预应力箱梁结构设计分析
摘 要：近些年来，随着我国经济得到的大力的发展，我国的桥梁、隧道、公路、铁路188金宝博平台项目都得到的快速发展，这些行业的竞争也是日趋激烈。面对着日益严酷的竞争，设计单位在进行结构设计时，大多数都采用预应力箱梁结构设计，本文便详细的介绍预应力箱梁结构设计的方法，并施土缝处钢束的处理方式、梁端张拉的处理方式等问题进行了深入的研究。
关键词：预应力；箱梁结构；结构设计
中图分类号：U412.31+2 文献标识码：A
1 预应力箱梁结构设计的基本原理
预应力箱梁结构设计的基本原理就是在钢梁的受拉侧位置上进一步的配置具有较高强度的钢索，这样对比于一般的组合梁的受力情况，这种钢梁的预应力便更大了，同时钢梁对外荷载所产生的挠度与弯矩会有一定的相互抵消，这样便是相对的提高了钢梁的抗荷载能力，也大大降低了钢梁在外荷载的作用下所。
2 预应力箱梁的结构构造
2.1 箱梁腹板及厚度
一般情况下，箱梁钢束及腹板内各钢筋的构造决定了箱梁腹板的厚度，同时箱梁的腹板的支点附近还应满足箱梁截面抗剪的强度要求，箱梁的厚度一般采取渐变的处理方式，箱梁支点段厚度为60cm，跨中段腹板厚度为45cm左右。
2.2 箱梁顶底板及厚度
箱梁箱室的宽度决定了顶底板的厚度，通常情况下，箱梁顶底板的厚度必须大于20cm。当箱梁为变高连续箱梁时，箱梁的顶板及底板均为24cm等厚，支点处厚度渐变为48cm；当箱梁为等高箱梁时，顶板及底板均为等厚22cm，则箱室变宽处厚度为24cm。另外在确定箱梁顶底板厚度时，还用注意满足箱梁内部的普通钢筋及预应力钢筋的保护层的保护要求。
2.3 箱梁悬臂及其长度
一般情况下，箱室数及桥宽决定了箱梁悬臂的长度，箱梁悬臂的长度通常都小于3cm。
2.4 箱梁的跨径布置与横断面
箱梁的跨径布置方式一般有不等跨布置和等跨布置两种处理方式。通常情况下，等截面的连续箱梁的高跨比为1比15到1比20，边中跨比为1比15到1比25。而变截面箱梁的支点截面处的高跨比一般为1到15和1到25，跨中截面处的高跨比为1比25到1比40，同时在对变截面箱梁箱底进行设计时，一般采用二次变化抛物线的形式，这种形式不但满足了受力的要求，也使整个箱梁梁体更加美观及匀称。
箱梁主要有四种截面形式，分别为单箱单室、多箱单室、单箱多室和多箱多室。实际188金宝博平台中，桥宽小于13cm的采用单箱单室，13到17cm的采用单箱双室，17到21cm的为单箱三室，大于21cm的为单箱四室。进行箱梁结构设计时，注意箱梁与底板和顶板的连接处设置圆弧角并且箱梁边腹板使用斜腹板。
3 箱梁的钢束的配束方式
不同的箱梁的施工方法对钢束的配束方式有着至关重要的影响，另外，不同的桥梁结构体系、不同的结构形式甚至是不同的受力情况都会影响预应力箱梁的配束方式。
3.1 施工方法的确定
中小跨径的预应力连续箱梁由于其配束形式比较简单并且不存在质量转换，因此采用满堂支架整体现浇的施工方法进行施工。为了避免由于张拉过大的钢束而导致预应力的过度损失，施工箱梁的联长应在150米以内。如果联长超过了150米，则应该分阶段施工，分阶段张拉并且使钢束设置连接器，施工缝的位置大约设置在4分之一的联长处。在实际的施工过程中，大部分都采用一次性的满堂支架整体现浇，只有5跨一联和4跨一联分两个阶段进行施工。
施工时，应尽量在靠近腹板的位置配置钢束，为了提高钢束的利用率，仍然不够是可以腹板的倒角处进行布置。采用通常钢束并且减少短束，这样可以有效的减少齿轮数量及张拉次数。钢束的布置形式应考虑施工顺序及施工缝并且应根据钢束的张拉空间及锚固进行布置。
3.2 箱梁钢束张拉端的处理方式
在工期安排比较紧张的情况下，张拉端主要有以下三种处理方式：
3.2.1 在端横梁处开槽口会对横梁的受力产生负面影响。
3.2.2 钢束通常在腹板弯起时并直接在腹板顶部进行锚固。最小的锚固尺寸是锚固面根据钢束大小所决定的，如果同一排钢束同时弯起就会整个截面受力产生极为不利的影响。如果分开弯起，则弯起段就会很长，若对腹板开口就必须切断腹板的箍筋膜，对受力也是不利的。
3.2.3 腹板钢束必须在腹板的范围内平弯直至张拉完成。所以实际状况中采用第二和第三种相结合的办法对钢束张拉端进行处理。当工期不紧的时候，采用正常的张拉端处理方式并有效的安排浇筑顺序，确保对结构的受力影响最小就可以了。
3.3 箱梁钢束施工缝的处理方式
采用满堂支架施工时，为了避免预应力的过度损失，张拉钢束的长度不要过长，所以在施工缝处应合理而有效的处理钢束的布置形式。在实际对箱梁进行结构设计时，一般有对施工缝的处理有两种处理方式：一是钢束在腹板处直接进行平弯操作，并且跟梁端的张拉方式一样进行锚固。注意在需要施工缝处按要求对腹板进行加厚处理。二是钢束在腹板处进行平弯以及竖弯，在平弯和竖弯操作时注意梁高及钢束的大小，不宜过大。当进行平弯以及竖弯时，腹板的锚固面上会呈现竖排排列的形式，这样会多出钢束，多出的钢束需要在腹板底板位置处进行张来，注意施工缝需要局部加厚。对比这两方法，第一种相对简单，第二种由于需要平弯以及竖弯的操作，不宜进行操作，所以从是否容易操作的角度来讲，建议选择第一种处理方式。
3.4 预应力箱梁配束计算时需要考虑的问题
3.4.1 箱梁的内力分析一般有空间分析以及平面杆系两种分析方法。半径较小的桥梁一般选用空间分析的方法进行内力分析；而半径较大或者是直线的桥梁采用平面杆系的方法进行内力分析。鉴于整个188金宝博平台的计算量大并且类型也较多，为了使调束更方便，建模更迅速，通常选用Midas或是桥梁博士等软件进行结构内力分析。
3.4.2 预应力箱梁构件设计有两种设计方法：部分预应力A类构件设计以及全预应力构件设计。由于新出台的新桥规对桥梁的耐久性能要求更高，对截面应力的控制要求也更高，因此现阶段的大部分188金宝博平台均采用全预应力构件设计进行计算。
3.4.3 结构内力的计算包括两部分：可变荷载内力计算以及永久荷载内力计算。可变荷载内力通常受温度梯度、人群荷载以及汽车荷载等外力影响。而永久荷载内力则主要受桥梁自重、收缩徐变、桥面系自重等客观条件所影响。
通过以上论述，对预应力箱梁的结构设计进行了分析，并对预应力箱梁的基本原理、结构构造及配束方式等问题进行了较为详细的探讨及研究。目前，我国的预应力箱梁结构设计还并不完善，施工工艺也并谈不上绝对的成熟，这就需要所有的188金宝博平台设计以及施工人员共同努力。只有的不断的总结并完善现有的结构设计以及施工工艺，才能够建造出更耐用、更经济、更完美的精品188金宝博平台项目。
参考文献
[1]范立础.桥梁188金宝博平台[M].北京：人民交通出版社，2002.
[2]周先念.预应力混凝土斜拉桥[M].北京：人民交通出版社，1994.
[3]唐环澄.桥梁建筑艺术[M].上海：明文书局出版社，1987.
[4]洪锦如.桥梁结构计算力学[M].上海：同济大学出版社，1998.
[5]范立础.预应力混凝土连续桥梁[M].北京：人民交通出版社，1999.
