淺談常規(guī)橋梁預(yù)制梁形式的選擇

■吳堅彬，廖小勇 ■中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100097

橋梁結(jié)構(gòu)形式選擇既要滿足道路現(xiàn)有的通行要求、溝渠現(xiàn)有的排灌要求，又要考慮其將來的發(fā)展規(guī)劃，同時兼顧美觀、工程造價等方面。橋梁結(jié)構(gòu)形式選擇合理與否，對工程的經(jīng)濟性、美觀性及施工工期有較大的影響。

為了施工方便、保證施工質(zhì)量、縮短施工周期、確保工程安全，橋梁結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量采用便于機械化、工廠化、標準化生產(chǎn)的中等跨徑預(yù)制安裝構(gòu)件。

對于常規(guī)橋梁而言，橋梁上部結(jié)構(gòu)根據(jù)墩身高度一般宜采用16m～20m 的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、25m～40m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、25m～50m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁等橋型方案。

1 各種梁板的性能比較

1.1 空心板梁的優(yōu)缺點

空心板梁形式構(gòu)造簡單、受力明確，梁高較低，能有效降低縱坡及路基填土高度，尤其適合建筑高度受到限制的中小跨徑。

由于裝配式空心板梁結(jié)構(gòu)通過鉸接連接成整體，但鉸縫空間小，施工時可操作性差，施工質(zhì)量難以保證，鉸的作用很難真正形成和發(fā)揮作用，因而先天不足，在實際應(yīng)用中普遍病害較多，其中最主要的是橫向連接絞縫的破壞，其產(chǎn)生有規(guī)則的沿板的邊緣拼縫方向的通長裂縫，一般上下通縫，嚴重時造成縫處滲水、漏水等病害，產(chǎn)生通縫后，橫向連接失效，致使僅單梁受力而導(dǎo)致主梁破壞，對橋梁造成無法挽回的損失。

1.2 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的優(yōu)缺點

預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式小箱梁是近十多年運用廣泛的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計和施工技術(shù)較成熟，裸梁結(jié)構(gòu)剛度大、橫向抗扭性能較好，小箱梁暴露面積較T 梁小，對防腐有利，跨越能力較強，梁高適中，具有預(yù)制方便、施工簡單、對地面交通影響小等優(yōu)點。從美觀協(xié)調(diào)看，橋下仰視結(jié)構(gòu)簡潔，外型美觀，效果較好。

但是跨徑大的小箱梁上部結(jié)構(gòu)較重，對吊裝設(shè)備要求較高，預(yù)制場地要求較T 梁高。另外預(yù)制小箱梁先簡支后連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)置及施工較T 梁困難，隨著墩高的加大，橋梁剛構(gòu)情況將越來越多，預(yù)制小箱梁也顯得越來越不適應(yīng)。

1.3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁優(yōu)缺點

預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式T 梁屬于較為常見的結(jié)構(gòu)形式，其設(shè)計和施工技術(shù)較成熟，結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，橫向籍橫隔梁聯(lián)結(jié)，整體性好，跨越能力強，最大跨徑可達50m，具有預(yù)制方便、施工簡單、對地面交通影響小、對施工設(shè)備沒有特殊要求等優(yōu)點。T 梁的工程造價稍高，建設(shè)期費用高于裝配式鉸接板梁和裝配式小箱梁，但結(jié)構(gòu)成熟，病害相對較少，使用期養(yǎng)護維修費用相對少。

T 梁的局限性在于，其頂板寬翼緣受壓，下部開裂后不參加工作，因此不論鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土T 型梁結(jié)構(gòu)，都只有利于承受單向彎矩，不利于承受雙向彎矩。

同時，T 梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度相對高一些，在橋下凈高要求相同的情況下，采用T 梁勢必增大路堤填土高度，尤其是對于縱斷面控制嚴格的地方，T 梁因建筑高度較大而受到限制。且單片主梁在運輸、安裝過程中不穩(wěn)定，容易發(fā)生事故。

2 各種梁板的經(jīng)濟性比較

下面對裝配式空心板梁、小箱梁和T 梁這三種常見的結(jié)構(gòu)類型進行經(jīng)濟比選。

表1 跨徑20m 板(梁)上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟指標比較表

表2 跨徑25m 板(梁)上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟指標比較表

表3 跨徑30m 梁上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟指標比較表

由表1 可知:對于20m 跨徑上部結(jié)構(gòu)，寬幅空心板梁高較低，能有效降低縱坡及路基填土高度，但是造價較高，且寬幅空心板梁開裂較嚴重，分體小箱梁經(jīng)濟指標較好，整體剛度大，故綜合比較后推薦采用分體小箱梁結(jié)構(gòu)形式。

由表2、表3 可知:與預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁相比分體小箱梁造價較省，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，施工穩(wěn)定性好，單片梁吊裝重量與T 梁相差不大。且小箱梁因為建筑高度相對較低，能有效降低縱坡，縮短橋長，節(jié)約造價。故25m、30m 跨徑上部構(gòu)造綜合比較后推薦采用預(yù)應(yīng)力砼分體小箱梁。

表4 跨徑40m 梁上部構(gòu)造工程量、經(jīng)濟指標比較表

由表4 可知，40m 跨徑上部構(gòu)造，預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁造價較省，結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，但也吊裝重量大，施工困難，且隨著跨徑的增大其施工安裝難度也增大。預(yù)制T 梁安裝重量較輕，施工工藝成熟，施工方法簡單，對施工場地要求更低;但其經(jīng)濟指標相對較大，結(jié)構(gòu)剛度小，整體性相對較差。另預(yù)制小箱梁先簡支后連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)置及施工較T梁困難，隨著墩高的加大，橋梁剛構(gòu)情況將越來越多，分體小箱梁也將越來越不適應(yīng)。據(jù)此，40m 跨徑上部構(gòu)造推薦采用預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁。

3 結(jié)語

綜前所述可知，空心板性能欠佳、造價較高，因此，在工程設(shè)計中我們應(yīng)更多地選用小箱梁和T 梁。此兩種結(jié)構(gòu)綜合比較成果見下表:

［1］于傳君.中小跨徑橋梁全壽命周期成本經(jīng)濟比較研究.遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院.北方交通，2011.