裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁特殊設(shè)計(jì)

劉長(zhǎng)春

（武漢市公路勘察設(shè)計(jì)院 武漢 430015）

裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁施工方法是公路橋梁建設(shè)中較普遍的施工方法，在工程中運(yùn)用比較廣泛。尤其是跨鐵路的公路工程中，因鐵路正常通車需要，滿堂支架現(xiàn)澆的施工方法需要鐵路中斷的時(shí)間較長(zhǎng)，較難實(shí)現(xiàn)；而裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁施工方法，對(duì)鐵路交通影響小，成本相對(duì)較低。另外，裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，相對(duì)于T梁抗扭能力大，橫向抗彎剛度大，運(yùn)輸穩(wěn)定性好，外觀簡(jiǎn)潔，常被城市橋和跨線橋選用［1］。

1 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的基本結(jié)構(gòu)型式

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支橋面連續(xù)。是指箱梁直接預(yù)制為簡(jiǎn)支形式，箱梁架設(shè)完畢后，每聯(lián)中墩縱橋向設(shè)雙排支座，橋面縫隙通過橋面連續(xù)鋼筋實(shí)現(xiàn)連續(xù)。

（2）結(jié)構(gòu)先簡(jiǎn)支后連續(xù)。是指箱梁架設(shè)完畢后，通過現(xiàn)澆中墩橫梁，并張拉中墩箱梁頂負(fù)彎矩鋼束、拆除中墩臨時(shí)支座實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)支到連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換。

一般地質(zhì)條件差，沉降不均勻，道路等級(jí)低，橋梁跨度少的情況下，多采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)；地質(zhì)條件好，道路等級(jí)高，橋梁跨度多的情況下，多采用連續(xù)結(jié)構(gòu)［2］。

2007年12月，人民交通出版社出版了由交通部統(tǒng)一編制的公路橋梁通用圖［3］。裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁按照其在橋梁結(jié)構(gòu)中的具體位置可分為邊跨中梁、邊跨邊梁、中跨中梁、中跨邊梁4種梁型。在跨徑方面，考慮到施工吊裝梁重方面的因素，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較，跨徑宜選擇在20～40m之間；在梁高取值方面，20m跨徑取1.2，25m跨徑取1.4，30m 跨徑取1.6，35m 跨徑取1.8，40m跨徑取2.0m。由于上跨鐵路時(shí)須考慮安全因素，活載一般提高30%，上述每種跨度的梁高宜增加20cm。在結(jié)構(gòu)尺寸方面，頂板厚度0.18m，中梁寬2.4m，邊梁寬2.85m；腹板厚度跨中處0.18m，支點(diǎn)處0.25m，腹板斜率一般取4∶1；底板厚度跨中處0.18m，支點(diǎn)處0.25m，底板寬1.0m。具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

圖1 小箱梁截面常規(guī)構(gòu)造

2 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的特殊設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于受到橋下凈空要求、線路布設(shè)等因素的限制，小箱梁的總體布置往往面臨著橋梁變寬、曲線段超高、橋梁軸線與墩臺(tái)斜交等具體問題，為解決這些問題，必須采取一些特殊設(shè)計(jì)來適應(yīng)總體布置的要求。

2.1 曲線梁的設(shè)計(jì)

在曲線段，曲線外側(cè)外凸，曲線內(nèi)側(cè)內(nèi)凹，而實(shí)際施工中，很難將邊梁翼緣做成曲線形狀，一般是把曲線外側(cè)邊梁翼緣按折線加寬，以便與曲線形狀近似吻合。但有時(shí)曲線半徑較小，曲線外側(cè)邊梁翼緣加寬較大，影響結(jié)構(gòu)安全。下面通過一個(gè)實(shí)橋設(shè)計(jì)來闡述針對(duì)此類問題的解決方案。

例如，某互通上的一條跨鐵路匝道橋，圓曲線半徑R＝370m，箱梁跨徑40m，其跨中矢高達(dá)54 cm，如果單純通過加寬曲線外側(cè)邊梁翼緣，會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全，是不合適的。為此設(shè)計(jì)時(shí)將墩位向曲線外側(cè)偏移27cm，對(duì)于曲線外側(cè)邊梁，裁剪墩位處箱梁翼緣，并加寬跨中處箱梁翼緣；對(duì)于曲線內(nèi)側(cè)邊梁，則采用相反措施，加寬墩位處箱梁翼緣，并裁剪跨中處箱梁翼緣；從而實(shí)現(xiàn)與曲線形狀近似吻合。具體處理方案見圖2。

圖2 曲線段小箱梁平面示意圖

2.2 橋梁變寬段的設(shè)計(jì)

在橋面變寬處布置裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁應(yīng)綜合考慮濕接縫寬度問題，正確選擇小箱梁的片數(shù)。其原則是：每聯(lián)采用相同片數(shù)小箱梁，以便墩頂負(fù)彎矩鋼束的銜接，同一聯(lián)采用梯形濕接縫實(shí)現(xiàn)變寬；不同聯(lián)變寬采用梁片數(shù)變化實(shí)現(xiàn)變寬。但濕接縫寬度宜控制在35～120cm，濕接縫寬度過小不滿足梁片間鋼筋搭接長(zhǎng)度的要求；濕接縫寬度過大不利于翼緣受力，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)階段濕接縫破壞，形成橋面縱縫。

2.3 橋梁曲線超高的處理方法

在曲線上，橋面超高連續(xù)變化，如果通過調(diào)整箱梁兩側(cè)腹板高差，實(shí)現(xiàn)箱梁頂面橫坡也隨超高變化，將給施工帶來極大不便，導(dǎo)致施工模板種類增加，從而增加施工成本。

預(yù)制箱梁頂面標(biāo)準(zhǔn)橫坡一般為2%，橋面鋪裝厚度一般為10cm。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)橫坡，可通過調(diào)整蓋梁橫坡及橋面鋪裝層厚度，實(shí)現(xiàn)橋面超高要求。即保持小箱梁架設(shè)后，每片梁中心線處鋪裝厚度為標(biāo)準(zhǔn)厚度，其他厚度控制在（10±2）cm范圍內(nèi)；橋面鋪裝層厚度過薄對(duì)橋面的整體性不利，過厚會(huì)增加局部二期恒載重量，對(duì)結(jié)構(gòu)安全不利。因此，梁頂橫坡為2%的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制梁適用于－4%～4%之間的橋面超高范圍內(nèi)；超過此范圍應(yīng)調(diào)整預(yù)制小箱梁頂橫坡。處理方案見圖3。

圖3 曲線段小箱梁截面布置圖

2.4 斜交橋梁的處理方法

為增加各片小箱梁的橫向聯(lián)系，每孔箱梁跨中增設(shè)一道跨中橫隔板。但對(duì)于斜交橋梁，橫隔板采用“斜交正做”還是“斜交斜做”，值得斟酌。

從理論上講，就傳力而言，橫隔板采用“斜交正做”較好，作用在主梁上的荷載一般是按照最短路徑進(jìn)行傳遞的，即橫向分配一般是沿著主梁軸線垂直方向傳遞的［4］。但實(shí)際上，對(duì)于斜交橋梁，橫隔板采用“斜交正做”的方法，必然導(dǎo)致同一孔中橫隔板在每一片梁上的位置均不一樣，這樣，如果橫隔板位置控制不準(zhǔn)，將導(dǎo)致箱梁架設(shè)完畢后，各梁的跨中隔板銜接不順，甚至錯(cuò)位，橫向聯(lián)系效果較差。交通部頒布最新版的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁系列通用圖中，橫隔板均采用“斜交斜做”的方法。

3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）小箱梁中梁與邊梁，箱梁內(nèi)側(cè)與外側(cè)上倒角宜保持一致，以便于施工時(shí)模板的倒用，降低施工成本。

（2）底板外側(cè)應(yīng)設(shè)半徑R＝5cm的倒圓角，以利于脫模。

（3）應(yīng)在頂板翼緣增設(shè)滴水槽，以防止流水沿箱梁邊緣流入箱梁支座，加速支座老化。

（4）邊跨非連續(xù)端應(yīng)增設(shè)減振橡膠塊，并在梁頂設(shè)伸縮縫預(yù)留槽。

4 結(jié)語

裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁由于施工速度快、不用布置支架，在小跨徑的橋梁中具有較大優(yōu)勢(shì)，在工程中運(yùn)用比較廣泛。但在裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁設(shè)計(jì)中，會(huì)遇到斜交、曲線加寬及橋面變寬等特殊情況，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目本身實(shí)際情況，并考慮施工的便捷性和經(jīng)濟(jì)性，合理處理相關(guān)問題。

［1］JTG D60－2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTG D62－2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］交通部專家委員會(huì).公路橋梁通用圖［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［4］上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.橋梁工程師設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：人民交通出版社，2007.