老灌河大橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)探析

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司清遠分公司，廣東 清遠 511500）

橋梁設(shè)計與施工之間是相輔相成、相互制約的關(guān)系。在設(shè)計橋梁時，要綜合考慮建設(shè)環(huán)境、工期要求、建設(shè)資金等方面，選擇適宜的施工方法。老灌河大橋是宋川至盧氏高速公路上跨老灌河的一座分離式大橋，現(xiàn)針對該橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)進行探析。

一、工程概況

老灌河大橋橋位處設(shè)計洪水流量為2650.06m3/s，設(shè)計洪水位標(biāo)高958.03m。附近存在一水庫，橋臺處山體陡峭。該橋橋墩根據(jù)橋梁跨徑及墩高等具體情況，采用雙圓柱形、空心墩、樁基礎(chǔ)，橋臺采用柱式臺、樁基礎(chǔ)。綜合考慮各影響因素對橋梁的影響，橋梁的上部結(jié)構(gòu)形式可采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土裝配T梁和預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆變截面連續(xù)梁三種形式。其中，左幅橋梁為（60+2×l10+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)，右幅橋梁為(25+(60+2×110+60))m預(yù)應(yīng)力混凝土裝配T梁和預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計要點

隨著高等級公路及市政工程等一系列基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋憑借車輛行駛平順、結(jié)構(gòu)強度、剛度大、伸縮縫較少以及輕養(yǎng)護等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用并迅速發(fā)展，如今在40～150m的跨度內(nèi)，使用最廣泛的橋型之一就是預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋。老灌河大橋左幅橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆及預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)＋連續(xù)組合體系，其設(shè)計要點為：

（一）標(biāo)準橋?qū)挊蛄簷M斷面由4片箱梁組成，橋面橫坡利用蓋梁及支座墊石來調(diào)整。

（二）箱梁采用先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體，其中，預(yù)制箱梁采用部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計，現(xiàn)澆連續(xù)段按鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計。

（三）設(shè)計計算采用平面桿系結(jié)構(gòu)計算軟件，橋面現(xiàn)澆層參與結(jié)構(gòu)受力，荷載橫向分配系數(shù)按鉸接板法計算，并采用空間結(jié)構(gòu)計算軟件校核。

（四）對于位于曲線上的橋梁，梁長預(yù)制時注意按各個橋梁主梁布置圖中的梁長進行預(yù)制，注意調(diào)整相應(yīng)的鋼筋及鋼束長度。

（五）對于半徑曲線內(nèi)橋梁，橋梁在超高漸變段上或扭坡段上，橋面橫坡調(diào)整：蓋梁橫坡同路拱橫坡，箱梁頂板預(yù)制橫坡取相鄰兩個蓋梁的平均坡。

三、T梁設(shè)計要點

T梁一般使用上部寬、下部窄的斷面形式，具有結(jié)構(gòu)輕盈、配筋較少等優(yōu)點。在受拉區(qū)域，去除部分混凝土以減少重量。同時，在馬蹄處增加預(yù)應(yīng)力筋來抵抗較大的拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁與箱梁相比較而言，結(jié)構(gòu)更簡單、施工更方便、可節(jié)約工期，還可以節(jié)省建筑材料、降低工程造價等。與板橋相比，T梁結(jié)構(gòu)更為合理，能夠顯著提高橋梁的跨徑。為充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的優(yōu)點，老灌河大橋的設(shè)計要點如下：

（一）標(biāo)準橋?qū)挊蛄簷M斷面由5片T梁組成，橋面橫坡由T梁翼板形成，并利用蓋梁及主梁來調(diào)整。

（二）上部結(jié)構(gòu)體系為簡支結(jié)構(gòu)和先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)，按部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計。

（三）設(shè)計采用平面桿系結(jié)構(gòu)計算軟件，按剛接梁法計算橫向分配系數(shù)，并采用空間結(jié)構(gòu)計算軟件校驗。

（四）位于曲線上的橋梁，預(yù)制梁長時，應(yīng)注意按橋梁主梁布置圖中的梁長進行預(yù)制，注意調(diào)整相應(yīng)的鋼筋及鋼束長度。

（五）小半徑曲線內(nèi)橋梁在超高漸變段上或扭坡段上，蓋梁橫坡同路拱橫坡，T梁頂板預(yù)制橫坡取相鄰兩個蓋梁的平均坡。

四、變截面預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆梁設(shè)計要點

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆梁整體性及耐久性良好，且造型美觀，車輛行駛平順舒適。在設(shè)計時，應(yīng)特別注意現(xiàn)場測量與調(diào)查工作，掌握工程所在地的地質(zhì)及水文情況，設(shè)計合適的橋跨布局，變截面預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆梁設(shè)計要點如下：

（一）結(jié)構(gòu)簡介

上部結(jié)構(gòu)按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計，箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，全幅橋采用分離式單箱單室截面。腹板厚度在變化段按直線漸變，箱梁高度和底板厚度從合龍段中心到懸臂根部按1.8次拋物線變化，邊跨現(xiàn)澆段底板厚度從合成段到支承端按直線變化。上部箱梁采用雙懸臂掛籃逐塊對稱現(xiàn)澆施工。箱梁底板橫向設(shè)計為水平方向，頂板橫坡通過調(diào)整腹板高度來實現(xiàn)。施工時，注意根據(jù)路拱實際橫坡調(diào)整腹板高度及相應(yīng)鋼筋長度。

（二）預(yù)應(yīng)力管道及布置

全橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計，采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束共設(shè)置了頂板束（T）、腹板束（W）、中跨頂板束（CT）、邊跨頂板束（ST）、中跨底板束(CB)、邊跨底板束(SB)、中跨底板備用束（PCB）和邊跨底板備用束（PSB）共八種?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束分為19-φs15.2mm、17-φs15.2mm、15-φs15.2mm鋼絞線，fpk=1860MPa，Ep=1.95×105MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為σcon=1395MPa。

縱向和豎向預(yù)應(yīng)力管道均采用波紋圓管，頂板橫向預(yù)應(yīng)力管道則采用扁形金屬波紋管。

（三）箱梁鋼筋

箱梁頂、底板縱向鋼筋采用直徑20mm的HRB400鋼筋，以基本間距15cm設(shè)置；腹板箍筋、箱梁腹板縱向鋼筋采用直徑16mm的HRB400鋼筋，以基本間距10cm設(shè)置；翼緣板下緣橫向鋼筋采用直徑20mm的HRB400鋼筋，頂板頂、底層和底板頂、底層橫向鋼筋以及箱梁頂?shù)装迮c腹板的倒角鋼筋采用直徑20mm的HRB400鋼筋；箱梁橫向鋼筋順橋向采用10cm間距。梁端和墩頂對橫向鋼筋進行了局部加強。

箱梁鋼筋布置一覽表如表2所示：

表2.箱梁鋼筋布置

鑒于目前國內(nèi)在建剛構(gòu)橋中跨合龍時，多次出現(xiàn)跨中底板混凝土崩裂的現(xiàn)象，設(shè)計底板內(nèi)設(shè)置縱向閉合箍筋，以加強底板上下層橫向制筋共同受力，達到防止底板分層崩裂的目的。

平面位于曲線內(nèi)，墩臺按徑向布置，跨徑為全幅中心線的曲線段長。箱梁按路線設(shè)計線處劃分節(jié)段長，由調(diào)整箱梁節(jié)段內(nèi)外弧長來滿足平面線形要求。

五、結(jié)語

以上為老灌河大橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，在設(shè)計過程中充分考慮到地形、地質(zhì)、水文等各個因素的影響，緊密結(jié)合了勘探資料，應(yīng)用先進科學(xué)技術(shù)，選出了最佳的結(jié)構(gòu)形式。不僅提高了橋梁的質(zhì)量和實用性，使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性滿足設(shè)計及規(guī)范要求，而且確保了施工的可行性，希望能夠為廣大橋梁設(shè)計者提供參考。