如何控制混凝土簡支梁橋面標高

邵明偉

(秦皇島路橋建設開發有限公司)

1 前言

河北省秦皇島地區公路中的橋梁，大部分為普通鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土裝配式簡支橋梁。在施工過程中，由于前期橋梁施工中忽略了梁板預制時對上拱值的影響，跨中至1/4點處的標高出現了不同程度的誤差，導致橋面施工厚度難以保證設計厚度，呈現兩端厚中間薄的不利現象。為了保證大橋的整體安全，不得不采取補救措施。

(1)對面進行調坡處理，以保證橋面鋪裝厚度。

(2)提高橋面混凝土強度等級，增加橋面鋼筋網密度。

以上方法雖然有一定的效果，但負作用也很大，一是增加了成本，二是增加了橋梁恒載，加大了跨中彎矩，對橋梁受力也不利。如何控制好橋面標高，保證橋梁的使用安全，本文根據前期出現的不利情況施工過程中的控制及后期施工過程中的改進措施，來介紹梁板預制中的反拱設置，計算方法等，這不僅完善了橋梁的施工方案，科學指導橋梁施工，而且可為今后同類型橋梁施工提供借鑒。

2 普通鋼筋混凝土簡支梁控制

普通鋼筋混凝土簡支梁在自重和荷載的作用下，梁的跨中向下撓，為呈下凹的二次拋物線，大梁安裝后跨中呈向下撓狀態。根據其受力特點，在預制過程中將臺座頂面設置成上拱拋物線。這樣預制出來的大梁在荷載作用下，梁板的上下緣基本呈水平狀態，橋面厚度保持等厚，橋面標高可得到有效控制，橋梁的整體線形順直、美觀。

3 先張法預應力混凝土簡支梁控制

先張法空心橋板梁，一般設置在50～100 m的長線臺座上，根據不同跨徑分別設置臺座，嚴格控制上拱值，以保證橋面標高及厚度的控制。根據對秦皇島沿海公路部分工地先張法空心板梁預制時空心板梁上拱值的統計，實測上拱值平均值為如表1。

表1 實測上拱的平均值

由于預應力混凝土梁因收縮、徐變的影響，隨著混凝土齡期增長，撓度會進一步加大。從預制安裝過程中，時間平均長達4～6個月。表2為安裝時大梁上拱值實測平均值。

表2 先張法空心板梁安裝時實測平均值

從表2實測值可以看出，先張法空心板梁預制安裝過程中的上拱值是不容忽視的。而且在施工過程中，由于場地、成本費用、空心板梁預制數量等因素的限制，通常在一個臺座上要預制不同跨徑的梁板，因此在長線臺座上難以設置反拱，空心板梁預制時的上拱度是不可避免的。若將上述空心板梁安裝到墩臺帽上，由于上拱值達2～4 cm，加上墩臺帽誤差，橋面跨中標高最多處可超過5 cm左右。若橋面混凝土設計厚度為10 cm，則跨中橋面最薄僅為5 cm，明顯不能滿足設計要求，為了保證橋面厚度和橋梁結構安全，不得不對橋面進行調坡處理，以保證橋面厚度要求，改變設計線形。為了避免上述不利影響，建設施工中在保證墩臺帽尺寸不變的情況下，相應降低墩(臺)柱(肋)標高3cm左右。這樣就能夠避免由于上拱值造成的橋面跨中超高的現象，也能保證橋面厚度。

4 后張法預應力混凝土簡支梁控制

后張法預應力混凝土簡支梁一般在數個單獨臺座上重復預制。預制好的大梁同先張法一樣向上拱起，跨中的上拱值的大小與梁的跨徑、截面特性、預應力、混凝土強度等諸多因素有關。

《公路橋涵施工技術規范》規定混凝土跨徑大于20 m時，應按設計設置反拱。在秦皇島沿海高速公路施工中，對Q4合同180片20 m空心板上拱值實測時，跨中上拱值平均為2.5 cm，最大值為3.6 cm，橋面設計厚度為10 cm，這樣跨中的施工混凝土6～7 cm，顯然不能滿足設計要求。后來采用了將橋面抬高進行調坡處理方案，以解決橋面厚度偏薄的問題，相應增加了混凝土放量，雖然不會過分降低預制梁的負載能力(經有關檢測部門做動、靜載試驗，橋梁整體性能滿足設計要求)，但加大了橋梁建設成本。因此對后張法預應力混凝土梁預制設置反拱是非常必要的。

后張法預制混凝土梁預制臺座一般分為臺座法和模板法。預制臺座要求堅固、無沉陷、表面光滑平整，氣溫變化大時應設伸縮縫。

(1)臺座法。將臺座設計成向下撓的曲線，預應力張拉后，使梁向上拱起，梁的上、下緣處于水平狀態，從而達到安裝的要求，保證了橋面厚度和對橋面標高的控制。

(2)模板法。將臺座設計成水平臺座，而將大梁模板上緣設計成曲線，模板兩端高，中間低，其差值為設計上拱值。張拉后梁向上拱起，梁上緣呈水平狀，下緣呈曲線狀。這樣也能保證橋面厚度及橋面標高。

5 預制混凝土簡支梁撓度值計算

(1)鋼筋混凝土簡支梁撓度計算。

式中:fp為活載撓度，5/48·MpL2/0.85EI;fg為恒載撓度，5/348·gL4/0.85EI;Mp為等截面上相同彎矩;g為恒載;E為混凝土彈性模量;I為混凝土截面慣性矩;L為梁的跨徑。

對于簡支梁，常常用點高為Δ的二次拋線來設置全梁的預拱度。

當撓度計算值不超過L/1 600時，可以不設預拱度。

(2)先張法預應力混凝土簡支梁撓度計算。

跨中撓度為

式中:E為混凝土彈性模量;I為混凝土截面慣性矩;L為梁的跨徑;P為初始張拉力;Δf1t為徐變、松弛、收縮引起的預應力損失導致的撓度改變;Δf2t為徐變產生的撓度改變。

(3)后張法預應力混凝土簡支梁撓度計算(梁為等截面時)。

式中:Mp為等截面上相同彎矩;E為混凝土彈性模量;I為混凝土截面慣性矩;L為梁的跨徑。

對于后張法預應力混凝土撓度計算，由于Mp隨梁中位置不同而變化，且受收縮、徐變等因素的影響，計算較復雜，一般由設計單位提供，施工單位根據數據來準確控制施工，以保證橋面施工的質量。