連續(xù)剛構橋面板設計、計算簡析

彭邦定，郭云峰，陳 濤

河南省交通科學技術研究院勘察設計所（450000）

連續(xù)剛構橋面板設計、計算簡析

彭邦定，郭云峰，陳 濤

河南省交通科學技術研究院勘察設計所（450000）

連續(xù)剛構橋是在連續(xù)梁橋和T型剛構橋基礎上發(fā)展起來的一種墩梁固結(jié)的新型橋梁，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求，因此使其在現(xiàn)代大跨度橋梁結(jié)構中處于有利的競爭地位，但在設計、計算過程經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，從而影響運營。

橋梁工程；連續(xù)剛構橋面板；問題與措施

1 連續(xù)剛構橋背景

連續(xù)剛構橋是在連續(xù)梁橋和T型剛構橋基礎上發(fā)展起來的一種墩梁固結(jié)的新型橋梁，既保持了連續(xù)梁無伸縮縫，行車平順的優(yōu)點，又保持了T型剛構橋不設支座，不需轉(zhuǎn)換體系的優(yōu)點，且有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，它利用高墩的柔度來適應結(jié)構由預應力、混凝土收縮、徐變和溫度變化所引起的位移,能滿足特大跨徑橋梁的受力要求,因此使其在現(xiàn)代大跨度橋梁結(jié)構中處于有利的競爭地位。

但在設計、計算過程中由于出現(xiàn)一些問題，在以后的運營過程中相繼出現(xiàn)了種種病害。下面簡單列舉連續(xù)剛構橋梁由于設計原因引起的的典型病害類型及成因,并在此基礎上，給出相應的處理措施。

2 工程概述

該項目主橋為76+2-130+76連續(xù)剛構,主梁采用單箱單室，支點梁高7.5 m，跨中梁高3.2 m，以2次拋物線變化，為計算箱梁環(huán)框的承載能力，取出最薄弱跨中斷面1 m長節(jié)段進行受力分析。

3 計算有關參數(shù)

3.1 主要材料

1）混凝土:主梁采用 C60，容重 26 kN/m3；鋪裝 C50,容重26 kN/m3。

2）預應力材料:單寬內(nèi)張拉3φs15.2鋼絞線2束，交錯單端張拉，張拉控制應力1 395 MPa。

3.2 荷載情況

1）恒載:包括主梁自重、橋面鋪裝、防撞墻。

2）活載:采用汽超20級，在按布置3車道取最不利值。汽車沖擊系數(shù)為0.3，偏安全的考慮汽車沖擊對正常使用極限狀態(tài)、構件應力計算產(chǎn)生的影響。

3）溫度荷載:整體升降溫為±20℃,正溫差T1=15.2℃、T2＝5.74℃、T3＝0 ℃,反溫差為正溫差的-0.5倍。

3.3 荷載取值

橋面板的計算下圖所示，取1 m長的梁段進行分析時，荷載P在支承處換算值為:P支=140/2.58=54.26 kN；在跨中段換算值為:P中=140/6.18=22.65 kN?？紤]1.3沖擊系數(shù)后分別為P支=70.54 kN和P中=29.45 kN。從梁肋到板跨中2.05 m段，則按70.54～29.45做線性插值。按懸臂計算時，a=1.8+2C，P=140/(1.8+2C),極限強度驗算時候考慮1.3沖擊系數(shù)后P=182/(1.8+2C),當C≥2.5 m時候，P值尚需放大1.2倍。

4 計算過程

4.1 懸臂工況1

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗算結(jié)構的承載能力強度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應組合。

4.2 懸臂工況2

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗算結(jié)構的承載能力強度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應組合。

4.3 單向板工況1

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗算結(jié)構的承載能力強度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應組合。

4.4 單向板工況2

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗算結(jié)構的承載能力強度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應組合。

4.5 單向板工況3

組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗算結(jié)構的承載能力強度。

5 計算結(jié)論

上面只對五種工況進行了計算分析，結(jié)果表明結(jié)構滿足A類構件，極限承載能力稍有不足，但是考慮到頂板配有10根直徑16 mm的HRB335鋼筋,故認為結(jié)構是安全的。

6 設計過程中的問題與處理辦法

6.1 連續(xù)剛構橋病害及成因分析

目前，大跨徑預應力混凝土連續(xù)剛構橋出現(xiàn)的病害主要集中在兩個方面:一是混凝土開裂，如箱梁豎向開裂、箱梁底板縱向開裂、箱梁腹板出現(xiàn)斜裂縫等；另一類是主跨跨中下?lián)戏冗^大。引起這些病害的原因從設計方面因素考慮主要如下。

6.1.1 箱梁開裂

1）腹板斜裂縫問題。2）頂板縱向開裂問題。①主梁頂板在較長懸臂箱梁翼板的根部，恒載、活載產(chǎn)生的負彎矩均較大，頂板跨中的活載正彎矩較大，橫向預應力鋼絞線布設不可能在懸臂根部布置在頂板上緣而在跨中卻布置于頂板下緣；②根據(jù)計算分析，連續(xù)剛構箱梁在澆筑完一節(jié)混凝土后即張拉完該節(jié)段橋面橫向預應力鋼束，由于應力分布和疊加，橋面板中橫向預應力分布極不均勻，這也是造成橋面板出現(xiàn)局部縱向開裂的原因之一。3）跨中底板縱向裂縫問題。

6.1.2 跨中下?lián)?/h4>

1）對混凝土徐變的影響程度及長期性估計不足。2）預應力度對混凝土徐變的影響。

6.2 處理措施

6.2.1 針對承載能力小足的加固措施

1）通過增大原結(jié)構構件截面提高原結(jié)構的強度和剛度；2）更換結(jié)構構件或新增構件，取代承載能力不足的構件；3）改變原結(jié)構的受力體系，降低部分構件的受力；4）對原結(jié)構施加外應力，以改變其應力分布，達到提高原結(jié)構的強度和剛度。

6.2.2 針對混凝土開裂的加固措施

針對混凝土開裂的加固措施為了約束箱梁裂縫的進一步發(fā)展,加強對腹板混凝土的約束,增強腹板抗剪承載能力和剛度，可采取腹板內(nèi)側(cè)粘貼鋼板的措施。對于粘貼鋼板需要注意兩點:①混凝土表面先要找平處理,表面不平整則無法保證混凝土與鋼板緊密粘貼;②粘貼膠質(zhì)量一定要有保證。