預應力混凝土T型梁橋的設計與實踐探討

摘 要:本文結合某預應力混凝土T型梁橋，闡述了該橋的設計，先進行橋型方案比選，再對該主橋進行總體結構設計;同時結合實際工程經驗，筆者總結了一些橋梁設計中的注意問題，可為同類橋梁設計提供參考。

關鍵詞:預應力混凝土橋梁設計T型梁橋設計實踐

中圖分類號:TU972文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0031-02

1 方案比選

1.1 比選方案的標準

橋梁方案比選有四項主要標準:安全，功能，經濟與美觀，其中以安全與經濟為重。過去對橋下結構的功能重視不夠，現在航運事業飛速發展，橋下凈空往往成為運輸瓶頸至于橋梁美觀，要視經濟與環境條件而定。

1.2 比選方案編制

編制方案的目的在于提供各個中選圖式的技術經濟指標，以便經過相互比較，科學地從中選定最佳方案。這些指標包括:主要材料用量、勞動力(包括專業技術工種)數量、全橋總造價(分上、下部結構列出)、工期、養護費用、運營條件、有無困難工程、是否特種機具、是否美觀等。為了獲得上述的前三項指標，通常可充分利用已有資料或通過一些簡便的近似驗算，對每一方案擬定結構主要尺寸。

對本橋梁制定了以下幾個方案進行必選，其中方案圖如圖1～圖3、表1所示。

縱觀橋梁的發展，拱橋已經基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，懸索橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，容易受地震等影響，經過上述方案的比較，決定采用預應力混凝土T形橋梁。

2 預應力混凝土T形梁橋設計

2.1 設計概況及構造布置

本橋梁標準跨徑為20m，計算跨徑為19.5m，該橋主梁全長為19.96m，橋面寬度(橋面凈空)為9+2×0.5m=10m，其中0.5m 為防撞欄。

技術標準。設計荷載:公路——Ⅰ級。環境標準:Ⅰ類環境。設計安全等級:二級。

2.2 主要材料

2.2.1 混凝土

主梁采用C40混凝土;絞縫為C30的集料混凝土;橋面鋪裝采用C30的瀝青混凝土;欄桿及人行道為C25混凝土;蓋梁，墩柱用C30混凝土;系梁及鉆孔灌注樁采用C25混凝土;橋臺基礎用C20混凝土;橋臺臺帽用C25混凝土。

2.2.2 鋼材

預應力鋼筋采用標準的低松弛的鋼絞線(×7)標準型，抗拉強度標準值=1860mPa，抗拉強度設計值=1260mPa，公稱直徑12.7mm，公稱面積98.7mm，彈性模量=mPa;錨具采用夾片式群錨。每束七根，一股712.7鋼絞線。

施工工藝:按后張法施工工藝制作主梁，采用金屬波紋管，波紋管內徑70mm，外徑77mm。

2.3 相關設計參數

相對濕度為75％。

預應力混凝土結構重度按26kN/m3，普通鋼筋混凝土重度按25kN/m3計，瀝青混凝土重度按23kN/m3計。單側防撞欄線荷載為7.5kN/m。

2.4 結構設計

本設計圖中，主梁各部分構造尺寸所對應構件溫度為20℃。

橋面板橫坡度假定為和橋面橫坡度相同，本算例架設為平坡。

主梁斷面;主梁高度1.3m，梁間距2m.其中預制梁寬度1.60m，翼緣板中間濕接縫寬度0.4m。主梁跨中肋厚0.2m，馬蹄寬為0.4m，端部腹板厚度加厚到與馬蹄同寬，以滿足端部錨具布置和局部應力需要。

橫隔梁設置:橫隔梁共設置四道，間距6.5m，端橫隔梁寬度0.25m，跨中橫隔梁寬度0.20m。

橋面鋪裝:設計總厚度17cm，其中水泥混凝土厚度8cm，瀝青混凝土厚度9cm，兩者之間加設防水層。

3 橋梁耐久性設計

3.1 配制混凝土

選用質量穩定、低水化熱和含堿量偏底的水泥，盡可能避免使用早強水泥和C3A含量偏高的水泥;選用堅固耐久、級配合格、粒形良好的潔凈集料。盡可能摻加優質粉煤灰、礦渣等礦物摻合料。盡可能降低拌合水用量，采用高效減水劑;高度重視集料級配與粗骨料粒形要求;限制每立方米混凝土中膠凝材料的最低和最高用量，盡可能減少膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量。

本工程采用的混凝土，其配合比應根據不同的結構構件、不同配筋部位、不同設計要求、不同施工方法、不同的環境侵蝕作用、不同的原材料進行設計。同時，應限制單方混凝土中膠結材料的最低和最高用量。在滿足膠結材料最低用量前提下，盡可能降低硅酸鹽水泥用量，但應滿足硅酸鹽水泥最低用量要求。

3.2 預應力體系的耐久性設計

本工程采用的預應力材料為高強度鋼絞線和精軋螺紋粗鋼筋兩類，高強度鋼絞線采用低松馳型，所有預應力材料應選擇銹蝕敏感性較低的材料;預應力管道均采用高密度聚乙烯(HDPE)管成孔，HDPE套管要求具有1MPa的工作承壓能力，外徑制造誤差為套管直徑的0.9%并且不大于1mm，最小厚度為2mm;預應力孔道管采用水泥基漿體填充，除主梁精軋螺紋鋼筋可采用普通壓力灌漿外，其余預應力管道均應采用真空吸(壓)漿工藝施工;水泥漿體采用普通硅酸鹽水泥、水和外加劑組成，也可加入一定數量的礦物摻合料(但不得含有鋁粉)。漿體性能必須達到:水泥漿體的水灰比應控制在0.3～0.4;水泥漿體的泌水率宜控制在2%，泌水應在24h內被吸收;漿體流動度宜控制在14～18s;漿體膨脹率＜5%;初凝時間＞3h，終凝時間＜24h;壓漿時漿體溫度不超過32℃;預應力錨具的封錨:采用不低于結構混凝土強度80%的細石混凝土封錨，封錨混凝土應為無收縮高性能的，其水膠比≤0.4;封錨混凝土厚度(錨具外緣至封錨面)不小于5cm。

4 橋梁設計實踐經驗

4.1 平面線形

二級及以下公路小橋涵平面布置應服從路線整體線形設計要求，橋梁平面線形必須與橋頭引道平面線形相配合。通航河流上橋梁平面線形宜采用大半徑曲線(一般宜采用極限最小平曲線半徑的4～8倍)，以便于橋上平縱組合，降低橋頭引道的高度。且要求橋墩(臺)沿水流方向的軸線與通航水位水流方向一致，必須斜交時，交角不宜大于5°。山區公路橋涵平面布置服從路線整體線形設計要求，可以減少展線長度、大大節省工程量。平原地區二級及以下公路特大橋、大橋、中橋平面線形原則上應服從路線走向，橋路綜合考慮，盡量將橋軸線保持為直線。

4.2 縱斷面線形

小橋和涵洞處的縱坡應按路線規定進行設計。大中橋橋上縱坡宜不大于4％，橋頭引道縱坡宜不大于5％，;位于市鎮混合交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均應不大于3％，橋頭兩端引道縱斷面線形應與橋上線形相配合。如果橋梁平面線形為曲線，則宜采用大半徑曲線(表4.2.4)，處理好橋上平縱組合，以利于降低橋頭引道填土高度，其基本要求是:平曲線與豎曲線相重合，且平曲線稍長于豎曲線。(如表2）

4.3 橋面寬度

橋面凈空:橋梁人行道、行車道上符合公路建筑限界，保證行車安全的最小空間。橋面凈寬:是指橋梁建筑限界的橫向寬度，它包括行車道寬度和側向寬度(二級及以下公路為土路肩寬度減去0.25m)之和。上承式橋梁橋面凈空的凈高沒有限制，故橋面凈空即指橋面凈寬。橋面寬度:是指橋面寬度與護欄(欄桿、緣石、安全帶等)寬度及護欄外側寬度之和，對于平微區二級路上的特大橋及大橋等造價較高的橋梁，其側向寬度可適當減小。

城鎮附件橋梁橋面寬度可適當加寬，必須設置人行道或非機動車道時，應計入建筑限界范圍內。人行道寬度一般為0.75m或1.0m，大于1.0m時按0.5m的倍數遞增。非機動車道寬度為1～2.5m。