公规院：预应力连续刚构桥总体设计及主要尺寸......

1 连续刚构桥的适用范围

PC 连续刚构桥主跨跨径超过200m 后，不仅主梁因梁高较大导致恒载过大、受力不好，而且经济指标也不好。主跨超过200m 时，PC 部分斜拉桥（也称矮塔斜拉桥）优于连续刚构桥，因为其主梁根部高度约为连续刚构桥主梁根部高度的一半，桥梁景观也较好。 主跨在200m～300m 之间，应首选部分斜拉桥 。即使跨径在150m～200m 之间时，也应对这两种桥型进行比较，择优选用。以上系指按三跨对称布置的连续刚构桥或部分斜拉桥。当为两跨等跨布置时，则成为单T 刚构桥或独塔部分斜拉桥。 单T 刚构桥的跨径一般不宜大于130m ；两跨部分斜拉桥适用跨径为100m～180m。

2 连续刚构与连续梁的混合体系

国内已建成的连续刚构桥的连续总长度已突破1000m。所以，连续刚构桥的连续长度可以达到1000m。但是， 连续长度过大，靠两边的几个桥墩因远离温度变形0 点，将产生较大的水平位移，桥墩受力很不利 。国内外一些较长的大跨度梁桥，采用中间区段为连续刚构，两边区段为连续梁的混合体系，结构受

力合理，称为刚构—连续梁。缺点是连续梁部分要设置大吨位支座，使用期需进行更换。

3 墩高对连续刚构桥的影响

连续刚构桥为高次超静定结构，温度与砼收缩、徐变将产生次弯矩。当主墩较矮或抗推刚度较大时，对纵向地震影响不利，在墩顶还会出现较大的拉应力。

需要利用桥墩较小的抗推刚度（双壁墩bh3E/（2L3））来降低上述次弯矩 。一般情况下， 墩身高度宜大于主跨跨径的1/10，否则应采取措施降低次弯矩 。例如：

1.1 在满足抗弯和稳定的前提下，减小墩身顺桥向厚度；

1.2 采用群桩基础，计入桩基柔度对墩身的影响；

1.3 利用边跨合拢前后的刚度变化对主梁进行加卸载，以改善墩身的受力；

1.4 将中跨底板预应力长索分三段锚固 。其中两段在中跨合拢前锚固，一段在合拢后锚固，以减小底板束产生的次弯矩和砼收缩、徐变内力；

1.5 对于个别很矮的桥墩 ，不用墩梁固结， 采用墩上设置活动支座 。

4 孔跨布置

4.1 三跨连续刚构

设中跨为L，边跨为L1 及L2。L1＝ L2 时为对称布置，L1≠L2 时为非对称布置。正常情况下，一般可取L1＝/L（及L2 /L）=0.52~0.60 较为合适。边跨大或小各有利弊，分述如下。

4.1.1 边跨较小的优点

⑴ 边跨现浇段长度较短，对施工有利。当边墩台较高时，可用导梁、托架或挂篮前推作为支架，现浇段可以不用落地支架。

⑵ 边跨主梁端附近主拉应力较小，对防止箱梁腹板出现斜裂缝有利。

⑶ 边跨满布活载，中跨空载时，对中跨受力有利。

⑷ 当中跨长度一定时，边跨较小，则主桥长度较短。

4.1.2 边跨较小的缺点

⑴ 边跨过小时，如边支承出现负反力，需采用拉压式支座或在边跨主梁内加配重的措施，边墩台的受力不好。

⑵ 边跨较小时，主墩靠岸一侧的单柱轴力较小，另一单柱轴力较大。故外立柱的偏心距大，将产生较大拉应力。但可采取下述措施克服这个缺点：

①边跨合拢前，在边跨大悬臂端加压重，边跨合拢后卸载。结构分析表明，卸载后，外立柱仍可获得因加压增加压力的90%。

②中跨合拢前顶推主梁，使主墩向岸方向产生水平位移，然后锁定中跨合拢段，再浇边跨和中跨的合拢段砼。顶推力应根据计算确定。

③改变中跨底板纵向预应力钢束的张拉程序。一般是在中跨合拢后才张拉中跨跨中附近的底板钢束，这时将引起墩身弯矩，此弯矩与恒载墩身弯矩方向相同，对墩身受力不利。改为将部分底板钢束在中跨合拢前张拉，可减小墩身的弯矩。

边跨较大时的优缺点，与上述边跨较小的优缺点相反。

4.2 两跨T 构

两跨T 构多采用等跨布置，对结构受力有利，也方便进行对称施工。

有时受地形限制，也可以采用不等跨布置。小跨与大跨跨径之比，不宜过小，否则对桥墩受力不利。一般宜大于0.8。例如贵州省崇遵公路两岔河大桥，由于某种特殊原因，跨径为132m+126m。小跨与大跨之比0.955。0 号梁段长16m 在托架上现浇，2×105.5m 用挂篮悬浇施工，先合拢小跨端部12.5m 梁段，然后再将大跨悬浇一个4.5m 的梁段，最后浇筑大跨合拢段（亦为现浇段）长14m。

两跨T 构，由于悬臂浇筑施工过程，悬臂长度大，主梁根部负弯矩大，导致主梁梁高较大。在三跨正常布孔其中跨跨径与两跨T 构跨径相同的情况下，后者主梁根部高度约为前者的1.6 倍。所以，如果桥长相等，后者往往造价较高。对于两跨T 构方案，要注意进行经济技术分析。

4.3 多跨连续刚构

四跨或四跨以上，可以对称布置，也可以非对称布置。中间1 跨或几跨为主跨，跨径相等。边跨跨径一般逐渐减小。 相邻两跨如跨径不等时，小跨与大跨之比，正常情况下不宜小于0.52。 上限则比较灵活，有的桥达到0.8。

以下是几 座四跨或四跨以上连续刚构的孔跨情况，可供参考。

广东洛溪大桥：65m+125m+180m+110m，连续长度480m；

贵阳小关大桥：69m+125m+160m+160m+112m，连续长度626m；

福建石崆山高架桥：60m+115m+155m+115m+115m+115m+65m，连续长度740m。

四跨或四跨以上连续刚构的一个重要特点就是：大跨与小跨对应的悬臂施工T 构的长度不相等，出现大T 和小T，设计和施工都更复杂一些。

4.4 小边跨连续刚构

有时受地形或其他条件限制，可能出现很小的边跨，其跨径与相邻较大跨径之比小于0.5。对桥墩和主梁受力不利，设计有下述两种处理措施：

4.4.1 当小边跨梁端的负反力较大，难以消除时，采用基础锚碇的方法平衡负反力。 例如：

四川省泸州长江二桥，孔跨布置为145m+252m+54.75m，小边跨箱梁通过5.25m 长的合拢段与桥台刚性连接。按锚碇桥台设计，布置18 根方形锚桩，通过设在锚桩内的竖向预应力束将桥台可靠地锚于基岩中。

桥台长26m，与箱梁结构一致，两端加隔板，箱内用浆砌石填心，小边跨的纵向预应力束锚于台尾。桥台为三向预应力结构。

4.4.2 当小边跨跨径不是很小时，采用大、小T 和调整边跨构造尺寸的方法协调恒载分布，以改善边主墩的受力。

5 主梁构造与尺寸

5.1 箱梁高度

连续刚构桥几乎都采用变高度箱型断面，故仅对箱型断面进行论述。

5.1.1 三跨对称布置时的主梁高度

⑴ 主梁根部高度

早期设计的连续刚构桥，主梁根部高度多为L/18～L/20（L 为中跨跨径，下同）。

近年连续刚构桥出现了一些病害,主要是箱梁腹板产生斜裂缝和跨中挠度过大，箱梁根部高度有增大的趋势，大约在L/16～L/17 之间。

⑵ 主梁跨中高度

主梁跨中高度大约在L/45～L/60 之间。当跨径较小时，从构造和方便施工考虑，跨中梁高一般不宜小于2m。

5.1.2 两跨T 构的主梁高度

国内外已建成的两跨T 构桥很少。 主要原因是主梁高度大，不经济 。

5.1.3 孔跨非对称布置时的主梁高度

孔跨非对称布置时，一般情况下会出大、小T。 大、小T 的根部梁高应按结构计算控制。作为初步拟定尺寸，下述两点可供参考：

⑴ 大T 的根部梁高约为大T 边跨跨径的1/10；

⑵ 小T 的根部梁高约为（2h-h1），式中h＝L/16～L/17；L 为中跨跨径，h1为大T 根部梁高。

中跨最小梁高约为中跨跨径的1/40。

5.1.4 主梁高度变化曲线

主梁高度的变化曲线，常用的有三种：按二次抛物线变化，按正弦曲线变化和按半立方抛物线变化。

图2 表示主梁从根部高度ha 变化到跨中高度hb。几种变化曲线主梁高度hj 的计算公式如下：

早期的设计多采用二次抛物线变化。近期由于多座连续刚构桥产生腹板斜裂缝，且常出现在L/4 附近，为了增大该区段的主梁高度，采用半立方抛物线变化有利于减小主拉应力。 但有的论文则认为，从增大底板下缘曲率半径以减小预应力束径向力考虑，建议采用二次抛物线。

5.2 箱梁顶、底板和腹板厚度

5.2.1 顶板厚度

根据箱的宽度和是否布置横向预应力筋，顶板跨中厚度在25cm～35cm 之间变化。一般情况下不小于25cm。 0 号梁段和边跨现浇段梁端的顶板应加厚，一般加厚至50～70cm。顶板两侧的根部要布置承托，其尺寸应根据顶板预应力钢束构造要求确定。

箱梁两侧的悬臂板，其端部厚度一般为15～20cm。当布置横向预应力筋时，多用20cm，根部设置承托，尺寸由顶板钢束构造要求确定。

边跨梁端因设置伸缩缝，顶板厚度（含两侧悬臂板）要满足预埋锚固钢筋的要求。

5.2.2 底板厚度

跨中底板厚度一般取25～35cm。主梁根部底板厚度一般取根部梁高的1/8～1/10。0 号梁段底板应加厚，一般取根部梁高的1/6～1/7。边跨现浇段梁端的底板厚度应按端横隔板的构造要求确定。 从箱梁根部至跨中，底板厚度应采用渐变，其变化曲线多采用半立方抛物线或二次抛物线。

5.2.3 腹板厚度

腹板厚度主要取决于布置预应力筋和浇注砼必要的间隙等构造要求。从箱梁根部至跨中，根据跨径的大小，可分为不同厚度的二段或三段。一般在80~40cm之间取值。当腹板内设置下弯钢束和竖向预应力筋时，腹板厚度按构造要求确定。

沿纵向腹板厚度不宜突变，可安排在一个梁段内完成渐变。

0 号梁段的腹板要加厚，根据跨径的大小，一般在80cm～140cm 之间取值。边跨主梁端部附近应结合端横隔板设计，加大腹板厚度，并设置一渐变段与一般梁段的腹板厚度衔接。

5.3 箱梁横隔板

通常的做法是，在0 号梁段对应于主墩墩柱位置布置横隔板，其厚度与桥墩两壁的厚度一致；另外还在边跨支承处布置端横隔板，其厚度可根据边跨跨径的大小，在0.8～2m 之间取值。其余梁段不设横隔板。

近年有的连续刚构桥曾发生底板崩裂的事故。当箱梁较宽时，为了减小底板钢束径向力的不利影响，有的设计在主梁跨中布置横隔板。

当边跨跨径较大，箱梁较窄时，为了提高梁端支承的抗扭能力，必要时可将端横隔板延伸至箱外（至腹板的外侧），梁端支承相应移至腹板之外。

所有横隔板都应设孔洞，以保证箱内通道全桥贯通。孔洞大小，应方便管养人员及小型机具通过。

6 主墩构造与尺寸

6.1 设计原则

在满足抗弯、抗压强度和压杆稳定的前提下，桥墩应具有较小的抗推刚度，使温度、砼收缩、徐变和顺桥向地震的不利影响降至最低限度。

6.2 墩身结构型式及尺寸

6.3 墩身设计参数的优化

墩身设计参数为双柱的中距S=2e 和壁厚b（参阅图3），影响S 和b 的主要因素是主跨跨径L 和墩高H。三滩黄河大桥（78+140+78m 连续刚构）设计中，采用有限元计算和参数回归分析，得到以下初步结论：

⑴ 随着b 值的减小，桥墩整体稳定安全系数λ减小，桥墩所受弯矩、轴力显著减小；

⑵ 随着s 值的减小，桥墩整体稳定安全系数λ减小，桥墩所受弯矩减小，桥墩所受轴力增大；反之亦然。

6.4 部分连续刚构桥主墩S 值和b 值

6.5 桥墩防撞设计

位于通航河流或有漂流物的河流上的桥墩，设计时应考虑船舶或漂流物的撞击作用。撞击作用标准值及计算方法按《公路桥涵设计通用规范》第4.4.2 条执行。

6.6 桥墩抗渗设计

位于水中或变动水位区域的桥墩应进行抗渗设计。应按《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》第1.0.10 条的规定，根据最大作用水头与墩身砼壁厚之比确定设计采用的抗渗等级。设计应对抗渗砼的配合比及主要技术措施提出要求。

7 其他方面

7.1 箱梁的管养、检修通道

箱梁内应设置贯通全桥的管养、检修通道。进出口尽可能布置在边跨梁端的桥台（或桥墩）上，一般情况下不宜布置在箱梁的底板上。箱内所有的横隔板要设置孔洞，其尺寸至少要满足人员通行。

7.2 箱内泄水孔

为了排除施工期箱内雨水，可在箱梁最低处（根部底板上）布置2～4 个直径为100mm～120mm 的泄水管，竖向贯穿底板。

7.3 箱内通气孔

为了降低箱内外的温差，应在每一梁段的底板或腹板上设置6～8 个直径为60mm～80mm 的通气孔。

7.4 梁段结合面上设剪力齿

悬浇梁段之间的施工缝，为箱梁的薄弱断面，影响主梁的整体性，为了提高梁段接缝传递剪力的能力，应在已浇梁段的端面设置剪力齿。

7.5 预留更换支座的空间

支座使用寿命远小于箱梁，使用期更换支座是不可避免的。布置支座的墩台，设计时要预留更换支座操作的空间。