試論混凝土橋梁設(shè)計中的配筋問題研究

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）第六設(shè)計院， 安徽 合肥 230000）

引言

在混凝土橋梁設(shè)計過程中，正確實施配筋設(shè)計會直接關(guān)系到整個橋梁工程的經(jīng)濟(jì)性和耐久性。交通行業(yè)作為推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的血脈，并且在近些年中我國交通事業(yè)也進(jìn)入了到了高速發(fā)展階段。但從我國橋梁工程歷史發(fā)展情況來說，由于我國橋梁工程在載重上相比發(fā)達(dá)國家要低一些，通常都是雙軸、三軸設(shè)計形式，軸重僅為2-10噸。在近些年經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，隨著我國車流量不斷增加，城市化建設(shè)進(jìn)程不斷推進(jìn)，我國橋梁工程施工技術(shù)也在不斷革新，當(dāng)今的橋梁工程無論是在車輛載重上，還是在軸數(shù)上都在提升，普遍的橋梁工程載重都能夠達(dá)到 120噸，并且從雙軸、三軸提升到了七軸。混凝土橋梁作為當(dāng)今橋梁工程中的重要組成部分，但依然存在著混凝土橋梁超載、配筋超負(fù)荷等情況，導(dǎo)致公路橋梁損壞問題變得愈加嚴(yán)重。這就要求進(jìn)一步加強對混凝土橋梁中配筋問題的研究。

1、預(yù)應(yīng)力梁齒塊配筋

在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，由于要充分考慮橋梁整體的受力要求，通常情況下，預(yù)應(yīng)力鋼束都從底板、頂板、腹板等位置延伸出來一段，主要錨固錨塊位置。錨塊配筋是混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中不可缺少的一部分，如果在設(shè)計過程中出現(xiàn)了局部質(zhì)量問題，會給后續(xù)配筋工作帶來極大的難度，通常是配筋過多，嚴(yán)重影響混凝土澆筑的施工質(zhì)量。同時，如果配筋數(shù)量不足會導(dǎo)致混凝土裂縫問題，特別是錨塊混凝土裂縫問題，不僅會大大降低預(yù)應(yīng)力，同時也會降低混凝土的耐久性，這就需要設(shè)計人員能夠高度重視錨塊配筋。

在配筋過程中，錨塊附近需要沿著軸線方向呈現(xiàn)出拉應(yīng)力云圖，并且要求該拉應(yīng)力云圖能夠分布在錨后的一塊局部區(qū)域中。錨后位置沿著板厚也呈現(xiàn)出拉應(yīng)力云圖，并且該應(yīng)力需要分布在靠近錨塊板面中的深度位置上。對于拉力區(qū)應(yīng)力進(jìn)行積分，而合力則需要在錨后板面上所需要承擔(dān)的拉力。對于延伸出的錨塊配筋長度來說，需要在滿足施工標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對錨受壓區(qū)中的錨固長度進(jìn)行設(shè)計；針對錨塊延伸出的長度，需要在超出鋼筋位置上給予切斷，同時要規(guī)范受拉區(qū)錨固長度。通常情況下，靠近錨塊的側(cè)拉應(yīng)力需要大于外側(cè)的應(yīng)力，因此板內(nèi)側(cè)的配筋量相對較大，而遠(yuǎn)離一側(cè)則需要少量配筋甚至是不需要配筋。

2、剛構(gòu)橋角隅處配筋

在閉合框架、門式剛構(gòu)橋配筋過程中，一般需要采用梁單元進(jìn)行計算分析，但是又會時常忽略角隅處的鋼筋配置問題，從而導(dǎo)致這部分鋼筋混凝土配筋不當(dāng)，造成混凝土壓碎或開裂問題。因此，需要對橋梁角隅處以及對角線截面所產(chǎn)生的單元應(yīng)力云圖進(jìn)行全面分析。從結(jié)構(gòu)層面上分析，斜截面的正應(yīng)力通常為非線性分布狀態(tài)，其最大拉應(yīng)力集中在截面高度的2/3左右，并且最大壓應(yīng)力在內(nèi)側(cè)邊緣。這就要求技術(shù)人員在進(jìn)行鋼筋配置時，能夠從以下幾點進(jìn)行分析：

第一，控制受拉鋼筋轉(zhuǎn)彎半徑，通常其半徑并能應(yīng)用普通鋼筋的彎鉤半徑，并且保障半徑符合設(shè)計要求，不能過小。根據(jù)相關(guān)文件規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，要求其轉(zhuǎn)彎半徑要大于等于 10m，如果轉(zhuǎn)彎半徑過小，就會導(dǎo)致受拉鋼筋轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)由于應(yīng)力過大出現(xiàn)混凝土破碎問題。如果在施工過程中存在特殊狀況，轉(zhuǎn)彎半徑無法提升到10m以上，則需要加強混凝土的強度。

第二，上述提到過，由于鋼筋最大應(yīng)力集中在截面高度的2/3位置，這就需要鋼筋能夠從最大拉應(yīng)力處通過。如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑過大、截面過小時，需要加強加掖（r≤0.8h）。如果轉(zhuǎn)彎半徑外側(cè)的混凝土層過厚，為了能夠避免混凝土出現(xiàn)開裂問題，可以在鋼筋外側(cè)設(shè)置一層鋼筋保護(hù)網(wǎng)。

第三，通過分析混凝土橋梁角隅位置沿著對角線方向所產(chǎn)生的塊單元正應(yīng)力云圖，可以確定角隅內(nèi)側(cè)具備較強的壓應(yīng)力，這就需要在配筋過程中配置一定數(shù)量的斜向箍筋，這樣則可以提高核心混凝土的抗壓性能。如果出現(xiàn)抗壓強度、抗拉性能不足時，可以通過加掖的形式適當(dāng)增加性能。

3、混凝土橋梁中樁基構(gòu)造配筋

3.1 樁基構(gòu)造配筋理論

在混凝土橋梁施工過程中，樁基構(gòu)造配筋工作極其重要，直接影響整個橋梁工程的安全性和耐久性。在樁基各個截面配筋過程中，從理論角度分析，需要根據(jù)樁基內(nèi)力來進(jìn)行計算和布置。通過實際施工經(jīng)驗得知，計算樁基內(nèi)力可以采用“m”法，在應(yīng)用該方法計算過程中，樁基自身的彎矩具有以下幾點特征：

第一，樁身彎矩。彎矩分布規(guī)律通常是一條自上而下，且逐漸衰減的波浪形曲線，并且衰減的速度非常快。

第二，最大彎矩。通過分析彎矩圖形可知，樁身最大彎矩主要發(fā)生在一條不完整的波形當(dāng)中。

第三，第一次彎矩。第一次彎矩零點下的樁身彎矩非常小，甚至可以忽略不計，并且下部樁身主要是起到豎向力傳遞的作用。

第四，第一次彎矩零點的位置通常在土深的 ah/4的位置，其中，a代表土中基礎(chǔ)變形系數(shù)、h代表地面在無沖刷時或局部沖刷下的基礎(chǔ)深度。

3.2 鋼筋布置方式

在日常施工當(dāng)中，混凝土橋梁樁基配筋方式可以分為兩種形式：第一種，根據(jù)樁身最大彎矩進(jìn)行配筋，也就是通過長短筋的布置形式；第二種，將樁基主筋一直延伸到樁底部，也就是長筋布置方法。

在實際配筋過程中，需要根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》作為標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合長期以來的工作經(jīng)驗和方法，對樁基配筋進(jìn)行設(shè)計，在實際設(shè)計當(dāng)中，需要注意一下幾點：

第一，在鉆孔灌注樁配筋過程中，其最小配筋率應(yīng)控制在0.6%左右，并且要保障樁底素混凝土長度能夠滿足實際要求。如果長度在20m以內(nèi)時，可以取其樁長的20%；如果其長度在20m以上，則可以取其樁長的27%左右，需要保障樁底素混凝土長度在12m以下。

第二，樁基內(nèi)部的主筋需要分成兩批進(jìn)行截斷處理，第一批是最大彎矩截面處下樁徑5-8倍位置。并且嵌巖樁需要保障將鋼筋拉伸到最底部，其余的樁應(yīng)保障ah大于等于4（a代表土中基礎(chǔ)變形系數(shù)、h代表地面在無沖刷時或局部沖刷下的基礎(chǔ)深度），如果樁側(cè)土質(zhì)較差，同樣也需要將鋼筋延伸到最底部，保障整體的穩(wěn)定性。

第三，樁基箍筋應(yīng)采用螺旋箍筋，并且根據(jù)樁基直徑、主筋直徑來確定螺旋箍筋直徑，一般情況下為 8-14mm之間。并且保障樁頂部分箍筋需要滿足抗震性能，需要進(jìn)行加密處理。

結(jié)束語

綜上所述，在混凝土橋梁設(shè)計過程中，加強配筋工作能夠有效保障橋梁的穩(wěn)定性和安全性。本文重點探究了混凝土橋梁中配筋設(shè)計的幾點問題和設(shè)計方法，包括預(yù)應(yīng)力梁齒塊配筋、剛構(gòu)橋角隅處配筋、樁基構(gòu)造配筋，旨在全面保障混凝土橋梁配筋質(zhì)量，提高橋梁工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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