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。面對著日益嚴酷的競爭，設計單位在進行結構設計時，大多數(shù)都采用預應力箱梁結構設計，本文便詳細的介紹預應力箱梁結構設計的方法，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。
關鍵詞：預應力；箱梁結構；結構設計
中圖分類號：U412.31+2 文獻標識碼：A
1 預應力箱梁結構設計的基本原理
預應力箱梁結構設計的基本原理就是在鋼梁的受拉側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，這種鋼梁的預應力便更大了，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 預應力箱梁的結構構造
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)部的普通鋼筋及預應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。進行箱梁結構設計時，注意箱梁與底板和頂板的連接處設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重要的影響，另外，不同的橋梁結構體系、不同的結構形式甚至是不同的受力情況都會影響預應力箱梁的配束方式。
3.1 施工方法的確定
中小跨徑的預應力連續(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致預應力的過度損失，施工箱梁的聯(lián)長應在150米以內(nèi)。如果聯(lián)長超過了150米，則應該分階段施工，分階段張拉并且使鋼束設置連接器，施工縫的位置大約設置在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)。鋼束的布置形式應考慮施工順序及施工縫并且應根據(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合的辦法對鋼束張拉端進行處理。當工期不緊的時候，采用正常的張拉端處理方式并有效的安排澆筑順序，確保對結構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，為了避免預應力的過度損失，張拉鋼束的長度不要過長，所以在施工縫處應合理而有效的處理鋼束的布置形式。在實際對箱梁進行結構設計時，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 預應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構內(nèi)力分析。
3.4.2 預應力箱梁構件設計有兩種設計方法：部分預應力A類構件設計以及全預應力構件設計。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應力構件設計進行計算。
3.4.3 結構內(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，對預應力箱梁的結構設計進行了分析，并對預應力箱梁的基本原理、結構構造及配束方式等問題進行了較為詳細的探討及研究。目前，我國的預應力箱梁結構設計還并不完善，施工工藝也并談不上絕對的成熟，這就需要所有的工程設計以及施工人員共同努力。只有的不斷的總結并完善現(xiàn)有的結構設計以及施工工藝，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.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2002.
[2]周先念.預應力混凝土斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，1994.
[3]唐環(huán)澄.橋梁建筑藝術[M].上海：明文書局出版社，1987.
[4]洪錦如.橋梁結構計算力學[M].上海：同濟大學出版社，1998.
[5]范立礎.預應力混凝土連續(xù)橋梁[M].北京：人民交通出版社，1999.
