國內連續剛構橋現狀及發展趨勢

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

國內連續剛構橋現狀及發展趨勢

方振

(重慶交通大學土木工程學院重慶400074)

本文在閱讀大量文獻的基礎上結合自身對預應力混凝土連續剛構橋的理解，探討連續剛構橋的特點與施工，現狀與發展趨勢，并討論其存在的病害及解決方法。

預應力混凝土連續剛構橋；現狀與發展；施工

一、引言

剛構橋起源于上世紀五十年代,隨著建筑材料、施工技術、計算手段的進步,出現了預應力混凝土梁橋,隨著施工經驗的積累和結構分析理論的不斷完善,其優越性得到體現,被廣泛采用。橋梁跨徑的增大和橋墩的增高,支架施工工藝受到了極大的限制,為了解決這個難題,上世紀50年代出現了懸臂施工法,而懸臂施工法的關鍵在于施工中體系的平衡,而傳統的梁橋是墩梁鉸接的,在施工中又難于保持體系的絕對平衡,這就要求墩梁固結,利用橋墩本身的抗彎剛度來抵御不平衡造成的彎矩。這樣就出現了T型剛構。隨著T型剛構的發展,又出現了將T型剛構粗厚橋墩減薄,形成柔性橋墩,使墩梁固結、主梁連續,從而形成連續剛構橋。

綜合連續梁和T型剛構橋的特點,將主梁做成連續梁體,與薄壁橋墩固結而成,既保持連續梁的無伸縮縫,行車平順的優良特性,又保持T型剛構橋不設置支座,不需體系轉換的優點。連續剛構橋同T型剛構橋相比具有造型優美行車舒適的特點。除此之外，還有一個其他橋梁沒有的優點是，在施工狀態下，受力模式和合攏后體系轉換的整個結構受力狀態也能吻合。連續剛構橋憑借這些優點，在工程實踐中得到廣泛的應用。

二、預應力混凝土連續剛構橋現狀

(一)國內預應力混凝土連續剛構橋現狀

我國從20世紀50年代開始修建混凝土橋梁，雖然與歐洲相比起步較晚，但是在50多年的歷史中已經得到了迅速發展，如今我國在預應力的混凝土橋梁設計、實驗研究、結構分析、施工工藝、工藝設備和預應力材料等方面都已經取得了不錯的成績，特別是預應力混凝土橋梁的施工和設計都有著非常高的水準。

(二)國內著名的連續剛構橋簡介

洛溪大橋是中國第一座大跨徑連續剛構橋。跨徑65m+125m+180m+110m。雙壁墩身,墩身箱形截面,寬2.2m。主梁為單室箱,箱高跨中3m,根部10m。箱梁頂寬15.14m,底寬8m。頂板厚28cm,底板厚跨中32cm,根部120cm,腹板厚50～70cm,在該橋上中國第一次采用大噸位預應力體系和平彎束,是中國連續剛構橋迅速發展的一個重要開端。

(三)連續剛構橋設計特點

1.邊、主跨跨徑比。邊、主跨跨徑比通常在0.5到0.69之間，研究表明，邊、主跨跨徑比在0.55左右，很可能在邊跨懸臂端以導梁支撐于邊墩上，取消落地支架。

2.箱型梁面。箱頂寬低于21.9m以下采用單式箱，如果頂寬較大，則分上下行，建成雙幅橋，截面有兩個分離的單式箱。

3.腹板。腹板最小厚度為40cm，最大的厚度為80cm。箱梁板件的尺寸減小代表上部結構輕型化，這是未來連續剛構橋的發展趨勢之一，隨著腹板減薄，需要特別重視控制張拉應力，防止腹板出現斜裂縫。

(四)連續剛構橋的施工特點

1.支架施工。初期，大跨徑預應力混凝土連續剛構橋大多選用的是塔設支架法，就地進行澆筑施工，橋梁的跨徑大致為40m。但是由于工期較長，需要耗費大量的木料，因此建造的連續梁數量有限。近年來，隨著剛腳手架的應用和支架構建逐漸標準化，橋梁的結構也越來越多樣化，在大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的施工中使用就地澆筑施工也是一種非常經濟的施工方式。

2.懸臂施工。懸臂施工法起源于聯邦德國，通過利用建造完成的橋墩沿橋跨徑的方向逐段懸處接長對稱施工，所以使用懸臂施工必要的條件是:施工中箱梁和橋墩固結、保證橋墩能夠承受不對稱彎矩。懸臂施工時隨梁段的增加即懸臂長度的增長，導致梁內的負彎矩不斷增大，對混凝土橋必須在橋段上緣施加預應力，使其完成的梁段連成整體。這一施工方式的特點是在橋下無需搭設支架，在峽谷和深水條件下施工是最優方案，且工序簡單，使用的施工設備較少，能夠有效的節省施工預算，降低整體造價。

三、預應力混凝土連續剛構橋的發展趨勢

(一)預應力混凝土連續剛構橋的發展趨勢

連續剛構橋的發展趨勢隨著材料性能的改進，各種輕質高強材料不斷的應用到橋梁工程中來，為連續剛構橋進一步的發展提供可能。連續剛構橋正在向以下方向發展：

1.跨徑可進一步增大。目前，隨著東部跨海連江工程的實施，西部大開發的進一步深入，中國修建連續剛構橋的熱潮仍在繼續，并且隨著施工工藝的改善和設計水平的提高，連續剛構橋的跨徑有進一步增大的趨勢。

2.上部結構不斷輕型化。減輕箱梁自重，使上部結構輕型化，從而降低掛籃的要求，減少墩梁的受力，增強跨越能力，節約材料，這是橋梁發展的一個大的趨勢。其方法主要有采用高強輕質混凝土、高強低松弛鋼鉸線和大噸位錨具等。廣東虎門輔航道橋就做了有益的嘗試。

3.簡化預應力鋼筋類型。自廣東虎門輔航道橋后，己有相當多的橋粱設計者采用豎向預應力和縱向預應力來克服主拉應力，取消彎起束和連續束，受到了施工單位的歡迎。

4.取消邊跨合龍的落地支架。采用合適的邊、主跨比，在導梁上合龍邊跨，或與引橋的懸臂相連接來實現合龍。在高墩的場合下，取消落地支架有一定的經濟效益，方便施工。

(二)預應力混凝土連續剛構橋的發展特征

1.隨著國內設計施工水平的提高，連續剛構與連續梁的組合體系已被廣泛采用。將墩身高度不是很高的多跨連續剛構橋做成中間一孔(或多孔)墩梁固結，邊上多孔墩梁鉸結的連續鋼構與連續梁的組合體系，可以滿足連續剛構橋對墩身的柔度的要求高，適應溫度引起的變位需要。

2.高強度預應力鋼材、高標號混凝土和大噸位預應力錨固體系的開發和應用。由于預應力混凝土連續剛構橋的跨度不斷增加，自重荷載比例亦明顯增大。隨著高強度材料和大噸位群錨體系的采用，可以有效地減小截面尺寸。

3.體外預應力的推廣和應用。采用體外預應力不僅體現在橋梁設計施工方面的優點，而且在橋梁維護管理方面也有顯而易見的優點，因此近年來都積極采用這種方式。結合具體的施工方法，設計可采用體內與體外預應力相結合的方法，使設計產品更加合理和可靠。

四、存在的問題及解決方法

預應力連續鋼構橋的常見問題有:跨中下撓過大、箱梁地板裂縫、腹板斜裂縫、頂板裂縫等。除了以上常見的病害外,還有兩個小問題值得注意：

(一)墩的抗推剛度問題

墩的溫度內力隨著抗推剛度變小而變小。假使墩身高度不夠,也可采用柔性樁基,降低墩的抗推剛度。

(二)連續剛構總長引起的溫度內力問題

溫度內力過大引起的問題顯著增多。對于這個問題，可從采用靈活的橋型方面入手，在合適的條件下，可以采用連續剛構與連續梁橋相結合的結構體系。

[1]葉見曙.結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，2005

[2]范立礎.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1985.

方振(1993-)，男，漢，湖北武漢，在讀研究生，重慶交通大學，研究方向橋梁與隧道工程。