主線高架橋預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案

丁衛(wèi)鋒，賀軼靜

(西安中交土木科技有限公司，陜西 西安 710075)

1 工程概況

龍州河特大橋工程位于定安縣龍州鎮(zhèn)境內(nèi)，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支橋面連續(xù)小箱梁。其橋墩為柱式墩，橋臺為肋板臺，橋臺及過渡墩處設(shè)置D80型伸縮縫。橋跨布置為2×(5×25)+4×(4×30)+7×(4×25)+2×(5×25)m，橋梁全長1 685.6 m(含耳墻)。

2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計思路及要點

2.1 思 路

本項目設(shè)計方案確定前確定了工廠化、預(yù)制化、標(biāo)準(zhǔn)化、大型化的建設(shè)目標(biāo)，采取的結(jié)構(gòu)形式不僅應(yīng)符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，更應(yīng)當(dāng)便于標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、機械化的施工作業(yè)，同時考慮其經(jīng)濟適用。

2.2 要 點

1)平面位于緩和曲線上的橋梁，進行上部箱梁的預(yù)制時應(yīng)根據(jù)主梁參數(shù)表所規(guī)定的尺寸預(yù)制，并不斷調(diào)整梁長、鋼筋確保其滿足預(yù)制尺寸。邊跨伸縮縫端應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙中所要求的角度進行預(yù)制，其余部位則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖所要求的角度預(yù)制。在箱梁預(yù)制施工時，應(yīng)當(dāng)按照其有關(guān)尺寸對相應(yīng)的構(gòu)造及鋼筋進行調(diào)整，使之與預(yù)制構(gòu)造尺寸相符[1]。

設(shè)計中，要想發(fā)揮預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁在施工時方便快捷和節(jié)省造價的優(yōu)勢，就要求每片梁在預(yù)制時盡量預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)等梁長。在等角度布置時，由曲線引起的梁長變化可通過等梁長法和變梁長法兩種方法解決。

在設(shè)計時應(yīng)盡量采用等梁長法，雖然變梁長法設(shè)計簡單，但會造成施工難度較大等問題。梁長變化值增多，施工時需頻繁調(diào)整模板，且對長度變化的預(yù)制梁要逐一編號，場地周轉(zhuǎn)不便，所以應(yīng)以等梁長法設(shè)計為主，其次考慮變梁長法。此外，徑向布孔的預(yù)制梁橋需考慮弦弧差對橋梁外邊緣線線形的影響，當(dāng)弦弧差<10 cm時，一般可通過調(diào)整外側(cè)護欄的線形來擬合橋梁外邊緣線的曲線線形；當(dāng)弦弧差>10 cm時，則必須通過調(diào)整邊梁懸臂以適應(yīng)曲線。

2)位于平曲線段上的橋梁，在設(shè)計時布梁中心線為標(biāo)準(zhǔn)跨徑，同時理論跨徑線采取徑向布置。通過不斷調(diào)整預(yù)制梁長解決所產(chǎn)生的內(nèi)、外弧差[2]。梁長變化段應(yīng)盡可能布置在兩等分跨中中橫隔梁的兩側(cè)，而預(yù)應(yīng)力鋼束變化段則設(shè)計于跨中直線段范圍內(nèi)。在施工過程中，墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段鋼筋可根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)布置標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計布置，并通過現(xiàn)澆連續(xù)段的具體尺寸適當(dāng)調(diào)整鋼筋長度。邊梁外懸臂需要結(jié)合路線的平面資料進行合理放樣，將每片梁8等分然后選擇合適的點嚴(yán)格控制圓弧線變化。

3)預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)先進行簡支后連續(xù)裝配式箱梁上部結(jié)構(gòu)的施工，而連續(xù)箱梁通常為多箱單獨預(yù)制的型式，先進行簡支安裝，后實施現(xiàn)澆連續(xù)接頭的結(jié)構(gòu)體系。為了增強橋梁在橫向上的整體性，一方面要在端頭處設(shè)置橫隔梁，同時在跨間設(shè)置橫隔板，并確保橫隔板與主梁保持垂直相交。為方便模板的制作并保證模板的外形美觀，主梁在縱向上的外輪廓尺寸固定，橋梁曲線線形則根據(jù)梁長及邊梁懸臂進行不斷的調(diào)整而形成。

4)橋臺背墻線應(yīng)當(dāng)與梁端線保持平行，主梁預(yù)制為直線梁，同時相鄰跨預(yù)制為折線梁，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)邊梁懸臂端的尺寸或者護欄相應(yīng)位置的途徑逐漸形成橋面曲線，曲線橋施工時是根據(jù)預(yù)制梁長以及墩頂現(xiàn)澆段長度而實現(xiàn)的，在施工過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙所要求的梁長參數(shù)實施支模的澆筑作業(yè)，并進行相應(yīng)的編號，有序存放管理。預(yù)制箱梁頂板橫坡是利用旋轉(zhuǎn)梁體實現(xiàn)的，路線縱坡、路拱橫坡則是利用不等高的支座墊石結(jié)合梁底鋼板而實現(xiàn)，對于超高過渡段橫坡應(yīng)根據(jù)逐跨調(diào)整旋轉(zhuǎn)梁體角度的方式，并利用現(xiàn)澆面板以及鋪裝混凝土對該段橋面進行調(diào)平處理。

5)橋面橫坡通過預(yù)制箱梁頂、墩臺蓋梁及支座墊石相互結(jié)合而形成，其中箱梁頂板、橋面板應(yīng)該沿著坡面進行澆筑，而用于箱梁底面支座的鋼板在預(yù)埋時應(yīng)呈水平狀態(tài)。由于橋梁縱橫綜合坡會在一定程度上影響施工效果，因此應(yīng)確定預(yù)埋鋼板的中心外露值，若不符合相關(guān)的調(diào)平標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)在梁底增設(shè)合適的楔形塊確保鋼板保持水平。預(yù)制箱梁鋼絞線的錨具均布置在梁端，為達到這一要求需要在其內(nèi)部進行一定程度的加厚，而腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束不僅存在豎向彎曲，還在主梁加厚段存在一定的平面彎曲。

3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計具體方案

3.1 小箱梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

本橋上部組合箱梁制作時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖進行，先后鋪設(shè)10 cm瀝青混凝土、防水層以及10cm C40整體化混凝土現(xiàn)澆層形成穩(wěn)定橋面。橋梁上部結(jié)構(gòu)為直梁的型式，平面部分利用調(diào)整梁長的方式適應(yīng)相應(yīng)曲線。施工過程應(yīng)當(dāng)根據(jù)各段的橋型布置、梁長設(shè)計以及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)有序進行，并嚴(yán)格控制所需梁板的預(yù)制長度。

在橋梁的彎道段、單幅橋與邊梁存在一定的弦弧差，預(yù)制梁在制作時均制成直梁，然后根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)利用多點放樣的方式形成相應(yīng)的彎道線形。在進行外包式防撞欄的施工時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋型布置圖和線位圖實施準(zhǔn)確的定位，確保形成設(shè)計的橋梁線形。橋面橫坡是通過墩臺帽橫坡和梁底楔形塊橫坡共同形成的，而橋梁縱坡則是通過墩臺高程差而形成。

除此之外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋型布置圖以及有關(guān)的設(shè)計圖紙確定泄水管，確保預(yù)留孔位置準(zhǔn)確合理，通常情況下泄水孔位于橫向水流下游處邊梁上。為確保行車的安全，上跨主線橋的橋面應(yīng)選擇封閉式排水的方式。主線上各類橋梁的排水通常設(shè)計為垂直排水，但是泄水管不能將水直接泄至主線、互通匝道或者對環(huán)保有特殊要求的區(qū)域，應(yīng)該充分利用縱、橫管道將水排至預(yù)定位置并進行相應(yīng)的凈化處理。

伸縮縫選擇D80型，在預(yù)制梁板的同時還應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁設(shè)計構(gòu)造進行鋼筋預(yù)埋作業(yè)，并調(diào)整其尺寸符合橋梁設(shè)計要求。而預(yù)制梁板也應(yīng)當(dāng)具體標(biāo)注其所在的梁體位置；橋梁外側(cè)設(shè)置外包式混凝土護欄，并在懸臂端預(yù)留10 m的部分使伸出鋼筋可以與外側(cè)防撞欄鋼筋進行綁扎，最后實施澆筑作業(yè)；橋梁內(nèi)側(cè)邊梁懸臂端在預(yù)制時要求一次澆筑成形，且大、小樁號橋臺的搭板均為8 m。

3.2 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

1)墩臺蓋梁設(shè)計為雙懸臂簡支梁，通過杠桿法對活載分配系數(shù)進行合理的計算，并對斜截面抗剪的強度進行相應(yīng)的計算。橋墩按照柔性墩的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，其水平力根據(jù)集成剛度分配法的方式合理分配，根據(jù)承載極限進行配筋的相關(guān)設(shè)計，并嚴(yán)格控制縫寬。

2)本橋左右幅2～25、30～32、47～63號橋墩樁基根據(jù)嵌巖樁的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，其余橋墩樁基則根據(jù)摩擦樁的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，樁基內(nèi)力按“m”法進行計算，根據(jù)承載極限進行配筋的相關(guān)設(shè)計，并結(jié)合正常的運行極限控制縫寬。

3)樁基設(shè)計控制。對于中風(fēng)化巖層，若單軸飽和抗壓標(biāo)準(zhǔn)值frk≥10 MPa則按照嵌巖樁的相關(guān)參數(shù)計算，若<10 MPa則按照摩擦樁的相關(guān)參數(shù)計算。嵌巖深度不僅要滿足設(shè)計對受力的要求，還應(yīng)當(dāng)滿足以下條件時的最小嵌巖深度要求。

(1)持力層frk≥30 MPa時：12 m≤樁長L≤20 m時，嵌巖深度2.0D；20 m<樁長L≤30 m時，嵌巖深度1.5D；樁長L>30 m時，嵌巖深度1.0D。

(2)持力層frk<30 MPa時：12 m≤樁長L≤20 m時，嵌巖深度3.0D；20 m<樁長L≤30 m時，嵌巖深度2.5D；樁長L>30 m時，嵌巖深度2.0D。

嵌巖樁孔底的沉渣根據(jù)5 cm的厚度進行相關(guān)設(shè)計。除此之外，該段項目中墩臺的樁基都設(shè)計為摩擦樁，再進行相關(guān)計算時臺后填土的內(nèi)摩擦角取30°。

3.3 原材料的檢驗

施工時所用到的原材料應(yīng)根據(jù)同一廠家、同一批次、相同規(guī)格等要素進行質(zhì)量檢驗，確保質(zhì)量、力學(xué)性能及相關(guān)成分等與標(biāo)準(zhǔn)相符。

在加工制造時，應(yīng)當(dāng)全面考慮焊接時產(chǎn)生的收縮余量及加工制造余量。將板件切割為所需零件時，首先選擇精密切割下料，并確保切割面的硬度(不超過HV350)及切割邊緣表面質(zhì)量符合要求。此外，對零件進行矯形及彎曲時，優(yōu)先選擇冷矯及冷彎的工藝，確保零件表面無明顯凹痕或損傷。若選擇熱矯工藝加工時，應(yīng)將溫度合理控制在600℃～800℃，不得進行錘擊或冷水降溫。

4 結(jié)束語

實踐證明，對預(yù)制箱梁進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計能夠大大縮短設(shè)計周期，確保設(shè)計的合理性，也有利于施工過程的標(biāo)準(zhǔn)化。本文結(jié)合龍州河特大橋工程主線高架橋預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁施工時所采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，為橋梁的順利施工提供了有力的技術(shù)支持，有助于施工單位及時掌握并運用施工技術(shù)，在降低施工投入的同時還能夠提升施工效率，保障施工質(zhì)量，最后滿足橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量要求。

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