(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

國(guó)內(nèi)連續(xù)剛構(gòu)橋現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

方振

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院重慶400074)

本文在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合自身對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的理解，探討連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)與施工，現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并討論其存在的病害及解決方法。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋；現(xiàn)狀與發(fā)展；施工

一、引言

剛構(gòu)橋起源于上世紀(jì)五十年代,隨著建筑材料、施工技術(shù)、計(jì)算手段的進(jìn)步,出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋,隨著施工經(jīng)驗(yàn)的積累和結(jié)構(gòu)分析理論的不斷完善,其優(yōu)越性得到體現(xiàn),被廣泛采用。橋梁跨徑的增大和橋墩的增高,支架施工工藝受到了極大的限制,為了解決這個(gè)難題,上世紀(jì)50年代出現(xiàn)了懸臂施工法,而懸臂施工法的關(guān)鍵在于施工中體系的平衡,而傳統(tǒng)的梁橋是墩梁鉸接的,在施工中又難于保持體系的絕對(duì)平衡,這就要求墩梁固結(jié),利用橋墩本身的抗彎剛度來(lái)抵御不平衡造成的彎矩。這樣就出現(xiàn)了T型剛構(gòu)。隨著T型剛構(gòu)的發(fā)展,又出現(xiàn)了將T型剛構(gòu)粗厚橋墩減薄,形成柔性橋墩,使墩梁固結(jié)、主梁連續(xù),從而形成連續(xù)剛構(gòu)橋。

綜合連續(xù)梁和T型剛構(gòu)橋的特點(diǎn),將主梁做成連續(xù)梁體,與薄壁橋墩固結(jié)而成,既保持連續(xù)梁的無(wú)伸縮縫,行車平順的優(yōu)良特性,又保持T型剛構(gòu)橋不設(shè)置支座,不需體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋同T型剛構(gòu)橋相比具有造型優(yōu)美行車舒適的特點(diǎn)。除此之外，還有一個(gè)其他橋梁沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)是，在施工狀態(tài)下，受力模式和合攏后體系轉(zhuǎn)換的整個(gè)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)也能吻合。連續(xù)剛構(gòu)橋憑借這些優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋現(xiàn)狀

(一)國(guó)內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋現(xiàn)狀

我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始修建混凝土橋梁，雖然與歐洲相比起步較晚，但是在50多年的歷史中已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，如今我國(guó)在預(yù)應(yīng)力的混凝土橋梁設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、結(jié)構(gòu)分析、施工工藝、工藝設(shè)備和預(yù)應(yīng)力材料等方面都已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，特別是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工和設(shè)計(jì)都有著非常高的水準(zhǔn)。

(二)國(guó)內(nèi)著名的連續(xù)剛構(gòu)橋簡(jiǎn)介

洛溪大橋是中國(guó)第一座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋?？鐝?5m+125m+180m+110m。雙壁墩身,墩身箱形截面,寬2.2m。主梁為單室箱,箱高跨中3m,根部10m。箱梁頂寬15.14m,底寬8m。頂板厚28cm,底板厚跨中32cm,根部120cm,腹板厚50～70cm,在該橋上中國(guó)第一次采用大噸位預(yù)應(yīng)力體系和平彎束,是中國(guó)連續(xù)剛構(gòu)橋迅速發(fā)展的一個(gè)重要開(kāi)端。

(三)連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.邊、主跨跨徑比。邊、主跨跨徑比通常在0.5到0.69之間，研究表明，邊、主跨跨徑比在0.55左右，很可能在邊跨懸臂端以導(dǎo)梁支撐于邊墩上，取消落地支架。

2.箱型梁面。箱頂寬低于21.9m以下采用單式箱，如果頂寬較大，則分上下行，建成雙幅橋，截面有兩個(gè)分離的單式箱。

3.腹板。腹板最小厚度為40cm，最大的厚度為80cm。箱梁板件的尺寸減小代表上部結(jié)構(gòu)輕型化，這是未來(lái)連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展趨勢(shì)之一，隨著腹板減薄，需要特別重視控制張拉應(yīng)力，防止腹板出現(xiàn)斜裂縫。

(四)連續(xù)剛構(gòu)橋的施工特點(diǎn)

1.支架施工。初期，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋大多選用的是塔設(shè)支架法，就地進(jìn)行澆筑施工，橋梁的跨徑大致為40m。但是由于工期較長(zhǎng)，需要耗費(fèi)大量的木料，因此建造的連續(xù)梁數(shù)量有限。近年來(lái)，隨著剛腳手架的應(yīng)用和支架構(gòu)建逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，橋梁的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越多樣化，在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工中使用就地澆筑施工也是一種非常經(jīng)濟(jì)的施工方式。

2.懸臂施工。懸臂施工法起源于聯(lián)邦德國(guó)，通過(guò)利用建造完成的橋墩沿橋跨徑的方向逐段懸處接長(zhǎng)對(duì)稱施工，所以使用懸臂施工必要的條件是:施工中箱梁和橋墩固結(jié)、保證橋墩能夠承受不對(duì)稱彎矩。懸臂施工時(shí)隨梁段的增加即懸臂長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，導(dǎo)致梁內(nèi)的負(fù)彎矩不斷增大，對(duì)混凝土橋必須在橋段上緣施加預(yù)應(yīng)力，使其完成的梁段連成整體。這一施工方式的特點(diǎn)是在橋下無(wú)需搭設(shè)支架，在峽谷和深水條件下施工是最優(yōu)方案，且工序簡(jiǎn)單，使用的施工設(shè)備較少，能夠有效的節(jié)省施工預(yù)算，降低整體造價(jià)。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展趨勢(shì)

(一)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展趨勢(shì)

連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展趨勢(shì)隨著材料性能的改進(jìn)，各種輕質(zhì)高強(qiáng)材料不斷的應(yīng)用到橋梁工程中來(lái)，為連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)一步的發(fā)展提供可能。連續(xù)剛構(gòu)橋正在向以下方向發(fā)展：

1.跨徑可進(jìn)一步增大。目前，隨著東部跨海連江工程的實(shí)施，西部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，中國(guó)修建連續(xù)剛構(gòu)橋的熱潮仍在繼續(xù)，并且隨著施工工藝的改善和設(shè)計(jì)水平的提高，連續(xù)剛構(gòu)橋的跨徑有進(jìn)一步增大的趨勢(shì)。

2.上部結(jié)構(gòu)不斷輕型化。減輕箱梁自重，使上部結(jié)構(gòu)輕型化，從而降低掛籃的要求，減少墩梁的受力，增強(qiáng)跨越能力，節(jié)約材料，這是橋梁發(fā)展的一個(gè)大的趨勢(shì)。其方法主要有采用高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土、高強(qiáng)低松弛鋼鉸線和大噸位錨具等。廣東虎門(mén)輔航道橋就做了有益的嘗試。

3.簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力鋼筋類型。自廣東虎門(mén)輔航道橋后，己有相當(dāng)多的橋粱設(shè)計(jì)者采用豎向預(yù)應(yīng)力和縱向預(yù)應(yīng)力來(lái)克服主拉應(yīng)力，取消彎起束和連續(xù)束，受到了施工單位的歡迎。

4.取消邊跨合龍的落地支架。采用合適的邊、主跨比，在導(dǎo)梁上合龍邊跨，或與引橋的懸臂相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)合龍。在高墩的場(chǎng)合下，取消落地支架有一定的經(jīng)濟(jì)效益，方便施工。

(二)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展特征

1.隨著國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)施工水平的提高，連續(xù)剛構(gòu)與連續(xù)梁的組合體系已被廣泛采用。將墩身高度不是很高的多跨連續(xù)剛構(gòu)橋做成中間一孔(或多孔)墩梁固結(jié)，邊上多孔墩梁鉸結(jié)的連續(xù)鋼構(gòu)與連續(xù)梁的組合體系，可以滿足連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)Χ丈淼娜岫鹊囊蟾撸m應(yīng)溫度引起的變位需要。

2.高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼材、高標(biāo)號(hào)混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力錨固體系的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的跨度不斷增加，自重荷載比例亦明顯增大。隨著高強(qiáng)度材料和大噸位群錨體系的采用，可以有效地減小截面尺寸。

3.體外預(yù)應(yīng)力的推廣和應(yīng)用。采用體外預(yù)應(yīng)力不僅體現(xiàn)在橋梁設(shè)計(jì)施工方面的優(yōu)點(diǎn)，而且在橋梁維護(hù)管理方面也有顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)都積極采用這種方式。結(jié)合具體的施工方法，設(shè)計(jì)可采用體內(nèi)與體外預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的方法，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品更加合理和可靠。

四、存在的問(wèn)題及解決方法

預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)橋的常見(jiàn)問(wèn)題有:跨中下?lián)线^(guò)大、箱梁地板裂縫、腹板斜裂縫、頂板裂縫等。除了以上常見(jiàn)的病害外,還有兩個(gè)小問(wèn)題值得注意：

(一)墩的抗推剛度問(wèn)題

墩的溫度內(nèi)力隨著抗推剛度變小而變小。假使墩身高度不夠,也可采用柔性樁基,降低墩的抗推剛度。

(二)連續(xù)剛構(gòu)總長(zhǎng)引起的溫度內(nèi)力問(wèn)題

溫度內(nèi)力過(guò)大引起的問(wèn)題顯著增多。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可從采用靈活的橋型方面入手，在合適的條件下，可以采用連續(xù)剛構(gòu)與連續(xù)梁橋相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。

[1]葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社，2005

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1985.

方振(1993-)，男，漢，湖北武漢，在讀研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向橋梁與隧道工程。