裝配式板梁變寬橋設計探討

劉凱舟 呂峰咸 呂凌其

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710000)

1 變寬橋一般設計方法

公路設計中，由于車道寬度變化，或道路交叉往往導致整體路寬變化。而受地形，綜合環境及公路功能的矛盾影響，橋涵構造物又往往處于公路變寬段。

同一公路項目中的變寬上部結構，規格重復率低，往往采用有針對性的特殊設計，如現澆箱梁或者現澆復合結構等。施工也不得不配合采用不同于預制組裝的特殊施工工序，如設置臨時支撐，現場立模建筑。增加了一次性的模板浪費，交通的干擾，施工的復雜性。

2 裝配式板梁的優勢

裝配式板梁優勢源于采用集中生產的預制構件。由于預制裝配式板梁的設計與施工工藝已經相當成熟，具有比現場臨時澆筑的板梁更高的可靠性。又因為裝配方便，省去了大部分臨時支撐，更加提高了施工安全性與經濟性。

但由于裝配式板梁的標準化設計只針對等寬度橋梁，所以采用裝配式結構需要擬合變寬橋線形，一定程度上增加了設計成本。擬合手段可采用：1)翼緣板及護欄調整；2)不同角度布梁；3)等角度扇形布梁三種手段。

對于變寬段整體預制吊裝的方法，不在本文討論之列。

3 翼板及護欄調整

橋梁邊板梁翼緣長度調整可直接用于小尺寸的橋寬變化調整，以裝配式小箱梁為例，懸臂長度調整范圍為85 cm～15 cm，即此法適用于70 cm以內變寬橋。除此之外，可以保持翼緣寬度不變，僅通過護欄和標線間接的調整橋面寬度。

這種方式需要注意幾個問題：

1)懸臂的長度調整應在安全范圍內。

2)減少懸臂長度時，應保證蓋梁設計有防雨、水措施，避免水浸支座。

3)懸臂端部高度應根據懸臂長度做相應調整，保證懸臂下側斜率穩定，避免出現扭曲曲面，導致立模困難。但顯然懸臂端部高度變化，使梁側面不夠美觀。如保持懸臂端部高度不變，則懸臂根部需要在驗算安全的情況下調整高度，保持懸臂下側斜率穩定，如圖1所示。

4 部分梁斜布

當調整梁板懸臂不足以消化橋寬變化時，可以考慮將邊梁與部分中梁斜置，配合懸臂長度消化橋寬變化。以僅邊梁斜布為例，某橋單孔跨徑L，單幅最大橋寬Bmax，最小橋寬Bmin。如上部結構采用裝配式部分預應力箱梁，保持懸臂長度不變，僅調整變寬側邊梁與次邊梁濕接縫寬度為S1～S2漸變。只變更變寬側角度，如圖2所示。

與所有梁體順橋向平行布梁相比，邊梁設計角度改變量ΔA可由下式計算:

邊梁斜布調整變寬橋，需要注意以下幾個問題：

1)濕接縫寬度宜保持在25 cm～100 cm范圍內，即如果只調整邊梁，適用的變寬范圍為75 cm。

2)斜置的邊梁將導致梁體長度變化，如果梁長變化過長則應重新計算強度，增加橋面最寬處為驗算截面。

3)斜布的邊梁應調整端部角度，保持端部與其他梁體端部平行。

4)橫隔板設置角度應與該跨偏角相同，平行于其他梁體橫隔板順利連接。

5)本例僅討論邊梁斜置的情況，如果僅邊梁斜置無法消化橋梁寬度變化，則可考慮將次邊梁或者更多的中梁斜置。

5 扇形布梁

如橋寬變化較大，超出以上兩種措施處理范圍，則可考慮同時調整所有梁體角度，扇形布梁，通過調整現澆濕接縫寬度使上部結構寬度滿足變寬要求。

設某橋只單側變寬，單孔跨徑L，最大橋寬Bmax，最小橋寬Bmin，上部結構為裝配式部分預應力混凝土箱梁。采用等角度扇形布梁步驟如下：

1)布未變寬側梁。

在橋未變寬一側，即橋邊線與路線中心線平行，或與路線中心線為同心圓弧一側，采用路線中心線方向布設第一片梁，梁體角度與該跨橋偏角相同。此梁將作為基準梁之一。

2)布變寬側梁。

當變寬側橋邊線呈直線時，連接該跨變寬側最大與最小橋寬處兩點成一直線，平行此直線布置變寬側邊梁。當變寬側橋邊線非單純直線時，如最大橋寬處為圓曲線弧頂，則應綜合考慮采用翼緣長度消化圓弧凸出部，避免浪費有效橋面面積的原則布置邊梁。

3)布置中梁與確定梁間夾角。

按照兩條邊梁的位置，根據中梁寬度與濕接縫寬度值，確定中梁布置數量，設為n。同時，設邊梁與第一片梁中心線夾角為A，梁體間的夾角A′=A/(n-1)。但采用扇骨形布梁僅僅是梁體間的夾角相同，而所有梁體的端部偏角及梁長都不同。體現這種方法最為直觀的應該是以折扇扇骨為例，扇骨為梁體中心線，見圖3。

扇形布梁需要注意如下幾個問題：

1)如果橋寬在兩側均有變化，且變化幅度不同，則應先布設兩側邊梁，根據橋寬確定需要布設的梁體數量，以兩側邊梁夾角確定所有梁體夾角。

2)如果橋寬兩側等量變化，梁總數為奇數時，可以先以橋面橫橋向中心位置布設等于標準梁長的梁體1片，然后布設邊梁，最后布設其余中梁。如梁總數為偶數，可以先布置兩片標準跨徑的中梁，也可以沿橋寬中心對稱布置兩片梁，夾角為平均夾角的1/2。

3)相對標準跨徑梁體，扇形布梁后，能保持標準長度的梁不會多于兩個，對梁長變化較大的梁體必須重新計算設計加強措施。

4)如果連續兩跨的橋面都有變化，不應一味追求梁體連續，導致濕接縫寬度變化幅度過大，宜按兩跨簡支設計。

5)橋跨非連續側，所有梁體端部必須保持直線，防止影響伸縮縫設置。橋跨連續端，梁體角度不必力求統一，以不影響濕接縫施工，不影響上部結構強度為原則，可以允許多角度梁體存在。

6)雖然梁體角度不同，但是要修改標準圖中橫梁，橫隔板的位置和角度，使之處于同一直線。

7)如濕接縫寬度較小(小于25 cm)，梁體翼板在預制階段可只構架鋼筋骨架，安裝到位后與濕接縫一起澆筑。這點來說，T梁比小箱梁更具有優勢。

6 結論與建議

變更翼板長度、改變梁體布置角度，是用裝配式結構解決變寬橋梁的兩種主要方式。筆者根據經驗總結了兩種方法的設計要點，指出了一些應該注意的問題。但還有較多的問題需要深入研究。如變寬布置的梁體橫向分布系數的影響，濕接縫變寬對整體結構的影響等。

最后需要注意的一點是，裝配式結構解決變寬橋問題，是為了方便設計與施工，提高橋梁經濟性，可靠性與安全性。不應為了做裝配式而做裝配式，設計前應有充分的比較論證。