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连续箱梁设计中预应力钢束设计方法的探讨

连续箱梁设计中预应力钢束设计方法的探讨

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:

ScienceandTechnologylnnovationHerald

工程技术

连续箱梁设计中预应力钢束设计方法的探讨

钱海婴

（上海林同炎李国豪土建工程资询有限公司上海200092）

摘要:

对现场浇筑的预应力混凝土连续箱栗,尽管各种不同预应力钢束的设计方法都能满足桥梁结构的受力要求,但其施工和造价存在

很大差异.本文结合某实体工程,详细地阐述了连续箱梁两种不同的颓应力钢束设计方法和施工方法,并对其工程数量进行了对比,以为

连续箱渠设计中预应力钢束的设计提供参考.'

关键词:

连续箱栗预应力钢束设计方法

中国分类号:

U448.3文献标识码:

A文章编号:

1674-098X（2010）05（c）一0098-02

1工程概况

某互通式立交的主线上部结构,除了

一

部分采用先简支后连续的小箱梁体系

外,其余大部分均采用了现场浇筑的等

高度预应力混凝土连续箱梁体系.每联连

续箱梁的跨数分别为三跨至五跨,单跨

跨径均为30m.标准连续箱梁结构的横断

面为单箱三室,梁高1.6m.箱梁顶面总宽

l7m,底面宽12m,悬臂长2.5m.箱梁顶板

均为0.25m厚.墩顶的箱梁腹板厚0.85m,

跨中的箱梁腹板厚0.40m.墩顶的箱梁底

板厚0.60m,跨中的箱梁底板厚0.22m.箱

梁腹板和底板的加厚长度均为墩顶中心

线向跨中方向7m的范围之内.箱梁上承

托高0.25m,宽0.60m;下承托高和宽均位

0.25m.箱梁在中墩墩顶和边墩墩顶均设

置横梁,中墩墩顶横梁厚2m,边墩墩顶横

梁厚1.5m.连续箱梁均采用支架上现场

浇筑的施工方法.

2预应力钢束设计方法

对于在支架上现场浇筑的预应力混凝

（a）第一阶段（b）第二阶段

图2方法二施工流程示意图

（a）第一阶

土连续箱梁进行预应力钢束布置的设计,

目前在实际工程中运用中的两种主要的设

计方法为

（1）预应力钢束全部布置在腹板

内,每道腹板布置6根（上下三排,每排两根）

钢束,每束采用16股或18股的15.2钢绞

线.由于连续箱梁是逐孔分段浇筑施工的,

预应力钢束可以通过连续箱粱分段的施工

缝处的连接器连接成为通长钢束.由于腹

板通长钢束的总股数较多,在墩顶负弯矩

处不设顶板束,跨中正弯矩处也不设底板

束.但由于连续箱梁跨中的正弯矩数值较

墩顶负弯矩数值小,为此在每跨跨中处均

需要提高钢束重心,以保证结构受力安全

的要求.

（2）全部预应力钢束均采用每束7股

或9股的sl5.2钢绞线.每道腹板布置4根

（上下两排,每排两根）通长钢束.由于通长

钢束的总股数较少,而连续箱梁在中墩墩

顶处的负弯矩数值较大.所以不仅每道腹

板在中墩墩顶处负弯矩区域内需要布置与

（b）第二阶段（c）第三阶段（d）第四阶段

图1方法一施工流程示意图

表1方法一连续箱梁主要工程数量

锚具:

套）联接器（套）波纹管（m）类别钢筋（

t）钢绞线（t）C50砼（m）O

VM15一l6/16POVM15一l818POVMl5—16L/l8Pf90fl0O

主梁126.23040.1861093.216/168/816/8l432.87l6.8

三跨横粱33.503

主梁锚固O.1O6

主梁209.35767.0571815.716/168/832/162395.31198.1

五跨横梁53.396

主梁锚固0.106

表2方法二连续箱梁主要工程数量

锚具（套）波纹管（m）类别钢筋（t）钢绞线（

t）C50砼）

（）VMl5—16/16POVM15一l8/18Pf90f10o

主梁l24.62528.659l093.276/1264/32984.42025.4

三跨横梁33.503

主梁锚固20.263l3.2

主梁2{）6.66545.5671815.7140/l280/481658.03l53.6

五跨横粱53.396

主梁锚固34.15123.76

98科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald

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工程技术

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负弯矩数值相应的弯束,而且顶板内还需

要布置一定数量的直束,以满足结构抵抗

负弯矩的要求.相对负弯矩数值而言,连续

箱梁各跨跨中的正弯矩数值要小许多,特

别是等跨连续箱梁中跨跨中的正弯矩数值

更小.因此,在边跨和中跨底板内布置相对

较少一些,甚至于不布置直束,即可满足结

构抵抗正弯矩的要求.

3施工方法

由于预应力钢束布置的不同,与两种

设计方法相应的施工方法,尽管均在支架

上进行现场浇筑,但是也随之有所区别.现

浇箱梁逐孔施工时,每一次拆卸只允许在

一

孔内进行,且应确保任何时候箱梁有两

孔支撑（应备有三孔支架,其中一孔支架用

于周转）.采用方法一时,支架上现场浇筑

的连续箱梁采用逐孔分段施工.分段数目

为连续箱梁的孔数,分段长度为各孔跨径

加0.2倍的下一孔跨径,各段之间设施工

缝.因此,在连续箱梁的分段施工阶段,至

少要保持两孔以上长度的支架.预应力钢

束虽然全部为通长钢束,但是每一分段的

箱梁混凝土浇筑完成,并在其强度达到设

计要求后,均应张拉一部分预应力钢束.每

一

分段在施工缝处采用连接器张拉一半数

量的钢束后再实施连接,另一半数量的预

应力钢束则通过施工缝直接伸入下一分

段,并留待在下一分段进行张拉,如此交错

张拉和连接直至在连续箱梁梁端锚固为

止.施工顺序见图l,具体施工步骤为四个

阶段.第一阶段为基础及下部施工;预压支

架,压重按节段重1.0R计;待支架稳定后

浇筑梁体混凝土;待混凝土强度达设计值

的85%后,单端张拉腹板束,张拉顺序按中

层束一下层束一上层束的原则即先张拉N2

束,其次为N3束,最后为N1束;组拼第二孔

支架.第二阶段为预压支架,压重按节段重

1.oR计;待支架稳定后浇筑梁体混凝土;待

混凝土强度达设计值的85%后,单端张拉腹

板束,张拉顺序按中层束一下层束一上层

束的原则即先张拉N5束,其次为N6束,最

后为N4束;拆除第一孔支架,组拼第三孔

支架.第三阶段为预压支架,压重按节段

重1.0倍计;待支架稳定后浇筑梁体混凝

土;待混凝土强度达设计值的85%后,单端

张拉腹板束,张拉顺序按中层束一下层束

一

上层束的原则即先张拉N8束,其次为

N9束,最后为N7束;拆除第二孔支架,组拼

第四孔支架.第四阶段为预压支架,压重

按节段重1.OR计;待支架稳定后浇筑梁体

混凝土;待混凝土强度达设计值的85%后,

单端张拉腹板束,张拉顺序按中层束一下

层束一上层束的原则即先张拉N11束,其次

为N12束,最后为N10束;依次张拉钢束

N14,N15,N13,拆除第三孔,第四孔支架.

采用方法二时,连续箱梁的预应力钢束根

数较多,对于预应力钢束的张拉次序,为了

有效地减少预应力损失和保证结构受力安

全和合理,首先张拉腹板通长束,然后再按

底板束,腹板束和顶板束的顺序进行张拉.

于是,需要在桥梁结构全长范围之内一次

性地搭设完成全部支架,然后在支架上浇

筑全部箱梁混凝土,并在混凝土强度达到

设计要求后开始张拉预应力钢束.施工顺

序见图2,具体施工步骤为四个阶段.第一

阶段为基础及下部施工;在桥梁结构全长

范围内搭设满堂支架.第二阶段为预压支

架,压重按节段重1.oR计;待支架稳定后

浇筑梁体混凝土;待混凝土强度达设计值

的85%后,开始张拉预应力钢束.首先张拉

腹板通长束,然后再按底板束,腹板束和顶

板束的顺序依次张拉.

4工程数量

为了更明确地进行比较,本文假设按

不同预应力钢束设计方法的连续箱梁的构

造尺寸和普通钢筋是完全相同的.两者工

程数量的差异仅在与预应力构造相关的部

分,包括预应力钢铰线,成套锚具,波纹管

以及锚固块（槽）的混凝土和钢筋数量.丽种

不同方法布置预应力钢束的具体数量见表

l～表2.

5结语

随着城市建设和公路建设的发展,现

场浇筑的预应力混凝土连续箱梁在桥梁工

程中得到了广泛地运用.本文结合某实体

工程,对预应力混凝土连续箱梁设计中两

种主要的预应力钢束的设计方法进行了深

入探讨,详细阐述了两种方法的施工方法,

并对其工程数量进行了对比,为连续箱粱

设计中预应力钢束的设计积累了新的技术

资料.

参考文献

[1]贺栓海.桥梁结构理论与计算方法.北

京:

人民交通出版,2003.

[2]杨怡.现浇预应力混凝土连续箱梁施工

技术.工程建设与设计,2001,（01）.

（上接97页）

中组屏结构,安装于控制室或保护室中.

（3）分布处理分散布置:

将分布式单功

能设备布置在一次设备的机柜内或采用就

地就近组屏分散设置的方式.

全分散式的变电站综合自动化系统是

以一次主设备如开关,变压器,母线等为安

装单位,将控制,I/O,闭锁,保护等单元分

散,就地安装在一次主设备屏（柜）上.站控

单元通过串行口与各一次设备相连,并与

管理机和远方调度中心通信.它有如下特

点:

1）简化了变电站二次部分的配置,大大

缩小了控制室的面积.2）减少了施工和设

备安装工程量.由于安装在开关柜的保护

和测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装

和调试完毕,再加上铺设电缆的数量大大

减少,因此现场施工,安装和调试的工期随

之缩短.3）简化了变电站二次设备之间的

互连线,节省了大量连接电缆.

全分散式结构可靠性高,组态灵活,检

修方便,且抗干扰能力强,可靠性高.

上述三种变电站综合自动化系统,变

电站结构形式的选择应根据各种系统特点

和变电站的实际情况,予以选配.如以RTU

为基础的变电站综合自动化系统可用于已

建变电站的自动化改造,而分散式变电站

综合自动化系统,更适用于新建变电站.因

此变电站综合自动化系统的设计要在技

术,功能,性能,系统的可扩展性和适用性

及工程投资上综合考虑,都应该严格执行

有关选型规定,力求做到选型规范化.

4远方/就地闭锁功能

在变电站综合自动化系统的设计中,

电气设备控制的闭锁系统也尤为重要.

在变电站电气设备控制方式中一般情

况下主变压器,站用变压器各侧断路器以

及lO（6）kV,35kV,110kV断路器均集中在控

制室,通过就地监控主站的就地监控计算

机进行控制操作,当网络中就地监控主站

退出运行时则应能分别在各元件的保护屏

处进行人工控制操作.

变电站的1OkV,11OkV,220kV隔离开

关采用就地电动操作方式,可进行就地和

遥控操作,并设置"就地/遥控"选择开关,

同时设有操作闭锁措施.

变电站设计有控制和操作闭锁功能操

作人员可通过CRT屏幕对断路器,隔离开

关,变压器分接头,电容器组投切进行远方

操作.为了防止系统故障时无法操作被控

设备,在系统设计时应保留人工直接跳合

闸手段.

因此变电站综合自动化系统设计,对

于操作闭锁功能应进行如下内容的考虑:

（1）电脑五防及闭锁系统;

（2）根据实时状态

信息,自动实现断路器,刀闸的操作闭锁功

能.（3）操作出口应具有同时操作闭锁功能;

（4）操作出口应具有跳合闭锁功能.

5结语

在变电站综合自动化系统的设计中,

需要设计工作者,以及与之相关的各岗位

的电力工作者,须对变电站自动化系统的

通讯装置加以规范,对站内功能配置予以

综合考虑等,在实践程中不断总结经验,保

证变电站综合自动化系统建设的安全,经

济与实用.

参考文献

[1]华陆工程科技有限责任公司.神华煤直

接液化项目备煤/催化剂制备单元S04

变电所,050l6-30l—N1.

[2]徐立子.变电站自动化系统IEC60870-

5—103和IEC60870—5一l04协议的分析和

实施中国电力科学研究院.

[3]南京力导电子公司.变电站综合自动化

系统技术使用说明书.

【4】许昌继电器研究所.电机工程手册一输

变电,配电设备卷第七编（保护继电器

与继电保护装置）.

科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald99