某小半徑鋼筋混凝土彎梁橋關(guān)鍵技術(shù)

漆小軍,劉泉

（1.成都中方信工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，成都610000；2.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都611130）

1 工程概況

項(xiàng)目位于四川省九寨溝景區(qū)溝口，為跨越國道544線及白水河而設(shè)，設(shè)計(jì)洪水頻率1/50。為滿足景區(qū)車輛調(diào)度要求，橋梁平面位于半徑R為28 m的圓曲線及緩和曲線上；縱面位于半徑R為300 m的豎曲線上。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用2×20 m+1×22 m+1×18 m+2×20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁+1×34 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。墩臺(tái)方向除2#橋墩旋轉(zhuǎn)15°布設(shè)（避開高壓電纜）外，其余橋墩均按路線法線方向布設(shè)。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用門式墩承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)、承臺(tái)接樁基礎(chǔ)。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

道路等級(jí)為支路等級(jí)；設(shè)計(jì)速度是20 km/h；設(shè)計(jì)荷載：城-B級(jí)；橋梁寬度在8～9.5 m；地震基本烈度具體為Ⅷ度，其中，地震動(dòng)峰值加速度0.20g、地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s；抗震設(shè)防類別為丁類；環(huán)境年平均相對(duì)濕度在60%～70%；設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

3.1 總體設(shè)計(jì)思路

橋梁為滿足四川省九寨溝景區(qū)溝口景區(qū)車輛調(diào)度使用而設(shè)，路線平面半徑小（R=28 m），同時(shí)需跨越國道544線、高壓電纜及白水河等構(gòu)筑物，孔跨布置時(shí)通過多種方案對(duì)比，綜合考慮小半徑曲線橋梁受力特性、施工難度及風(fēng)險(xiǎn)、后期養(yǎng)護(hù)成本等諸多因素，確定主橋采用2×20 m+1×22 m+1×18 m+2×20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。

3.2 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小半徑曲線梁橋?qū)χ髁航孛婵古ば阅芤蟾撸鳂颥F(xiàn)澆箱梁采用單箱雙室截面；同時(shí)內(nèi)外腹板受力差異大，考慮預(yù)應(yīng)力徑向力影響不宜設(shè)置大跨預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，故采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；箱梁腹板豎直，頂、底板橫坡同橋面橫坡；腹板板厚45 cm，頂板厚度為23 cm、底板厚為24 cm，懸臂端部高20 cm，懸臂根部高45 cm，懸臂寬100～175 cm，梁底寬600 cm，現(xiàn)澆箱梁梁高1.6 m，梁端處設(shè)梁體橫梁，梁體跨中設(shè)置1道橫隔板。

主橋現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁采用C50混凝土。按照CCES 01—2004《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》[1]要求配置耐久性混凝土。水泥采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥，為防止混凝土出現(xiàn)早期裂縫，嚴(yán)禁使用早強(qiáng)水泥。粗骨料采用連續(xù)級(jí)配5～20 mm規(guī)格軋制高標(biāo)號(hào)碎石，碎石最大粒徑不宜超過20 mm。細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)2.3～3.0的中粗砂，不得采用細(xì)砂。橋面鋪裝采用抗裂、抗?jié)B混凝土。普通鋼筋分別采用HPB300、HRB400鋼筋。

橋墩設(shè)計(jì)時(shí)，為避免小半徑曲線橋出現(xiàn)支座脫空甚至橋梁側(cè)翻等破壞情況，結(jié)合景觀需采用雙支座門式墩，依據(jù)支反力計(jì)算情況選擇合理的支座間距，墩身厚1.4 m、寬1.2 m，承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，承臺(tái)尺寸3 m×6.6 m×2.7 m，樁基直徑1.8 m。橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)、承臺(tái)接樁基礎(chǔ)。考慮橋區(qū)地震烈度高，采用了增大墩臺(tái)帽縱向尺寸、設(shè)置抗震錨栓、設(shè)置橫向防震擋塊及縱（橫）向的防震橡膠緩沖墊塊等措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

3.3 橋梁施工工藝

3.3.1 下部結(jié)構(gòu)施工

下部結(jié)構(gòu)施工方案：備料、便道、進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備→樁基鉆孔→澆樁→破樁頭→綁扎承臺(tái)鋼筋→澆筑承臺(tái)混凝土（采用冷卻水管等措施降低水化熱）→綁扎墩身鋼筋→墩身立模現(xiàn)澆施工。澆筑混凝土前應(yīng)檢查鋼筋的位置，保證設(shè)計(jì)的鋼筋保護(hù)層厚度，并應(yīng)注意預(yù)埋件的埋設(shè)，現(xiàn)澆時(shí)應(yīng)注意對(duì)稱、均勻以及澆筑后混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

3.3.2 上部結(jié)構(gòu)施工

現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁采用搭架滿堂支架現(xiàn)澆施工。搭設(shè)支架前應(yīng)進(jìn)行地基處治，同時(shí)在混凝土澆筑前對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓消除非彈性變形，預(yù)壓時(shí)間為7 d，壓重采用1.2倍結(jié)構(gòu)荷載。支架的彈性變形量由施工單位根據(jù)支架形式計(jì)算確定，模板標(biāo)高需考慮此彈性變形預(yù)拱度。卸載后落架需對(duì)稱均勻進(jìn)行，并核查支架各構(gòu)件連接牢固性。箱梁施工應(yīng)保證澆筑進(jìn)度和振搗密實(shí)，要求平面尺寸位置放樣準(zhǔn)確，各跨梁體混凝土表面顏色一致，表面光潔平整。

梁體混凝土必須達(dá)到7 d齡期且90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方準(zhǔn)許施加預(yù)應(yīng)力。施加預(yù)應(yīng)力時(shí)應(yīng)控制張拉力和伸長量，扣除鋼束非彈性變形后的鋼束伸長量與理論值的誤差應(yīng)不大于6%。

3.3.3 裂縫控制措施

施工時(shí)注意做好分層澆筑混凝土接縫處理，以保證新舊混凝土結(jié)合牢固；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求控制各結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層厚度；做好接縫、鋪裝等位置防水處理；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件對(duì)鋼筋、鋼束位置進(jìn)行定位。

4 主要計(jì)算分析

主梁箱梁按JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，按三腹板梁格法進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算。結(jié)構(gòu)自重系數(shù)取1.04，基礎(chǔ)變位按照橋區(qū)地質(zhì)情況考慮各墩不均勻沉降3.5 mm，根據(jù)九寨溝氣溫條件考慮均勻升降溫和溫度梯度正反溫差，活載按照城市汽車荷載考慮，二期恒載考慮鋪裝、護(hù)欄和過橋管線。

4.1 計(jì)算荷載

恒載：主梁重量按設(shè)計(jì)截面尺寸計(jì)算，橫隔板按自重荷載加在相應(yīng)位置，混凝土容重取26 kN/m3，鋪裝、護(hù)欄和過橋管線等二期恒載按橋面系實(shí)際荷載取值。

汽車活載：城市-B級(jí)；汽車活載采用影響面布置方式考慮偏載效應(yīng)。

九寨溝景區(qū)中心海拔2 389 m的諾日朗附近，年平均氣溫7.3℃，最高日溫為32.6℃，最低日溫為-17.0℃。升溫溫差為25.3℃，降溫溫差為24.3℃，混凝土的溫度線脹系數(shù)為αc＝1.0×10-5，鋼的溫度線脹系數(shù)為αs＝1.2×10-5。主梁收縮徐變按實(shí)際加載齡期由程序自動(dòng)計(jì)算。梯度溫度按JTG D60—2015《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》[2]第4.3.10條執(zhí)行。

4.2 結(jié)構(gòu)整體分析

主梁整體分析采用橋梁博士V4.3建立空間梁格模型進(jìn)行計(jì)算；主橋梁體共劃分為421個(gè)節(jié)點(diǎn)，420個(gè)單元。計(jì)算模型如圖1所示。

圖1 某彎梁橋計(jì)算模型圖

1）主梁承載力極限狀態(tài)計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)算，梁體抗彎承載能力和梁體抗剪承載能力均滿足規(guī)范要求。

2）主梁裂縫寬度驗(yàn)算。按照J(rèn)TG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第6.4.1條規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件和B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度應(yīng)按作用頻遇組合并考慮長期效應(yīng)影響進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)算，梁體最大裂縫寬度0.149 mm，均小于0.2 mm，滿足規(guī)范要求。

3）支座脫空驗(yàn)算如表1所示。

表1 支座反力驗(yàn)算表

5 關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)

本項(xiàng)目小半徑鋼筋混凝土彎梁橋，主要技術(shù)特點(diǎn)：（1）山區(qū)公路小半徑曲線梁橋宜采用閉合箱型截面，以提供更好的截面抗扭性能；（2）曲線半徑小，內(nèi)外腹板受力差異大，考慮預(yù)應(yīng)力徑向力影響不宜設(shè)置大跨預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，結(jié)合山區(qū)養(yǎng)護(hù)條件宜布置小跨徑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以獲取更為有利的受力狀態(tài)；（3）設(shè)計(jì)施工時(shí)通過合理的支座間距、配置耐久性混凝土及保護(hù)層厚度控制等措施來避免支座脫空、混凝土裂縫超限等病害發(fā)生。

6 結(jié)語

對(duì)于山區(qū)公路小半徑鋼筋混凝土彎梁橋設(shè)計(jì)，應(yīng)選擇合理的孔跨結(jié)構(gòu)及梁截面形式，充分考慮后期可能出現(xiàn)的支座脫空和混凝土裂縫超限等病害控制的具體措施，以獲取更為有利的受力狀態(tài)，以發(fā)揮該類橋梁適應(yīng)山區(qū)低等級(jí)公路建設(shè)的作用。