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预应力砼连续箱梁是我国当前桥梁建设中一种常见的桥型结构，因此，探讨与研究其设计方法，对于该种结构形式的优化与发展有着非常重要的意义。本文通过结合工程实例，探讨了大跨度预应力砼连续箱梁桥的设计与构造特点，并通过对其结构计算分析，联系实际针对设计时应考虑的一些因素进行了分析与研究，希望能给予相关的工作人员以参考价值。
关键词：预应力砼；连续箱梁；桥梁设计
当今连续箱梁作为我国桥梁建设中的一种重要的桥梁结构体系，它有着结构刚度好、变形小、行车平顺舒适、抗震能力强以及养护简易等诸多优点，是目前现浇桥梁中广泛采用的截面形式。近年来，大跨度预应力砼连续箱梁在我国的桥梁工程中得到了广泛的应用，并在一定程度上促进了城市建设的发展，因此，关于大跨度预应力砼连续箱梁设计的研究有着重要的意义。
一、工程概述
佛山市南庄至西樵山根公路是佛山市快速干线系统的重要组成部分，东起佛山市禅城区南庄镇龙津路东侧，终于佛山市南海区西樵镇山根村，全线2.69km。其中官山立交桥为该工程的一部分，由山根简易立交主线分出来的A、B两个匝道组成。
1、设计标准
该匝道桥设计荷载等级为公路-Ⅰ级；其桥梁总宽为10米；设计安全等级为一级；抗震设防烈度为Ⅶ度，地震动峰加速度系数值为0.1g。
2、箱梁设计
根据官山立交桥布置，其中一联最大跨度连续梁的跨径组合为(26+42+36)m，结构形式为现浇后张法等高度预应力混凝土连续箱梁，采用单箱单室、斜腹板断面，梁高2.2m，约为最大跨径的1/19。箱梁顶板宽9.70米、底板宽4.022米，箱梁悬臂长度2.0米，箱梁顶面与底面均设置2%横坡，保持腹板与水平线夹角为65度。该连续箱梁的跨中横断面如***1所示，设计采用弹性理论计算方法。
二、箱梁截面的主要结构尺寸
1、顶板与底板
顶板与底板是箱型截面结构承受正负弯距的主要工作部位。
关于顶板的设计，首先应该满足桥面板横向弯矩的要求，其次应该满足布置钢筋的构造要求。因此，顶板的厚度设计约为腹板中距的1/18，为25厘米。考虑到近支点处抗剪、承压以及锚固预应力束的需要，在近支点2米处为渐变加厚，并取支点处厚为40厘米。
关于底板的设计，除了应该满足能提供足够大的承压面积，使其可以发挥出良好的受力作用之外，还应该满足布置正弯矩下的力筋通过的构造要求。本联连续梁跨中底板厚为22厘米，近支点处设置6.0米的渐变段，支点处厚为40厘米。
2、腹板
连续箱梁的腹板，是承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力主要部位。腹板加厚的好处是可以很好的改善截面的正应力、剪应力以及主拉应力，不过，其缺点就是增加箱梁自重。当前，我国桥梁在设计中，自重荷载基本占70%左右，所以，应该尽量减少自重。而如果在腹板内布置弯束，就会因为弯束预加力的竖向分力对外剪力形成抵消的作用，使剪应力与主拉应力的值变小。因此，腹板内的钢束布置有时会按照构造的要求进行设置，故而要综合考虑来确定腹板的厚度。本联连续梁跨中腹板厚为40厘米，近支点处设置6.0米的渐变段，支点处厚为70厘米。
3、横隔板
箱梁横隔板主要是为了增加截面的横向刚度，降低畸变应力。尤其是在支承处的横隔板，还能承受较大的支承反力。箱形截面因为有着较好的抗扭刚度，因此，可以将横隔板的布置比普通的肋式梁桥少一部分。
4、承托
在顶板、底板以及腹板的接头处应该设置承托。承托可以提高截面的抗弯刚度与抗扭刚度，从而减少扭转剪应力与畸变应力。桥面板在腹板支承处的刚度加大后，有利于吸收负弯矩，减少桥面板的跨中正弯距。除此之外，承托使力线一般过渡相对缓和，可以减少次应力。
在对承托设计时，应该综合进行考虑承托的水平加腋和竖向加腋两种加腋的优缺点。如果在顶板与腹板的交接处设置竖向加腋，可以有效的加大腹板的刚度，有利于腹板受力，从而使腹板剪应力控制截面下移，错开了纵向弯曲应力高峰。同时，这种加腋也有助于弯束的布置，但是，其会使预应力索的合力位置降低。而水平加腋对纵向束布置则有利于桥面顶底受力，并加大预应力合力偏心，但是，其不利于腹板受力与弯束布置。
5、悬臂
悬臂长度是调节板内弯距的一个非常重要的参数。悬臂板的尺寸要满足结构受力的要求。本桥根据匝道桥面宽度以及受力计算，确定悬臂长度为2.0米，悬臂端高度为20厘米，悬臂根部为40厘米。
三、结构计算和分析
1、上部结构纵向计算和分析
上部结构按部分预应力混凝土A类构件设计。具体计算是按照模拟施工的各阶段和运营阶段进行的，根据相关要求，本文进行了持久状况承载能力极限状态以及持久状况正常使用极限状态设计，同时，结合实际情况，分析了持久状况以及短暂状况，进行了相应的极限状态设计。在仔细分析各阶段的内力与变形的基础上，对预应力进行了合理布置，把各阶段截面受力控制在规范规定所允许的安全范围内。
在计算过程中，需要考虑的荷载包括恒载、汽车荷载、预应力、基础变位影响力、温度变化力以及混凝土收缩徐变影响力等。根据有关规范，对荷载组合进行了相应的处理，如果依据承载能力极限状态进行设计，那么应采用基本组合，如果依据正常使用极限状态进行设计，则应结合不同的设计要求，而分别选择作用长期效应组合与作用短期效应组合。该联(26+42+36)m预应力砼连续箱梁计算采用平面杆系有限元程序桥梁博士V3.2，将结构离散成114个计算单元，其计算结果如***2所示，满足部分预应力混凝土A类构件设计要求。
***2正常使用极限状态短期效应组合作用下的主梁上下缘最大与最小正应力***(MPa)
2、上部结构横向计算和分析
主梁是箱形截面，对于横向计算根据支撑在腹板板底的横向框架进行内力分析和计算。在计算过程中，也考虑恒载、箱梁内外温度变化力、汽车荷载和混凝土收缩徐变影响力等荷载。经过计算，得出箱梁的横向设计是安全的。
三、结束语
综上所述，在设计箱梁结构时，每一主要尺寸的拟定，都应该考虑到结构受力的要求以及布置钢筋的构造要求，并选用恰当的计算方法，对结构进行纵横向计算分析，从而保证设计的安全性。同时，在对桥梁上部结构设计时，还要充分认识到墩台与地基的特点，将结构物看为一个整体，考虑其到整体作用以及各个组成部分的共同作用。最后，在进行桥梁设计时，不仅要进行仔细、正确的计算分析，还要不断的积累知识，丰富经验，从而合理判断出计算结果的可信度。并依据不同的结构和跨度，采用切合实际的构造，来弥补计算上的不足，进而最终确保桥梁结构的质量安全。
注：文章内所涉及的公式和***表请用PDF格式打开
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