分册。横隔板主筋严禁弯折、严禁截断。7.1.6为了防止预制梁上拱过大，预制梁与桥面现浇层由于龄期差异而产生过大收缩差，存梁期不超过90d，假设累计上拱值超过计算值10mm，应实行掌握措施。预制梁应设置本图有关施工工艺及质量检查标准按《大路桥涵施工技术标准》有关规定办理，另外尚需留意以下几点：〔一〕主梁预制浇筑主梁混凝土前应严格检查伸缩缝、护栏、泄水管、支座等附属设施的预埋件是否齐全，确定无误前方能浇筑。施工时，应保证预应力管道及钢筋位置准确。梁端1m范围内及锚下混凝土局部应力较大、钢筋密，特别是锚下混凝土，应充分振捣密实，严格掌握其质量。钢束张拉钢束张拉30d60d90d二期恒载轧制造条件。跨径位置完上拱度上拱度上拱度上拱度产生的下7.1.3承受梁底预埋钢板调平纵坡时，严禁承受预埋钢板下垫砂、垫钢筋等简易方式调平纵坡，因这些方法均不能保证梁底纵坡调平的准确性和牢靠度。需在预制台座预埋钢20米(mm)3636(mm)4242(mm)4546(mm)4748挠值(mm)-7-6

向下的二次抛物线反拱〔包括梁顶〕。预制小箱梁在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值(见表-7)〔如存梁期、砼协作比、材料特性及地区气候等〕以及阅历设置反拱。反拱值的设计原则是使梁体在二期恒载施加前上拱度不超过20mm，桥梁施工完成后桥梁不消灭下挠。施工设置反拱时，预应力管道也同时起拱。预加力引起的上拱度及二期恒载产生的下挠值表 板位置设槽口，槽口应当依据梁体坡度和预埋钢板尺寸由承包人自行设计，但应当保证脱模简洁和脱模后砼外表平坦以及保证梁体张拉时自由缩短。小箱梁预制时应依据调平坡度，准确定位槽口内钢板四角位置，固定好钢板然后浇筑梁体砼〔可承受组合钢楔或浇筑低标号砼来调整钢板顺桥向倾角，也可参照连续梁的做法，在梁底设楔形块来调平纵坡〕。梁体钢筋与预埋钢板位置冲突时，可适当移动梁体钢筋。预制台座对应梁端下方〔梁端至梁底预埋钢板边缘长度范围〕应当放置橡胶垫块，防止预应力钢束张拉后，由于梁体反拱导致的梁端局部受压而破损；预制台座构造应适应梁长变化，具体构造由承包人结合台座形式自行设计。预制主梁时，应留意预埋顶面抗剪钢筋、护栏、伸缩缝、泄水管等公用构造部件及交通工程方面的标志、通讯管线预埋件。当梁长为非标准跨径时，横隔板钢筋可能与纵向预应力钢束干扰，此时可适当

〔表中正值表示位移向上，负值表示位移向下〕60d55%，标准跨径、标准宽度时：35mm。为防止同跨及相邻跨预制梁间高差过大，同一跨桥不同位置的预制梁的存梁时间应基本全都(边梁可稍短)，相邻跨的预制梁的存梁时间亦应相近。〔二〕预应力工艺预应力钢束张拉掌握力及张拉掌握应力见表－8。板箍筋点焊连接，严防错位和管道下垂，假设管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而只是适当挪动钢筋位置。浇筑前应检查波浪管是否密封，防止浇筑混凝土时堵塞管道。预加力钢束张拉掌握力表 表－8钢绞线根数钢绞线根数560掌握应力(MPa)掌握拉力(kN)4φs15.21395781.25φs15.27001395976.5预制小箱梁混凝土立方体强度到达混凝土强度设计等级的90%且龄期不少于7d，方可张拉预应力钢束，张拉挨次：20m跨径小箱梁预应力为N1→N4→N3→N2；预制梁钢0.75fpk=1395Mpa。同编号两根钢束承受对称张拉的方式。施加预应力应承受张拉力与引伸量双控。当预应力钢束张拉到达设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值的误差应掌握在±6%以内。实际引伸量值应扣除钢束的非弹性变形影响。钢束张拉掌握力及张拉掌握应力未考虑预应力钢束与锚圈口之间的摩擦损失，请施工单位自行考虑。钢束张拉后，应马上对管道压浆，浆体强度不低于梁体混凝土强度(即浆体强度不低于40MPa)。传统预应力管道压浆全靠人工操作，压浆质量难以掌握，为确保管道压浆密实，应承受智能循环压浆技术。〔张拉压浆后按设计图所示截面形状封锚，而不是预留小槽口局部封锚。承受预留张拉小槽口封锚的方式普遍存在开裂现象，裂缝较多，封锚砼与槽口的结合不好，收缩裂缝多，影响锚头的使用寿命，降低构造耐久性〕，假设要转变二次封锚施工工序，必需实行有效措施解决承受“预留张拉槽口一次浇筑成型施工工艺”中存在的质量、安全隐患问题，并报业主、监理批准前方可实施。封锚混凝土浇筑后，旧混凝土结合部的外表应涂刷渗透性结晶防水涂层，防止水汽〔GB18445-2012〕的相关要求。在小箱梁制作、张拉过程中施工单位应实行切实有效的措施保证施工安全、结构安全。〔三〕小箱梁安装主梁吊运按兜托梁底起吊法考虑，不设吊环。预制时应在梁底预留穿索兜底所需的活动段底模，同时在主梁翼板上的对应位置预留穿索孔洞，吊具依据施工单位的条件自行设计。梁体吊装就位后，应对吊孔用M20砂浆封堵；为保证封堵质量，孔底必需设置

底模，砂浆应当振捣密实。封堵完成后，孔顶外表以吊装孔为中心，半径8cm范围内涂抹一层渗透性结晶防水涂层。该防水层应满足《水泥基渗透结晶型防水材料》〔GB18445-2012〕的相关要求。为确保梁体在制作、运输过程及安装就位时的稳定性，应实行有效的防倾倒措施。主梁就位后必需准时进展翼板及横隔板间的钢筋连接和湿接缝混凝土的浇筑。时必需使设备重量落在梁肋上〔施工单位应按所承受的设备对主梁及下部构造等进展施工荷载验算，验算通过前方可进展施工〕。〔四〕为增