城市軌道交通預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究

董澤文

浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310030

一.研究背景

某地區(qū)有一段長達(dá)45公里的快速輕軌道，是該地區(qū)城市交通的重要組成部分。這條道路其中的高架橋梁長大約為40公里，是我國當(dāng)時(shí)最長的一條輕軌橋梁工程，并且很多都是使用的現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁，有少部分的節(jié)點(diǎn)橋是特殊設(shè)計(jì)的。

因?yàn)檫@段橋是屬于該地區(qū)最重要的交通樞紐，是城市內(nèi)部最重要的交通要道，因此對橋梁景觀的設(shè)計(jì)和工程都提出了非常高的要求。必須做到既要環(huán)保還應(yīng)該美觀，并且工程安全的幾項(xiàng)要求。因此，需要對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，以此實(shí)現(xiàn)在安全的基礎(chǔ)上保證橋梁結(jié)構(gòu)的美觀和環(huán)保的目的。

二.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋概述

一般情況下，橋梁的結(jié)構(gòu)在力學(xué)上可以分為三種不同的體系，分別是：梁式、拱式和懸吊式。除此之外，橋梁的結(jié)構(gòu)還可以是它們?nèi)咧g的各種組合形式。由此可知現(xiàn)代的橋梁結(jié)構(gòu)，從橋梁的受力特點(diǎn)和材料以及實(shí)用性等幾個(gè)方面，將橋梁劃分為梁式橋、拱式橋和剛架橋等等集中組合體系的橋梁。其中，剛架橋的組合體系時(shí)由承重中的梁或者板將墻體結(jié)合在一起。而連續(xù)剛構(gòu)橋是由梁連續(xù)和墩梁固定結(jié)合在一起的。采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)橋梁之間最明顯的差別就是柔性橋墩的用途，使之結(jié)構(gòu)在豎向承載的作用下，基本上是一種墩臺(tái)無推力的結(jié)構(gòu)，然而上部分結(jié)構(gòu)卻有連續(xù)梁施工的特點(diǎn)。所以它是一種非常堅(jiān)固的橋梁結(jié)構(gòu)模式，可以很好的滿足各方面的需求，在國內(nèi)被廣泛的應(yīng)用和探討。但是，在一般情況下，如果橋墩比較矮的時(shí)候，這樣的橋型就會(huì)受到很多的限制。我國目前的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋一般都是采用的懸臂澆筑法施工。

三. 城市軌道交通預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究

1.墩梁之間合理剛度匹配分析

主橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱梁，中墩墩梁固結(jié)，為雙向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，縱向按全預(yù)應(yīng)力體系控制。為了選擇梁和墩之間的剛配比更加的合理，對薄壁墩厚度進(jìn)行了分析和計(jì)算，具體分析的內(nèi)容如下：

(1)雙壁墩的壁厚為0.8米，雙壁墩之間的凈距離為2厘米。

(2)單壁墩和雙壁墩相結(jié)合，邊主墩壁成為雙壁墩，其壁的厚度為80cm，雙壁墩之間的凈距離為30cm，中間主要的壁墩為單壁墩，其壁厚為1.6米。

(3) 單壁墩的壁厚為1.6、1.4、1.2米。

在相同壁厚的情況之下，墩橫向狂賭的變化對墩的縱向剛度影響比較小，上述研究中的兩種墩寬3米和3.4米做了比較，其中采用墩寬3.4米和箱梁底是一樣的寬度，并且構(gòu)造比較簡單，橫向的剛度較大，整體效果比墩寬3米的要好很多。

根據(jù)研究表明，對于墩梁固結(jié)點(diǎn)處應(yīng)力比較集中的情況，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，在沿橋軸線方向的墩壁和箱梁底平面之間采用半徑20厘米的圓弧抹腳進(jìn)行過度，這樣不僅對整體的柔度沒有很大的影響，而且還減輕了局部太大而產(chǎn)生的壓力。墩梁和墩臺(tái)固定結(jié)的周圍，墩壁混凝土的面層設(shè)置之間距離應(yīng)該為50*50毫米的鋼絲網(wǎng)片，主要的墩其墩身采用舉兵網(wǎng)狀纖維混凝土，并且在墩和承載臺(tái)之間的結(jié)合位置添加SRA型的混凝土防腐劑等等。以避免出現(xiàn)局部裂紋的情況，根據(jù)實(shí)踐證明，這些措施可以有效的起到控制裂紋和防腐的作用。

2.體系轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的內(nèi)力重分布分析

為了使合攏階段的施工操作起來更加方便，合攏鎖定的溫度應(yīng)該有一定的變化范圍，而且，在合攏鎖定溫度變化較大的時(shí)候，有利于施工，但同時(shí)也增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。一般情況下，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許的時(shí)候，應(yīng)該提供比較大的合攏鎖定溫度的變化范圍，以利于施工的開展。

收縮對結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很不好的影響，但是可以在T構(gòu)合攏體系轉(zhuǎn)換的時(shí)候用兩種措施就可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。第一項(xiàng)措施便是，在懸臂端增加頂力。第二項(xiàng)措施便是降低中跨合攏階段的溫度。該橋的合攏溫度范圍大概是6攝氏度至10攝氏度之間。由此可以知道，年溫度的變化溫度降低的荷載是-15攝氏度。溫度升高的荷載為20攝氏度。溫度降低的荷載大于溫江升高荷載5攝氏度。對結(jié)構(gòu)的受力具有積極影響。

3.成橋后的長期變形預(yù)測

因?yàn)闃蛏隙际鞘褂玫臒o縫線路整體道床，所以在承載臺(tái)施工結(jié)束以后，扣件對軌道升降調(diào)節(jié)量只有20毫米，所以后期會(huì)因?yàn)楦鞣N不同的因素導(dǎo)致非彈性變形的總量不可以超過209毫米，設(shè)計(jì)承載臺(tái)的澆注在梁部合攏施加預(yù)應(yīng)力為五個(gè)月之后再進(jìn)行。為了更加清楚的掌握混凝土徐邊的規(guī)律，可以按照之前試驗(yàn)的分析進(jìn)行簡單的曲線擬合，得到的系數(shù)對橋梁徐變進(jìn)行計(jì)算即可。而在運(yùn)營階段活載最大豎向撓度按照規(guī)定中的一些參數(shù)和計(jì)算公式，對橋梁設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算。

澆注承載臺(tái)至終極值時(shí)的收縮徐變變形為：邊控4.3毫米，中孔為-3毫米，都小于20毫米。在運(yùn)營階段，活載的最大豎向撓邊為0.6厘米，中跨度為0.78厘米，撓跨比小于跨度的八百分之一，橋梁有非常大的結(jié)構(gòu)剛度。

4.錨下鋸齒塊應(yīng)力分析

根據(jù)預(yù)應(yīng)力的作用，在鋸齒塊和梁的頂?shù)装迳袭a(chǎn)生的不同力的分析如下：

腹板束：W0-T13采用φs15.2-17鋼絞線；

頂板束：T0-T10采用φs15.2-17鋼絞線，T11-T13采用φs15.2-12鋼絞線，CT1-CT2采用φs15.2-12鋼絞線；

底板束：B1-B5均采用φs15.2-15鋼絞線；

四. 結(jié)語

本文研究了采用（60+60）mT型剛構(gòu)橋，主要以理論分析為根本，采用專業(yè)手段研究和分析了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的總體、局部計(jì)算。伴隨城市軌道交通工程的迅速發(fā)展，將來還會(huì)出現(xiàn)更多復(fù)雜的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，還需要進(jìn)一步的研究和探討。