山區(qū)公路施工中先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁設(shè)計(jì)的運(yùn)用淺述

劉麗芬

摘要：山區(qū)公路建設(shè)中，由于存在施工條件困難、自然環(huán)境復(fù)雜，以及所需橋梁構(gòu)筑物較多等特點(diǎn)，公路橋梁設(shè)計(jì)選型的好壞，已逐漸成為了衡量山區(qū)公路建設(shè)成功與否的重要因素。先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁由于具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小以及施工方便、快捷等特點(diǎn)，在近年來的山區(qū)公路施工建設(shè)中有著廣泛的普及與應(yīng)用。本文從山區(qū)公路施工中橋梁設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā)，并結(jié)合工程實(shí)例，就山區(qū)公路施工中先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁設(shè)計(jì)的具體運(yùn)用進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；公路施工；先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁；設(shè)計(jì)

一、山區(qū)公路橋梁的設(shè)計(jì)選型

1、山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)的基本原則

山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)的五大基本原則，即是安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、美觀與環(huán)保。另外，還要求做到：橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)預(yù)制安裝的定型化以及標(biāo)準(zhǔn)化；在橋梁方案的選擇上，應(yīng)綜合考慮到各種施工條件，如施工場(chǎng)地、施工設(shè)備、施工工藝等等，以避免施工條件與設(shè)計(jì)不相匹配；為保證橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，應(yīng)考慮工程材料的就地取材，橋梁的布設(shè)可以依據(jù)當(dāng)前水文地質(zhì)情況與沿線河流情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于施工為基本前提；為安全性和美觀性考慮，適宜采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁型式，在橋梁高跨比選擇方面，適宜選用經(jīng)濟(jì)跨徑等等。

2、山區(qū)公路橋梁上部結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)選擇

由于山區(qū)公路橋梁多為彎橋、斜橋和大縱坡橋型，設(shè)計(jì)施工難度較大。為符合橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，并保證工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，必須做好橋梁上部結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)選擇。目前，山區(qū)公路中較常采用的橋梁上部結(jié)構(gòu)體系主要有：簡(jiǎn)支梁板式橋、連續(xù)梁橋和先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋這三種。

（1）簡(jiǎn)支梁板式橋。簡(jiǎn)支梁板式橋的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)受力明確，造型簡(jiǎn)單，易于標(biāo)準(zhǔn)化安裝施工，但是該結(jié)構(gòu)的梁銜接處的伸縮縫造價(jià)較高，容易受到破壞，且簡(jiǎn)支梁跨中彎矩較大所耗用材料也較多。因此，近年來公路橋梁中實(shí)際應(yīng)用較少，主要用于橫坡大于6%，長(zhǎng)度小于100m這類不適宜采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)中。

（2）連續(xù)梁橋。連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)形式主要包括了連續(xù)箱型梁橋和連接剛構(gòu)橋這兩種。其中，連續(xù)箱型橋梁的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、跨徑和剛度較大以及結(jié)構(gòu)美觀，主要適用于公路立交橋的跨線橋和大型橋梁的引橋當(dāng)中；連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)則是可以多跨連接，也可以梁墩固結(jié)，較為適用于高墩和大跨徑的橋梁型式。連續(xù)梁橋的缺點(diǎn)的工程造價(jià)較高、施工工藝復(fù)雜，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易受地形因素影響，在山區(qū)公路橋梁中應(yīng)用較少。

（3）先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋兼顧了連續(xù)梁橋和簡(jiǎn)支梁橋的優(yōu)點(diǎn)，具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小等特點(diǎn)，能更好的滿足山區(qū)公路橋梁行車舒適度的要求。它采用先簡(jiǎn)支梁方式實(shí)現(xiàn)規(guī)模化預(yù)制施工，并利用現(xiàn)場(chǎng)澆筑梁縫連接段混凝土，成為連續(xù)結(jié)構(gòu)體系，與連續(xù)梁橋的工藝相比，其施工更加方便快捷。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋，也是目前山區(qū)公路建設(shè)中是最常采用的一種結(jié)構(gòu)型式。

二、工程實(shí)例概況

在某山區(qū)公路工程的設(shè)計(jì)中，大部分橋梁上部結(jié)構(gòu)均采用的是先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁。本文以其中某一橋梁結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)為例，分析與介紹了先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁的在實(shí)際運(yùn)用中的相關(guān)要點(diǎn)。其主要技術(shù)指標(biāo)和構(gòu)造特點(diǎn)如下：

1、主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級(jí)；

設(shè)計(jì)車速：80km/h；

橋面凈寬：凈寬11.5m；

橋面橫坡：2%。

2、構(gòu)造特點(diǎn)

橋梁上部結(jié)構(gòu)單幅橋橫斷面，布置為5片T梁，預(yù)制T梁的高度為2m，T梁組合梁高度為2.04m，腹板厚度為20cm，馬蹄寬度為48cm，梁間距2.625m。兩片梁間的翼緣板留設(shè)有1.025m的濕接縫，中梁預(yù)制寬度1.6m，邊梁預(yù)制寬度1.8 m，邊跨梁長(zhǎng)2 9.9 6 m，其中預(yù)制部分長(zhǎng)為29.515m，中跨梁長(zhǎng)30m，其中預(yù)制部分長(zhǎng)29.3 1 m，混凝土采用的是C50。該橋梁工程中，先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要為：

（1）由于梁間距較大，較多的設(shè)置了橫隔板，其中在跨中設(shè)置了3道橫隔板。

（2）T梁具有組合梁設(shè)計(jì)特征，在橋面鋪裝部分參與了結(jié)構(gòu)整體受力。

（3）預(yù)應(yīng)力采用了較大噸位，設(shè)計(jì)采用OVM11/12/13錨具，T梁正彎矩束采用2束。

（4）T梁連續(xù)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，從3跨一聯(lián)至7跨一聯(lián)均在設(shè)計(jì)范圍。

該橋梁上部結(jié)構(gòu)的橫斷面及T梁主要尺寸，詳見下圖1所示：

圖1 橋梁上部結(jié)構(gòu)的橫斷面及T梁主要尺寸示意圖

三、先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1、先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算要點(diǎn)

先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算，采用的是平面桿系有限元法，并利用專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算。由于邊梁和中梁橫向分配系數(shù)差別較大，邊梁和中梁按不同的橫向分配系數(shù)單獨(dú)講行計(jì)算。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型階段的劃分情況如下：

（1）橋梁施工階段的設(shè)計(jì)

共設(shè)計(jì)有四部分施工階段，其中階段一為：預(yù)制T梁并張拉正彎矩束，安裝臨時(shí)支座，吊裝T梁，以形成簡(jiǎn)支體系；階段二為：安裝永久支座，現(xiàn)澆連續(xù)段混凝土；階段三為：待現(xiàn)澆連續(xù)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到8 5%后，張拉墩頂負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束，拆除臨時(shí)支座，完成體系轉(zhuǎn)換，形成結(jié)構(gòu)連續(xù)，當(dāng)施工條件允許時(shí)，可以一聯(lián)架設(shè)完成后再澆筑現(xiàn)澆連續(xù)段混凝土、張拉負(fù)彎矩鋼束，再拆除臨時(shí)支座完成體系轉(zhuǎn)換。如條件所限也可逐跨吊裝后逐墩澆筑連續(xù)段混凝土、逐墩張拉負(fù)彎矩鋼束、逐墩拆除臨時(shí)支座直至一聯(lián)所有連續(xù)段完成結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換；階段四為：施加防撞墻、橋面鋪裝等二期恒載工程。

（2）橋梁運(yùn)營(yíng)階段的荷載設(shè)計(jì)

根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，橋梁上部結(jié)構(gòu)的活荷載為汽車一超20級(jí)，掛車一120，在荷載設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮到以下幾點(diǎn)：首先，應(yīng)考慮溫度影響，可按體系升降溫度±10℃、橋面板升降溫±5℃設(shè)計(jì)；其次，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫位移，即支座不均勻沉降可按5mm設(shè)計(jì)；最后，還應(yīng)考慮到混凝土收縮及徐變，對(duì)T梁應(yīng)力的影響。

（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算單元?jiǎng)澐旨皫缀文Ｐ驮O(shè)計(jì)

由于在T梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，采用是是橋梁專用平面桿系有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析。因此，在T梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)澐謺r(shí)，應(yīng)綜合、細(xì)致地考慮連續(xù)T梁在施工過程及正常使用階段控制設(shè)計(jì)的截面位置，使控制截面位于單元節(jié)點(diǎn)處。具體而言，要求控制截面應(yīng)具有永久支點(diǎn)、臨時(shí)支點(diǎn)、截面變化點(diǎn)、L/4點(diǎn)、L/2點(diǎn)、3L/4點(diǎn)以及負(fù)彎矩鋼束錨固點(diǎn)。

2、先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁結(jié)構(gòu)的配索設(shè)計(jì)

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，對(duì)連續(xù)T梁正彎矩鋼束進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體為邊跨一邊梁為2束OVMl5一l3，邊跨一中梁為2束OVM15—12，中跨一邊梁為2束OVMl5—12，中跨一中梁為2束OVMl5—11。

在該T梁結(jié)構(gòu)配索方案中，由于T梁采用了2束預(yù)應(yīng)力鋼束，并上下設(shè)置，無平彎問題，有效解決了以往T梁結(jié)構(gòu)中由于鋼束平彎不對(duì)稱，而引起的T梁在施工中側(cè)彎的難題，可加快施工進(jìn)度，保證T梁的質(zhì)量。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和應(yīng)力滿足規(guī)范要求的前提下，該配束方案設(shè)計(jì)，還可極大的簡(jiǎn)化和方便施工。

3、施工技術(shù)要點(diǎn)

在該橋梁工程中，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁的臺(tái)座、模板、原材料、混凝土澆筑以及養(yǎng)護(hù)等工藝與普遍T梁的施工工藝大致相同。但由于它具有先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此在施工過程中，還應(yīng)著重注意以下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)于臨時(shí)支座的安裝與解除應(yīng)嚴(yán)格控制，由于施工中多采用鋼制砂筒作為臨時(shí)支座，為保證各片梁永久支座能均勻受力，應(yīng)先將永久支座安裝就位后澆筑連續(xù)段混凝土。

（2）為盡量避免受到溫差的二次內(nèi)力，在澆筑連續(xù)段混凝土?xí)r，應(yīng)加強(qiáng)混凝土溫度變化的控制，要求控制在l 0～l 5℃之間。

（3）在張拉完一聯(lián)內(nèi)所有負(fù)彎矩鋼束以后，方可將本聯(lián)內(nèi)所有臨時(shí)支座進(jìn)行拆除。由于結(jié)構(gòu)為連續(xù)體系，對(duì)于橋梁的下部構(gòu)造施工，應(yīng)嚴(yán)格控制墩項(xiàng)向下的位移量，以保證位移量在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容許范圍以內(nèi)。

總結(jié)

在山區(qū)公路橋梁的建設(shè)中，不僅存在著地面高差落度大、地形地貌復(fù)雜、周圍自然環(huán)境變化頻繁等特點(diǎn)，而且容易受到斜坡、滑坡、陡崖等不良地質(zhì)因素的影響，都使得橋梁設(shè)計(jì)選型的困難度較大。而先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁結(jié)構(gòu)體系，由于其具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小以及施工方便、快捷等特點(diǎn)，在近年來的山區(qū)公路施工建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例，就山區(qū)公路施工中先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁設(shè)計(jì)的具體運(yùn)用進(jìn)行了分析與探討，以此希望能推動(dòng)先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁在我國(guó)公路建設(shè)施工中的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

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