山區公路施工中先簡支后連續T梁設計的運用淺述

劉麗芬

摘要：山區公路建設中，由于存在施工條件困難、自然環境復雜，以及所需橋梁構筑物較多等特點，公路橋梁設計選型的好壞，已逐漸成為了衡量山區公路建設成功與否的重要因素。先簡支后連續T梁由于具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小以及施工方便、快捷等特點，在近年來的山區公路施工建設中有著廣泛的普及與應用。本文從山區公路施工中橋梁設計的基本原則出發，并結合工程實例，就山區公路施工中先簡支后連續T梁設計的具體運用進行了分析與探討。

關鍵詞：山區；公路施工；先簡支后連續T梁；設計

一、山區公路橋梁的設計選型

1、山區公路橋梁設計的基本原則

山區公路橋梁設計的五大基本原則，即是安全、經濟、舒適、美觀與環保。另外，還要求做到：橋梁設計時，應盡量采用結構預制安裝的定型化以及標準化；在橋梁方案的選擇上，應綜合考慮到各種施工條件，如施工場地、施工設備、施工工藝等等，以避免施工條件與設計不相匹配；為保證橋梁設計的經濟性與環保性，應考慮工程材料的就地取材，橋梁的布設可以依據當前水文地質情況與沿線河流情況進行設計，以便于施工為基本前提；為安全性和美觀性考慮，適宜采用先簡支后連續橋梁型式，在橋梁高跨比選擇方面，適宜選用經濟跨徑等等。

2、山區公路橋梁上部結構體系的設計選擇

由于山區公路橋梁多為彎橋、斜橋和大縱坡橋型，設計施工難度較大。為符合橋梁結構的受力特點，并保證工程建設的經濟性，必須做好橋梁上部結構體系的設計選擇。目前，山區公路中較常采用的橋梁上部結構體系主要有：簡支梁板式橋、連續梁橋和先簡支后連續梁橋這三種。

（1）簡支梁板式橋。簡支梁板式橋的優點是結構受力明確，造型簡單，易于標準化安裝施工，但是該結構的梁銜接處的伸縮縫造價較高，容易受到破壞，且簡支梁跨中彎矩較大所耗用材料也較多。因此，近年來公路橋梁中實際應用較少，主要用于橫坡大于6%，長度小于100m這類不適宜采用先簡支后連續梁橋的結構中。

（2）連續梁橋。連續梁橋的結構形式主要包括了連續箱型梁橋和連接剛構橋這兩種。其中，連續箱型橋梁的特點是結構整體性強、跨徑和剛度較大以及結構美觀，主要適用于公路立交橋的跨線橋和大型橋梁的引橋當中；連續剛構橋的特點則是可以多跨連接，也可以梁墩固結，較為適用于高墩和大跨徑的橋梁型式。連續梁橋的缺點的工程造價較高、施工工藝復雜，且結構設計容易受地形因素影響，在山區公路橋梁中應用較少。

（3）先簡支后連續梁橋。先簡支后連續梁橋兼顧了連續梁橋和簡支梁橋的優點，具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小等特點，能更好的滿足山區公路橋梁行車舒適度的要求。它采用先簡支梁方式實現規模化預制施工，并利用現場澆筑梁縫連接段混凝土，成為連續結構體系，與連續梁橋的工藝相比，其施工更加方便快捷。先簡支后連續梁橋，也是目前山區公路建設中是最常采用的一種結構型式。

二、工程實例概況

在某山區公路工程的設計中，大部分橋梁上部結構均采用的是先簡支后連續T梁。本文以其中某一橋梁結構的施工建設為例，分析與介紹了先簡支后連續T梁的在實際運用中的相關要點。其主要技術指標和構造特點如下：

1、主要技術指標

設計荷載：公路Ⅰ級；

設計車速：80km/h；

橋面凈寬：凈寬11.5m；

橋面橫坡：2%。

2、構造特點

橋梁上部結構單幅橋橫斷面，布置為5片T梁，預制T梁的高度為2m，T梁組合梁高度為2.04m，腹板厚度為20cm，馬蹄寬度為48cm，梁間距2.625m。兩片梁間的翼緣板留設有1.025m的濕接縫，中梁預制寬度1.6m，邊梁預制寬度1.8 m，邊跨梁長2 9.9 6 m，其中預制部分長為29.515m，中跨梁長30m，其中預制部分長29.3 1 m，混凝土采用的是C50。該橋梁工程中，先簡支后連續T梁的設計特點主要為：

（1）由于梁間距較大，較多的設置了橫隔板，其中在跨中設置了3道橫隔板。

（2）T梁具有組合梁設計特征，在橋面鋪裝部分參與了結構整體受力。

（3）預應力采用了較大噸位，設計采用OVM11/12/13錨具，T梁正彎矩束采用2束。

（4）T梁連續長度較長，從3跨一聯至7跨一聯均在設計范圍。

該橋梁上部結構的橫斷面及T梁主要尺寸，詳見下圖1所示：

圖1 橋梁上部結構的橫斷面及T梁主要尺寸示意圖

三、先簡支后連續T梁的設計要點分析

1、先簡支后連續T梁的結構計算要點

先簡支后連續T梁的結構計算，采用的是平面桿系有限元法，并利用專業軟件進行計算。由于邊梁和中梁橫向分配系數差別較大，邊梁和中梁按不同的橫向分配系數單獨講行計算。結構計算模型階段的劃分情況如下：

（1）橋梁施工階段的設計

共設計有四部分施工階段，其中階段一為：預制T梁并張拉正彎矩束，安裝臨時支座，吊裝T梁，以形成簡支體系；階段二為：安裝永久支座，現澆連續段混凝土；階段三為：待現澆連續段混凝土強度達到8 5%后，張拉墩頂負彎矩預應力鋼束，拆除臨時支座，完成體系轉換，形成結構連續，當施工條件允許時，可以一聯架設完成后再澆筑現澆連續段混凝土、張拉負彎矩鋼束，再拆除臨時支座完成體系轉換。如條件所限也可逐跨吊裝后逐墩澆筑連續段混凝土、逐墩張拉負彎矩鋼束、逐墩拆除臨時支座直至一聯所有連續段完成結構體系轉換；階段四為：施加防撞墻、橋面鋪裝等二期恒載工程。

（2）橋梁運營階段的荷載設計

根據技術標準要求，橋梁上部結構的活荷載為汽車一超20級，掛車一120，在荷載設計時應著重考慮到以下幾點：首先，應考慮溫度影響，可按體系升降溫度±10℃、橋面板升降溫±5℃設計；其次，應考慮結構強迫位移，即支座不均勻沉降可按5mm設計；最后，還應考慮到混凝土收縮及徐變，對T梁應力的影響。

（3）結構計算單元劃分及幾何模型設計

由于在T梁結構設計計算中，采用是是橋梁專用平面桿系有限元程序進行計算分析。因此，在T梁單元劃分時，應綜合、細致地考慮連續T梁在施工過程及正常使用階段控制設計的截面位置，使控制截面位于單元節點處。具體而言，要求控制截面應具有永久支點、臨時支點、截面變化點、L/4點、L/2點、3L/4點以及負彎矩鋼束錨固點。

2、先簡支后連續T梁結構的配索設計

根據內力計算結果，對連續T梁正彎矩鋼束進行優化設計。具體為邊跨一邊梁為2束OVMl5一l3，邊跨一中梁為2束OVM15—12，中跨一邊梁為2束OVMl5—12，中跨一中梁為2束OVMl5—11。

在該T梁結構配索方案中，由于T梁采用了2束預應力鋼束，并上下設置，無平彎問題，有效解決了以往T梁結構中由于鋼束平彎不對稱，而引起的T梁在施工中側彎的難題，可加快施工進度，保證T梁的質量。同時，在結構強度和應力滿足規范要求的前提下，該配束方案設計，還可極大的簡化和方便施工。

3、施工技術要點

在該橋梁工程中，先簡支后結構連續T梁的臺座、模板、原材料、混凝土澆筑以及養護等工藝與普遍T梁的施工工藝大致相同。但由于它具有先簡支后連續的結構特點，因此在施工過程中，還應著重注意以下幾個方面：

（1）對于臨時支座的安裝與解除應嚴格控制，由于施工中多采用鋼制砂筒作為臨時支座，為保證各片梁永久支座能均勻受力，應先將永久支座安裝就位后澆筑連續段混凝土。

（2）為盡量避免受到溫差的二次內力，在澆筑連續段混凝土時，應加強混凝土溫度變化的控制，要求控制在l 0～l 5℃之間。

（3）在張拉完一聯內所有負彎矩鋼束以后，方可將本聯內所有臨時支座進行拆除。由于結構為連續體系，對于橋梁的下部構造施工，應嚴格控制墩項向下的位移量，以保證位移量在上部結構設計的容許范圍以內。

總結

在山區公路橋梁的建設中，不僅存在著地面高差落度大、地形地貌復雜、周圍自然環境變化頻繁等特點，而且容易受到斜坡、滑坡、陡崖等不良地質因素的影響，都使得橋梁設計選型的困難度較大。而先簡支后連續T梁結構體系，由于其具有整體性好、剛度大、活載作用下豎向變形小以及施工方便、快捷等特點，在近年來的山區公路施工建設中有著廣泛的應用。本文結合工程實例，就山區公路施工中先簡支后連續T梁設計的具體運用進行了分析與探討，以此希望能推動先簡支后連續T梁在我國公路建設施工中的進一步推廣與應用。

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