山區高墩簡支T梁轉連續剛構橋設計

楊相展

(遼寧省交通規劃設計院)

山區高速公路，橋梁所占比重大，但一般來講，大跨徑橋梁方案畢竟是少數，絕大部分還是采用施工方便、造價經濟的標準化、預制裝配化結構。T梁與墩固結體系橋梁由于具有施工快、行車舒適、后期養護少等諸多優點，已經在很多實際工程得到廣泛應用。國內學者也進行了一些相關研究。劉昌義在文獻中、謝亞寧等在文獻中對簡支T梁轉連續剛構橋的受力特點、設計思路和計算方法進行了分析，采用的都是平面桿系計算模型，只能大致反映出結構的受力性能，未能考慮活載的偏載作用以及復雜的橫向受力。倪全等在文獻中采用空間模型對一座6孔25 m、最高墩高29 m的簡支T梁轉連續剛構橋進行了分析，選用三種不同結構體系進行對比分析，得到一些對設計有用的結論。

本分采用平面模型和空間模型對一座跨越V型峽谷的7孔40 m、最高墩高51 m的簡支T梁轉連續剛構橋-灣溝高架橋進行了分析。對平面模型和空間模型的計算結果進行了對比，并分析了不同墩截面尺寸、不同固結方式對結構內力的影響。最后對此類橋梁的設計進行了的介紹。

1 工程概況

灣溝高架橋為丹通高速公路的一座跨越深谷的山區高架橋，各墩相差較大，最低的15.9 m，最高的墩51.2 m。橋型布置圖見圖1所示。

圖1 灣溝高架橋橋型布置圖

該橋上部采用裝配式T梁，下部采用薄壁墩、方樁基礎。左右分幅修建，左右幅橋面各寬11.75 m。上部T梁高2.3 m，采用C50混凝土，橋面鋪裝采用10 cm C50整體化現澆層+9 cm瀝青混凝土。本橋7孔一聯，2#、3#、4#墩處墩梁固結，其余墩臺設置滑板支座，在0#、7#橋臺設置240型伸縮縫。

橋梁施工順序為：(1)蓋梁頂預留焊接鋼板、墩梁固結鋼筋，預制T梁吊裝就位;(2)將T梁底、蓋梁頂面預埋鋼板焊接成整體(墩梁固結);(3)逐孔棒扎橫向連接鋼筋，現澆T梁間的橫向濕接縫;(4)鄰跨之間澆注縱向接縫混凝土，張拉墩頂負彎矩區預應力鋼束;(5)現澆T梁頂面整體化混凝土層;(6)防撞墻、橋面瀝青混凝土鋪裝施工。

2 計算模型

本文采用橋梁博士和MIDAS計算軟件對灣溝高架橋進行了平面分析和空間分析，計算中墩頂設置活動盆式支座的橋墩，如果考慮此橋墩參與水平力分配計算此橋墩的剪力小于滑動摩擦力，則考慮此橋墩參入水平力分配，如果大于滑動摩擦力，則不考慮此橋墩參入水平力分配。不考慮地基土對結構的彈性約束作用，將墩底看作是理想固結，空間模型中上部主梁采用梁隔法建模。

3 計算結果分析

為了探索墩梁固結T梁橋的一般特性，選取如下幾種結構體系進行對比分析。

(1)固結2#、3#、4#墩，其余橋墩和橋臺設置活動盆式橡膠支座(模型一)。

(2) 固結2#、3#、4#、5#墩，其余橋墩和橋臺設置活動盆式橡膠支座(模型二)。

(3)同時為了選取比較合理的橋墩截面，將結構體系(1)中的2#、5#橋墩截面改為4 m×2 m截面(模型三)。

不同結構體系下，在自重+混凝土收縮、徐變+升溫或降溫+制動力作用下的上部結構總彎矩見表1，墩柱墩頂和墩底彎矩、軸力見表2。

從表1中可知，墩梁固結方式的改變并沒有對上部梁彎矩產生多大的影響，相差非常的小，設計上可以忽略固結方式對梁內力的影響。原因主要是上部結構線剛度遠遠大于下部，所以上、下部連接處邊界條件的改變并不會影響上部的受力情況。另外從表1中空間模型和平面模型計算結果對比看，空間模型跨中彎矩均小于平面模型，而支點彎矩大于平面模型，如果采用平面模型的計算結果進行設計，則要加強墩頂的配筋。

表1 上部梁總彎矩

表2 墩柱內力計算表

續表2

從表2中可知，5#橋墩高度與其他橋墩相差較大，固結5#橋墩后，2#、5#橋墩墩底及墩頂均產生了較大彎矩，配筋數量將會大量增加。對比模型一和模型三的結果可以看出，將2、5#橋墩截面尺寸增大后，增加了2#、5#橋墩的線剛度，2#、5#橋墩墩底及墩頂彎矩也大大增加，很難滿足規范要求。從平面模型和空間模型的計算結構看，平面模型計算所得彎矩普遍大于空間模型，所以采用平面模型的計算是偏安全的。

4 結論

經過上述對比分析，可以得到以下結論：

(1)墩梁固結方式對上部結構受力影響較小，預制T梁內力計算，可不必考慮墩梁固結方式的影響。

(2)固結墩只能選取高度相差較小的幾個高橋墩進行固結，這樣各橋墩內力才能在可控制范圍內。

(3)合理選項各固結橋墩截面尺寸是設計的關鍵，遠離溫度中心的橋墩應盡量減少截面尺寸，使橋墩線剛度較小，這樣才能使各橋墩受力較合理。

(4)固結橋墩墩頂及墩底均存在較大彎矩，墩身配筋應同時驗算墩頂、墩底兩個控制截面。

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［1］劉昌義.簡支T梁轉連續剛構橋設計［J］.公路交通科技(應用技術版)，2007，(3)：125-128.

［2］謝亞寧，楊耀銓，雷麗萍.丹本高速公路T梁連續剛構通用圖設計以及該橋型的理論分析［J］.華東公路，2003，(2)：41-45.

［3］倪全，宋連林，饒中.裝配式T梁連續剛構橋設計［J］.公路，2008，(7)：198-201.

［4］邵旭東.橋梁工程［M］.人民交通出版社，2004.