【摘 要】本文結合某道路與臨近高速立交A6#-A8#墩蓋梁設計的工程實例分析，提出了預應力門架式蓋梁設計上除了需滿足視覺效果，蓋梁結構安全及耐久性外，須考慮蓋梁施工過程安全以及預應力對墩柱的影響，以達到工程的安全和可控性，達到設計上結構安全與外形美觀的統(tǒng)一。

【關鍵詞】工程；設計；預應力

1.工程概況

該工程A6#-A8#墩上部的結構為兩跨35m簡支小箱梁，前后連接現澆箱梁。橋寬19m，為一幅橋斷面，斷面布置為0.5m護欄+8.5m車行道+1m中央分隔帶+8.5m車行道+0.5m護欄，斜交角為21°，蓋梁斜長度為18.852m。一孔橋布置6片小箱梁，每片自重1980kN（含二期），一列車活載1090kN。

２.蓋梁外形設計

蓋梁長度根據小箱梁的布梁、斜交角度及抗震擋塊位置確定，蓋梁上端寬度根據公路橋梁抗震設計細則（JTG/TB02-01-2008）11.2.1條確定取220cm，蓋梁高度暫定為2.0m。方案一：蓋梁下端做窄，寬度取墩柱寬150cm同時底部做抹角，立面和墩柱連接處導圓，墩柱摳槽力求外形美觀。

方案二：采用傳統(tǒng)做法截面等寬，矩形墩柱。

方案三：采用三圓柱，與方案一類似做成上下變寬，但由于墩柱采用圓柱蓋梁不做抹角及導圓。

方案一造型美觀，但由于蓋梁支點處上部受拉下部受壓，減小蓋梁下部寬度等于減小受壓區(qū)混凝土面積，容易造成壓應力超標，應力計算結果較差。方案二為傳統(tǒng)做法，計算容易滿足內力計算，但設計上墨守成規(guī)，缺乏新意。方案三可謂方案一和方案二折中的做法，三根圓柱代替兩根方柱，跨徑長度從原先的633cm減小到542cm，計算可以滿足規(guī)范，但由于取消了抹角和導圓又顯得棱角過多，視覺上比方案二稍好卻又不如方案一。且全橋均采用方柱，僅此三個墩位采用圓墩則顯得不夠整齊統(tǒng)一，影響整體美觀。

經過方案對比及各方案的利弊取舍，選擇方案一為工程實施方案。為克服該方案受壓區(qū)偏薄的弱點，將蓋梁高2m增高到2.2m，即可以滿足內力計算的需要，同時也能達到造型美觀的要求，與整個立交的設計風格協調一致。

3.鋼束張拉與上梁順序的關系

預應力門架式蓋梁的鋼束張拉與上梁順序有密切的相互影響，甚至直接影響結構的安全。如果二者協調不好，容易出現兩種結果：預應力施加過量或者預應力不足。在未上梁前超量張拉預應力束易引起蓋梁端上撓，從而結構下部產生拉應力，甚至造成蓋梁下緣開裂。施工過程中預應力施加不足，即上梁片數過多、從而超過已張拉鋼束的承受能力，則會引起蓋梁上緣拉應力超過允許值，甚至造成蓋梁上緣開裂。

故必須安排好鋼束張拉和上梁次序的關系，保證施工過程的安全。因此該種結構的計算必須嚴格控制施工階段的應力值。鋼束及梁位布置見圖4，三排鋼束從下至上分別命名為鋼束1～鋼束3，六片小箱梁從左至右分別為梁1～梁6。

采用橋梁博士3.2.0計算，計算模型，1-40號單元為蓋梁，41-66號單元墩柱單元。節(jié)點52，66為固結，節(jié)點14，52，28，56為主從約束。節(jié)點單元3，4，10，11，17，18，24，25，31，32，38，39為小箱梁恒載，每個節(jié)點恒載為半片小箱梁重量即990kN集中力。

初步擬定先張拉鋼束1和鋼束3，再按從中間向兩邊的順序上梁3，梁4，梁2，梁5，梁1，梁6。計算結果發(fā)現在張拉鋼束3后節(jié)點11主拉應力達到2.11kpa，上梁3、梁4后達到2.09kpa，上梁2、梁5時為1.55kpa，遠遠超出規(guī)范要求。

經過反復核算，小箱梁由外側向內上梁對蓋梁受力更為有利，且小箱梁橫向存在濕接頭，活動富余量較大，不存在中間梁由于施工誤差放不上去的問題。最終確定具體施工過程如下：

（1）張拉鋼束1、鋼束2，張拉完畢后立刻灌漿。

（2）分別按次序上梁1，梁6。

（3）張拉鋼束3，張拉完畢后灌漿。

（4）分別按次序上梁2，梁5，梁3，梁4，全部梁上完后澆筑橋面板，二期鋪裝及護欄。

4.預應力產生的墩柱裂縫控制設計

由于蓋梁與墩柱主從約束的存在，張拉預應力束使蓋梁懸臂上撓同時使墩柱頂端向內偏移，兩根墩柱底端為承臺連接，假定墩柱底端固結，故在墩柱頂端內側和底端外側會產生預應力引起的裂縫。

現以A7#墩為例，墩柱高4.8m，墩柱順橋向寬1.5m，由于墩柱圓角的存在間距10cm的鋼筋最多能放14根。墩柱橫橋向寬度初擬定2m，單排Φ32鋼筋。發(fā)現墩柱下端裂縫遠遠超過規(guī)范規(guī)定的0.2mm。鋼筋加大到兩排Φ32，裂縫為0.2011mm須進一步進行調整，改變墩柱長度及順橋向寬度都因條件限制難以實現，故采用改變墩柱橫橋向寬度的方法。現將墩柱橫橋向寬度增大到2.5m和減小到1.5m，墩柱上緣下緣裂縫見圖14、圖15。

上緣裂縫增大下緣裂縫減小，達到上下緣裂縫的平衡反而更趨于安全。但由于橫橋向1.5m寬墩柱雖能滿足計算要求，但造型上顯得墩柱過于單薄而蓋梁過于厚重，影響門架式蓋梁的整體視覺效果，采用橫橋向2m寬墩柱，增加第三排Φ28鋼筋，裂縫控制在0.17mm以內，同時滿足了安全和視覺要求。

A6#墩和A8#墩墩高分別達到7.4m和8.2m，通過計算發(fā)現，墩柱增長可以大大降低柱底下緣裂縫，采用單排Φ32鋼筋即可滿足規(guī)范要求。

5.結束語

通過該項目的設計分析，筆者得出以下幾點：

(1)蓋梁設計在恒載活載較大且因墩柱位置受下部條件限制蓋梁懸臂較大時，普通鋼筋混凝土蓋梁會產生較大裂縫，不能滿足安全和耐久性的需要，須采用預應力蓋梁。

(2)預應力蓋梁在計算建模時，如只建立蓋梁模型，忽略了墩柱與蓋梁之間的相互影響，會與實際情況產生較大偏差。故預應力門架式蓋梁需整體建模，既要考慮墩柱對蓋梁的影響，又要考慮預應力對墩柱產生的影響。 [科]