呂衛(wèi)軍 楊 凱

(陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，陜西西安 710068)

0 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋由于跨越能力大、技術(shù)成熟、施工方便、造價相對較低，故實(shí)際中應(yīng)用較廣。無論山區(qū)、平原還是大江、大河，只要主墩高度不低，均可以采用連續(xù)剛構(gòu)。我國的西部地區(qū)多屬山嶺重丘區(qū)，山高谷深，特別是陜北地區(qū)，位于黃土高原，溝壑縱橫，這一特殊的地形地貌決定了必將修建更多的高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁。

1 工程概況

沮河特大橋是國家高速公路包頭至茂名線(G65)陜西境銅川至黃陵高速公路(銅川新區(qū)至何家坊段)在桃渠坡村跨越沮河的一座特大橋梁。

主橋上部為(85+3×160+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部主墩為薄壁空心墩、分隔墩為空心墩、樁基礎(chǔ);引橋上部為40 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部為空心墩、柱式墩、樁基礎(chǔ);橋臺為柱式臺、肋板臺、樁基礎(chǔ)。

2 設(shè)計特點(diǎn)

主橋上部結(jié)構(gòu)為(85+3×160+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，由一個單箱單室箱形斷面組成。箱梁根部高度9.8 m，跨中梁高3.5 m，其間梁高按1.8次拋物線變化。箱梁頂板寬16.65 m，底板寬8.65 m，頂板厚0.32 m，底板厚由跨中0.32 m 按1.8 次拋物線變化至根部1.2 m，腹板厚度分別為0.6 m和0.8 m，0號塊范圍內(nèi)箱梁頂板厚0.5 m，底板厚1.4 m，腹板厚1.1 m。

0號塊箱梁內(nèi)設(shè)置4道橫隔板，跨中設(shè)置2道橫隔板。橋面橫坡采用不同腹板高度予以調(diào)整。主橋箱梁除墩頂0號塊外，其余各單“T”箱梁均采用掛籃懸臂澆筑法施工，分19對梁段，即5×3.0 m+6×3.5 m+8×4.5 m 進(jìn)行對稱懸臂澆筑。0號塊件長12.0 m，中跨合龍段長2.0 m，邊孔現(xiàn)澆段長3.85 m，邊跨合龍段長2.0 m。主梁采用豎、橫、縱向三向預(yù)應(yīng)力體系。

3 設(shè)計體會

3.1 結(jié)構(gòu)幾何尺寸的確定

梁高和跨徑的比值是影響主梁受力狀態(tài)的主要參數(shù)，適當(dāng)增加梁高，可增加主梁剛度，改善主梁應(yīng)力狀態(tài)。跨中梁高宜采用主跨跨徑的1/40～1/50，小跨徑取大值。根部梁高宜采用主跨跨徑的1/16～1/18。所以在設(shè)計時一定要保證足夠的結(jié)構(gòu)幾何尺寸。沮河特大橋跨中梁高為3.5 m，根部梁高為9.8 m，分別為主跨跨徑的1/45.7 和1/16.3。

3.2 適當(dāng)減小邊、中跨比

連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨與中跨比的確定首先取決于全橋的總體布置與自然條件的協(xié)調(diào)性，在此基礎(chǔ)上再考慮梁體內(nèi)力分布的合理性與施工的方便。連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨和主跨比多集中在0.52～0.58之間。適當(dāng)減小邊、中跨比可以降低邊跨現(xiàn)澆段的剪力，從而減小此段的主拉應(yīng)力。本橋的邊中跨比例經(jīng)優(yōu)化后為0.53。

3.3 改善豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置

以往連續(xù)剛構(gòu)橋豎向預(yù)應(yīng)力的布置在根部區(qū)段腹板厚的地方布置2排，在靠近跨中區(qū)段腹板窄的地方布置1排。

這種布置方式產(chǎn)生的問題是在腹板比較窄的地方，剪應(yīng)力比較大，而豎向預(yù)應(yīng)力又只布置1排，使得主拉應(yīng)力進(jìn)一步加大。特別是在腹板寬度變化處截面更加突出。

新橋規(guī)中規(guī)定，考慮到豎向預(yù)應(yīng)力在施工時有難度、質(zhì)量不能保證，對豎向預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)系數(shù)乘以0.6。

因此本橋設(shè)計時考慮到豎向預(yù)應(yīng)力可靠性、箱梁抗剪需要，對全橋長度內(nèi)每側(cè)腹板均布置2排豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，同時對豎向預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)系數(shù)乘以0.6，使得主拉應(yīng)力不至于由于施工等因素造成實(shí)際值與設(shè)計值偏差較大而造成箱梁腹板開裂。

3.4 合龍順序

邊、中跨合龍是控制全橋受力狀態(tài)及線形的關(guān)鍵工序，合龍工序和工藝必須嚴(yán)格控制，建議設(shè)計時給出詳細(xì)的邊、中跨合龍施工流程圖及合龍施工流程說明，以便施工者清楚設(shè)計者的意圖，方便施工。

連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨現(xiàn)澆段、邊跨合龍、中跨合龍應(yīng)在結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定變形條件下和平衡狀態(tài)下進(jìn)行，其目的是保證結(jié)構(gòu)在施工階段避免受到不平衡荷載的不利影響。本橋采用的先邊跨、再中跨，最后次邊跨的順序進(jìn)行合龍。

3.5 跨中預(yù)拱度的設(shè)置

收縮徐變對撓度的影響很大，要想準(zhǔn)確的計算比較困難，所以在設(shè)計時可以適當(dāng)增大跨中預(yù)拱度值，保證成橋后使用階段的主橋線型。

預(yù)拱度的設(shè)置應(yīng)考慮以下幾方面的因素:

1)跨中的預(yù)應(yīng)力度。2)結(jié)構(gòu)、橋面鋪裝的超方。3)收縮徐變的影響。4)施工質(zhì)量。

綜合以上各種因素的影響，跨中設(shè)置合適的預(yù)拱度值，且預(yù)拱度的設(shè)置宜大不宜小。

本橋是在按規(guī)范計算預(yù)拱度的基礎(chǔ)上，再根據(jù)以前大跨剛構(gòu)橋在正常使用情況下產(chǎn)生的下?lián)现档慕y(tǒng)計經(jīng)驗給出。其中跨中按160 mm計算，邊跨懸臂端按40 mm考慮，其余節(jié)點(diǎn)按余弦曲線計算。

3.6 頂推力的施加

連續(xù)剛構(gòu)橋在懸臂施工中受梁段自身重量、掛籃變形、溫度變化、混凝土收縮徐變和預(yù)應(yīng)力鋼束張拉等因素的影響，會產(chǎn)生較大變形，而且后期營運(yùn)中混凝土的收縮徐變對其結(jié)構(gòu)力學(xué)行為影響較大。由于混凝土的收縮徐變產(chǎn)生的主梁縮短而導(dǎo)致的主墩在運(yùn)營期間向跨中方向傾斜，這不但影響橋梁美觀和行車舒適性，而且還使結(jié)構(gòu)處于不利受力狀態(tài)。為了讓橋梁結(jié)構(gòu)處于合理的受力狀態(tài)，常常在施工時施加水平頂推力使主墩向兩岸頂偏方式來抵消上述不利受力狀態(tài)，使橋梁在后期運(yùn)營時達(dá)到理想線形和合理的受力狀態(tài)。頂推量的大小按照收縮徐變完成后的恒載狀態(tài)下，主墩墩頂位移基本為零的原則確定。實(shí)施頂推作業(yè)時，以主墩墩頂位移為主，頂推力為輔進(jìn)行雙控。

經(jīng)過計算，本橋在次中跨合龍時對兩個邊墩對稱施加200 t的水平頂推力以解決上述問題。

4 結(jié)語

連續(xù)剛構(gòu)橋梁是我國西部地區(qū)橋梁建設(shè)中最基本的橋型之一。本文通過對沮河特大橋的設(shè)計，總結(jié)了大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋在設(shè)計中的一些注意要點(diǎn)，為橋梁設(shè)計人員提供參考。

［1］孫 飛.關(guān)于大跨連續(xù)剛構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究［J］.山西建筑，2008，34(25):324-325.

［2］大跨徑連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計指南條文［Z］.