連續剛構橋梁底板防崩的設計和施工技術要點

劉立民

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

1 連續剛構橋梁底板崩裂的設計和施工原因

1.1 設計方面的原因

(1)連續剛構橋的有限元計算不夠精確，無法正確反映箱梁、中跨底板預應力束空間分布的效應。①預應力鋼束具有徑向力，底板形成彎曲應力和變形。②預應力管道挖空面積達，導致混凝土拉開或者崩出的破壞。③另外還有很多受力因素被忽視，沒有充分考慮到，造成底板崩裂。

(2)沒有對底板徑向力進行精確預估，沒有考慮以折代曲施工。另外，沒有充分重視橋面豎曲線和預拱度以及管道定位誤差和合攏段兩端高差。

(3)設計截面過程中，只考慮了整體截面受力，而沒有考慮底板受力，例如過箱梁底板厚度、鋼束間距等構造，以至于底板厚度無法滿足需求。

(4)在設計階段，很多橋梁預拱度設置存在問題，導致在施工過程中不得不增設預拱度，導致徑向力增加。

(5)設計階段沒有充分重視底板橫橋向應力，缺乏受力計算，以至于底板上下層橫向鋼筋和防崩鋼筋的設計缺乏理論依據。

(6)很多施工誤差無法避免，但是如果在設計階段沒有充分考慮在施工過程中可能產生的徑向力作用，則會導致預應力的徑向力增大，導致橋梁底板崩裂。

1.2 施工方面的原因

(1)橋梁施工過程中，很容易忽視局部預拋高度，導致橋梁底板徑向力增大。如果懸臂施工部分節段立模標高出現偏差，則會產生較大徑向力。

(2)施工過程中經常會調整預拱度，會導致局部折角增大。

(3)合攏段兩端出現高度差，混凝土保護層出現折角，導致應力集中。

(4)波紋管出現定位偏差或者定位鋼筋沒有固定都會產生波紋管偏位，導致徑向力增加。

(5)底板閉合箍筋加工尺寸無法有效配合，產生較大縫隙。另外，底板預應力束分布過于密集，很容易與防崩鋼筋產生沖突，以至于防崩鋼筋少放或者沒有放置。

(6)波紋管底板附近混凝土不密實，導致混凝土強度不夠。

(7)施工時分批張拉底板預應力束時間或步驟安排不妥。

2 底板防崩的設計技術要點

2.1 設計計算方法

底板預應力鋼束在張拉過程中會產生徑向荷載，導致底板橫向受彎，形成正應力。同時，作用于管道底部的荷載會產生沿管道中心的局部受拉。所以，綜合考慮各種影響因素，必須注意以下技術要點。

(1)必須考慮箱梁整體分析和局部分析以及底板在預應力外崩力作用下的橫向受彎和局部受拉計算，根據詳細的計算結果配置鋼筋。

(2)可以充分考慮帶孔道的局部梁段上承受徑向力作用，并在此基礎上進行橫向受彎效應計算。

(3)可以將箱梁底板局部受力計算簡化為直接抗拉計算。

2.2 箱梁底板橫向受彎簡化計算方法

有限元分析法計算結果更加精確，所以箱梁底板受力情況可以采用有限元分析法。但是，簡化計算對于設計而言，更加具有參考價值，并且可以為空間分析復核提供參考。

(1)首先按照單向簡支板計算跨中內力，如圖1 所示。

圖1 底板橫向撓曲計算圖式

(2)根據板厚t 和腹板高度h 確定彎矩修正系數，計算跨中彎矩和支點彎矩。

當t/h ＜1/4 時:

跨中彎矩:M中= +0.5M0

支點彎矩:M支=－0.7M0

跨中彎矩:M中= +0.7M0

支點彎矩:M支=－0.7M0

2.3 總體設計與構造設計要點

連續剛構總體設計一般采用變高度梁，并且要求變高度梁底緣為拋物線。在設計階段應該盡可能的減小預應力鋼束產生的徑向力，或者提高底板抵抗徑向力。必須注意以下幾個方面:

(1)適當加大梁底曲線的曲率，以避免合攏段附近出現較集中的外崩力。

(2)準確計算預拱度，以免在施工過程中預拱度過多的局部調整。

(3)橫隔板可以減小底板所受應力，有效提高連續剛構橋梁底板防崩性，所以徑跨中附近位置可以增加橫隔板改善底板受力。

(4)在徑向力作用下，底板橫向受彎，在腹板底部會產生橫向負彎矩，中軸線附近產生橫向正彎矩，所以應按照橫向受彎來配置一定橫向鋼筋。

(5)底板箍筋的布置是影響橋梁底板防崩裂的重要因素。所以，必須合理布置底板鋼筋，從而增加橋梁鋼筋整體性，有利于抵御，起到防止橋梁底板崩裂的目的。橋梁底板鋼筋應該保證上下緣橫向主筋共同受力，并且與與肋板鋼筋焊接形成整體。

(6)在進行橋梁底板設計時，為了保證波紋管與底板下緣之間的保護層厚度，可以將波紋管外徑與凈保護層厚度之比控制在1.05 左右;將波紋管凈間距與外徑之比控制在1左右。底板預應力鋼束應該盡量減少鋼絞線數，從而達到分散徑向力的作用，降低管道對截面的削弱。

(7)施工過程中很容易遇到各種復雜問題，而且施工過程不可逆，所以必須做好安全儲備，盡量避免誤差。

3 防崩關鍵技術的施工要點

(1)必須嚴格控制底板預應力鋼束在張拉過程中產生的徑向外崩力，施工過程中，很容易因為直線管道定位誤差和合攏段兩端誤差產生徑向外崩力，所以必須及時避免。

(2)在施工過程中必須及時預估預拱度和預拋高度，盡量避免高度調整。

(3)盡可能的避免施工誤差，精確施工放樣工作。

(4)將合攏段高度差控制在2～3 cm 之內。

(5)在進行連續剛構底板施工過程時，應該保證分批張拉底板縱向預應力鋼束比小于張拉底板縱向預應力鋼束的應力值，將橫向應力縮小7%左右，將豎向應力縮小15%作用。這樣能夠有效避免抑制底板下緣因拉應力集中造成橋梁底板崩裂。

(6)施工過程中，為了控制箱梁底板鋼筋崩裂，可以在設有底板束的梁段位置上，先在鋼筋加工場焊接閉合箍，形成一榀骨架，然后運送到模板內，再與肋板鋼筋焊。這樣不僅造價低、而且能夠保證鋼筋整體性。

(7)施工過程中，應該保證管道之間和管道底部的混凝土具有一定的密實度。

4 結 語

優秀的橋梁設計是橋梁的基礎，而科學的施工技術是保證橋梁質量的重要因素。從設計和施工方面對連續剛構橋梁底板崩裂原因進行了具體分析，并且對橋梁底板設計和施工中應該注意的事項進行了具體闡述。

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