預應力混凝土連續剛構公路橋總體設計及主要尺寸

王 濤，陳桂玲

(1. 呼倫貝爾市公路勘測規劃設計有限公司;2. 拉布大林公路養護管理處)

1 連續剛構橋的適用范圍

PC 連續剛構橋主跨跨徑超過200 m 后，不僅主梁因梁高較大導致恒載過大、受力不好，而且經濟指標也不好。主跨超過200 m 時，PC 部分斜拉橋(也稱矮塔斜拉橋)優于連續剛構橋，因為其主梁根部高度約為連續剛構橋主梁根部高度的一半，橋梁景觀也較好。主跨在200 ～300 m 之間，應首選部分斜拉橋。即使跨徑在150 ～200 m 之間時，也應對這兩種橋型進行比較，擇優選用。

以上系指按三跨對稱布置的連續剛構橋或部分斜拉橋。當為兩跨等跨布置時，則成為單T 剛構橋或獨塔部分斜拉橋。單T 剛構橋的跨徑一般不宜大于130 m;兩跨部分斜拉橋適用跨徑為100 ～180 m。

2 連續剛構與連續梁的混合體系

國內已建成的連續剛構橋的連續總長度已突破1 000 m。重慶黃花園大橋為137 m+(3 ×250)m +137 m≈1 024 m;東明黃河大橋為75 m + (7 × 120)m + 75 m =990 m。所以，連續剛構橋的連續長度可以達到1 000 m。但是，連續長度過大，靠兩邊的幾個橋墩因遠離溫度變形0 點，將產生較大的水平位移，橋墩受力很不利。國內外一些較長的大跨度梁橋，采用中間區段為連續剛構，兩邊區段為連續梁的混合體系，結構受力合理，稱為剛構—連續梁。缺點是連續梁部分要設置大噸位支座，使用期需進行更換。

3 墩高對連續剛構橋的影響

連續剛構橋為高次超靜定結構，溫度與混凝土收縮、徐變將產生次彎矩。當主墩較矮或抗推剛度較大時，對縱向地震影響不利，在墩頂還會出現較大的拉應力。需要利用橋墩較小的抗推剛度來降低上述次彎矩。一般情況下，墩身高度宜大于主跨跨徑的1/10，否則應采取措施降低次彎矩。例如。

(1)在滿足抗彎和穩定的前提下，減小墩身順橋向厚度。

(2)采用群樁基礎，計入樁基柔度對墩身的影響。

(3)利用邊跨合攏前后的剛度變化對主梁進行加卸載，以改善墩身的受力。

(4)將中跨底板預應力長索分三段錨固。其中兩段在中跨合攏前錨固，一段在合攏后錨固，以減小底板束產生的次彎矩和混凝土收縮、徐變內力。

(5)對于個別很矮的橋墩，不用墩梁固結，采用墩上設置活動支座。

矮墩連續剛構橋的實例。

主跨190 m 華南大橋，主墩墩身高度為11 m，東明黃河大橋主墩高度9.1 ～12.3 m;某城市立交橋，跨徑為36 m +58 m+90 m+58 m，主墩高度為7.25 ～8.18 m;湖北翟家河大橋，跨徑為85 m +160 m +85 m，兩個主跨高度分別為16 m 和95 m。

4 孔跨布置

4.1 三跨連續剛構

設中跨為L，邊跨為L1及L2。L1= L2時為對稱布置，L1≠L2時為非對稱布置。正常情況下，一般可取L1= /L(及L2/L)=0.52 ～0.60 較為合適。邊跨大或小各有利弊，分述如下。

4.1.1 邊跨較小的優點

(1)邊跨現澆段長度較短，對施工有利。當邊墩臺較高時，可用導梁、托架或掛籃前推作為支架，現澆段可以不用落地支架。

(2)邊跨主梁端附近主拉應力較小，對防止箱梁腹板出現斜裂縫有利。

(3)邊跨滿布活載，中跨空載時，對中跨受力有利。

(4)當中跨長度一定時，邊跨較小，則主橋長度較短。

4.1.2 邊跨較小的缺點

(1)邊跨過小時，如邊支承出現負反力，需采用拉壓式支座或在邊跨主梁內加配重的措施，邊墩臺的受力不好。

(2)邊跨較小時，主墩靠岸一側的單柱軸力較小，另一單柱軸力較大。故外立柱的偏心距大，將產生較大拉應力。但可采取下述措施克服這個缺點。

①邊跨合攏前，在邊跨大懸臂端加壓重，邊跨合攏后卸載。結構分析表明，卸載后，外立柱仍可獲得因加壓增加壓力的90%。

②中跨合攏前頂推主梁，使主墩向岸方向產生水平位移，然后鎖定中跨合攏段，再澆邊跨和中跨的合攏段混凝土。頂推力應根據計算確定。

③改變中跨底板縱向預應力鋼束的張拉程序。一般是在中跨合攏后才張拉中跨跨中附近的底板鋼束，這時將引起墩身彎矩，此彎矩與恒載墩身彎矩方向相同，對墩身受力不利。改為將部分底板鋼束在中跨合攏前張拉，可減小墩身的彎矩。

邊跨較大時的優缺點，與上述邊跨較小的優缺點相反。

4.2 兩跨T 構

兩跨T 構多采用等跨布置，對結構受力有利，也方便進行對稱施工。例如貴州省貴畢公路小閣丫大橋，跨徑(138.1+138.1)m。0#梁段長16 m，掛籃懸澆梁段長度為110.5 m(一側)靠橋臺16.6 m 長為現澆梁段，合攏段長3 m。

有時受地形限制，也可以采用不等跨布置。小跨與大跨跨徑之比，不宜過小，否則對橋墩受力不利。一般宜大于0.8。例如貴州省崇遵公路兩岔河大橋，由于某種特殊原因，跨徑為132 m +126 m。小跨與大跨之比0.955。0#梁段長16 m在托架上現澆，2 ×105.5 m 用掛籃懸澆施工，先合攏小跨端部12.5 m 梁段，然后再將大跨懸澆一個4.5 m 的梁段，最后澆筑大跨合攏段(亦為現澆段)長14 m。

兩跨T 構，由于懸臂澆筑施工過程，懸臂長度大，主梁根部負彎矩大，導致主梁梁高較大。在三跨正常布孔其中跨跨徑與兩跨T 構跨徑相同的情況下，后者主梁根部高度約為前者的1.6 倍。所以，如果橋長相等，后者往往造價較高。對于兩跨T 構方案，要注意進行經濟技術分析。

4.3 多跨連續剛構

四跨或四跨以上，可以對稱布置，也可以非對稱布置。中間1 跨或幾跨為主跨，跨徑相等。邊跨跨徑一般逐漸減小。相鄰兩跨如跨徑不等時，小跨與大跨之比，正常情況下不宜小于0.52。上限則比較靈活，有的橋達到0.8。以下是幾座四跨或四跨以上連續剛構的孔跨情況，可供參考。

廣東洛溪大橋:65 m+125 m+180 m+110 m，連續長度480 m。

貴陽小關大橋:69 m +125 m +160 m +160 m +112 m，連續長度626 m。

福建石崆山高架橋:60 m +115 m +155 m +115 m +115 m+115 m+65 m，連續長度740 m。

四跨或四跨以上連續剛構的一個重要特點就是:大跨與小跨對應的懸臂施工T 構的長度不相等，出現大T 和小T，設計和施工都更復雜一些。

4.4 小邊跨連續剛構

有時受地形或其他條件限制，可能出現很小的邊跨，其跨徑與相鄰較大跨徑之比小于0.5。對橋墩和主梁受力不利，設計有下述兩種處理措施。

4.4.1 當小邊跨梁端的負反力較大，難以消除時，采用基礎錨碇的方法平衡負反力

(1)四川省瀘州長江二橋，孔跨布置為145 m+252 m+54.75 m，小邊跨箱梁通過5.25 m 長的合攏段與橋臺剛性連接。按錨碇橋臺設計，布置18 根方形錨樁，通過設在錨樁內的豎向預應力束將橋臺可靠地錨于基巖中。橋臺長26 m，與箱梁結構一致，兩端加隔板，箱內用漿砌石填心，小邊跨的縱向預應力束錨于臺尾。橋臺為三向預應力結構。橋臺構造見圖1。

圖1 橋臺構造

(2)貴州省關興公路落拉河大橋，孔跨布置為40 m +166.5 m+97 m。40 m 小邊跨采用大截面等高度箱梁，并在梁端布置4 排預應力錨桿。錨桿用32 精軋螺紋鋼筋，錨入基巖內10 m，在梁頂張拉。錨桿縱向間距100 cm，橫向間距180 cm，每根錨桿張拉力320 kN。

4.4.2 當小邊跨跨徑不是很小時，采用大、小T 和調整邊跨構造尺寸的方法協調恒載分布，以改善邊主墩的受力

(1)云南省三界怒江大橋，孔跨布置為(55 + 138 +95)m，小邊跨55 m 與中跨138 m 的比值為0.399。設計采取的協調措施是:主橋由一個100 m 小T 和一個176 m 大T組成，使小邊跨端部不出現負反力。小邊跨箱梁仍按正常情況進行結構設計。

(2)貴州省思南巖頭河大橋，孔跨布置為53. 5 m +128.5 m+92 m，小邊跨53.5 m 與中跨128.5 m 的比值為0.416。設計亦采用大、小T 的方式協調內力。小邊跨端部為正反力，箱梁按正常情況進行設計。靠小邊跨的主墩較矮，墩頂截面出現不大于3 MPa 的拉應力，布置豎向預應力筋。