先簡支后連續組合梁橋設計計算及應用范圍

摘要:從受力及施工、運營情況闡述先簡支后連續橋梁的一些特點以及其體系轉換的方法，結合例子分析其受力情況、施工方法，介紹其應用范圍及局限性。

關鍵詞:

裝配式;先簡支后連續;組合箱梁橋;施工技術

中圖分類號:TV

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)16-0319-02

1 概述

先簡支后連續是連續橋梁施工中較為常見的一種方法。一般先架設預制主梁，形成簡支梁狀態;進而再將主梁在墩頂連成整體，最終形成連續梁體系。目前，隨著高等級公路的發展，為改善橋梁行車的舒適性，先簡支后連續橋梁在中、小跨徑的連續橋梁中得到了廣泛的應用。

2 在先簡支后連續橋梁中由簡支狀態轉變為連續梁狀態的常見方法

常見方法有以下幾種:

(1)將主梁內的普通鋼筋在墩頂連續。

(2)將主梁內縱向預應力鋼束在墩頂采用特殊的連接器進行連接。

(3)在墩頂兩側一定范圍內的主梁上部布設局部預應力短束來實現連續。

第一種方法雖然簡單易行，但常在墩頂負彎矩區內發生橫向裂縫，影響橋梁的正常使用。第二種方法效果最好，但施工很困難，故一般不采用。第三種方法不僅施工可行，并且具有方法二的優點，同時又克服了僅采用普通鋼筋連續的開裂問題。所以一般簡支轉連續橋梁多采用墩頂短束與普通鋼筋連續的構造處理來實現體系轉換。

3 先簡支后連續橋梁的計算及施工方案

下面以4×30m組合箱梁為例子說明。該橋梁高1.6m，橋面凈寬12.5m，橋面橫坡由預制箱梁按2%坡度進行調整，具體尺寸見圖1。設計荷載:公路I級。

圖1 主梁橫斷面圖(尺寸單位:cm)

3.1 規范標準

規范標準有:《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)、《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004)、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004)。

3.2 計算模型

本設計主梁采用C50混凝土，正截面混凝土的拉應力控制在1.8MPa以內，斜截面混凝土的主拉應力控制在1.33MPa以內;混凝土壓應力控制在16.2MPa以內。結構按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行作用效應組合，取其最不利效應組合進行設計。

主梁施工按以下步驟進行(圖2)，第一施工階段為預制主梁，待混凝土強度達到要求后張拉正彎矩區預應力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預制梁安裝就位，形成由臨時支座支撐的簡支梁狀態;第二施工階段首先澆筑第①、②跨及第③、④跨連續段接頭、中橫梁及主梁橫向接縫，達到設計強度后，張拉負彎矩區預應力鋼束并壓注水泥漿，形成2跨連續梁;第三施工階段是先澆筑第②、③跨連續段接頭、中橫梁及主梁橫向接縫，達到設計強度后，再張拉負彎矩區預應力鋼束并壓注水泥漿;第四施工階段拆除全橋的臨時支座，主梁支承在永久支座上，完成體系轉換，最終形成四跨連續梁;第五施工階段進行防護欄及橋面鋪裝施工。

圖2 施工階段示意圖

該模型采用橋梁博士3.1.0計算，采用橋博斜彎曲模式建模。全橋四跨，各跨單元劃分相同，同第一跨。在橋博中采用平行網格法快速劃分單元，共661個單元，其中縱梁單元376個(1～376)，橫梁單元285個(377～661)，橫梁和縱梁相應單元采用相同節點號，平移橫梁左右節點到相應位置(橋博默認為與縱梁剛性連接)，模擬橫向聯系。縱梁的單元長度為2m，在跨中加密，另在變截面處，支點處等位置均劃分了單元。縱梁單元截面中計人了現澆段的寬度，因此，橫梁單元的自重系數為0。橫梁單元為現澆段的橫向聯系模擬，截面為一般矩形截面。在跨中設置橫梁，截面用T形截面模擬，自重系數設為0.456。

3.3 主要材料的取值

混凝土為C50:普通鋼筋、受力主筋分別采用d-12mm、d-20mm的HRB335;鋼筋:鋼絞線單根鋼絞線直徑φ15.24mm。橋面鋪裝20cm，因考慮橋面鋪裝混凝土參與受力，6cm計入縱梁單元，偏安全考慮多計入lcm，二期恒載計人的橋

面鋪裝厚度為15cm。

3.4 計算結果

對結構進行持久狀況下承載能力極限狀態和正常使用極限狀態驗算，并對持久狀況和短暫狀況的應力進行驗算。截面最大主壓應力:14MPa;截面最小主拉應力:1.6MPa。主梁豎向位移符合規范要求。與將整跨橋分為多根縱向梁，通過計算一根主梁，橫向通過橫向分布系數調整的計算方法相比，本方法省去了計算橫向分布系數的計算、抗扭慣矩的計算，將整聯橋總體考慮，計算結果更趨于實際橋梁受力情況。

4 先簡支后連續橋梁的特點

通過以上例子得知:首先，這種橋梁克服了簡支橋梁和連續橋梁的缺點，同時具有了它們的優點。由于支點負彎矩的存在，使得跨中彎矩明顯減小，從而減小截面尺寸和減少配束，使結構更趨于合理。在預制梁段時，結構為靜定體系，支座產生的不均勻沉降不會產生次內力;形成連續體系后，結構的收縮、徐變和不均勻沉降都比較小，產生的二次力也比較小。其次，這種結構可以預制吊裝施工。連續結構施工復雜，需要施工機械多，工藝復雜，費用高，工期長，先簡支后連續結構可以避免這些問題，從而提高經濟效益;另外，由于是連續體系，伸縮縫少，梁體變形小，在運營階段減少了產生跳車現象，也避免了簡支橋梁的伸縮縫在長期的使用中會出現的破壞的缺點，從而提高行車的安全、舒適性。

5 先簡支后連續橋梁的適用范圍

先簡支后連續的連續橋梁因具有以上的特點，目前廣泛應用于各級公路的大中橋梁、分離式立交橋、互通式立交橋、天橋及城市橋梁，跨徑在20～35m、結構類型有空心板、箱梁、T形梁、I形組合梁橋幾種。分聯一般以100～200m-聯為宜，最長不宜超過300m。

采用先簡支后連續結構體系，可于施工下部結構同時，預制梁體，這樣既可保證質量又可縮短工期。這種橋型在不需要設置超高的順直路線上采用比較合適。位于順直路段的橋梁，橋面橫坡一般是一個定值，預制方便，施工簡單，速度較快。

先簡支后連續體系不適合用于需設置超高，橫坡不斷變化的小半徑曲線路線段內的。當路線線形既有平曲線變化，又有豎曲線變化，且梁跨斜交時，若采用先簡支后連續結構，更是無法實現簡便、快捷的施工目的，且預制梁體裝配組合后，受力不明確，給橋梁的安全留下隱患。總之，先簡支后連續結構的連續橋梁雖有很多優點，但需根據橋梁所在路段，地形進行合理選用。

參考文獻

[1]朱云奇，金慶利，徐錦.新沂新戴運河大橋設計[J].徐州建筑職業技術學院學報，2010，(01):39-41.

[2]王斌.預應力連續箱梁混凝土施工控制難點及方法[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2010，(02):46-48.