【摘要】文章以某城市高架橋大懸臂預應力蓋梁為研究對象，結(jié)合有限元分析軟件，對預應力蓋梁進行計算分析，探討了上部結(jié)構(gòu)為30mT梁、下部結(jié)構(gòu)為雙柱大懸臂預應力蓋梁結(jié)構(gòu)的設計經(jīng)驗、計算方法以及施工過程中需要注意的事項，為以后類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】城市高架橋；大懸臂蓋梁；預應力

【中圖分類號】U445.4" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0136-03

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口增長的同時也加劇了道路交通擁堵。為進一步疏散交通密度，提高運輸效率，采用高架橋的設計優(yōu)勢巨大。此外，為最大限度縮短施工斷流時間，高架橋上部結(jié)構(gòu)通常采用預制梁，相應的下部結(jié)構(gòu)需要設置蓋梁，如果綜合考慮景觀效果和提高橋下空間利用率，通常做法是采用雙柱墩接大懸臂預應力蓋梁方案[1]。本文通過對大懸臂預應力蓋梁進行計算分析，旨在探究設計經(jīng)驗、計算方法以及施工技術(shù)，為以后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

某高速公路抬升改造項目全長約23.6km，采用高架加地面道路形式。高架為雙向八車道設計，設計速度為80km/h，標準斷面寬度為34.5m；地面道路采用雙向六車道設計，設計速度60km/h，標準斷面寬度為53m。高架標準橫斷面，如圖1所示。

經(jīng)過綜合比選，高架橋上部結(jié)構(gòu)采用30m預制T梁，橫向布置15片，主梁間距2.31m，下部結(jié)構(gòu)采用大懸臂預應力蓋梁接雙柱花瓶墩、承臺樁基礎方案。

2 蓋梁構(gòu)造設計

為最大限度利用現(xiàn)有紅線內(nèi)土地，盡可能釋放橋下空間，故采用大懸臂預應力蓋梁方案。蓋梁總長34.45m，懸臂長10.945m，蓋梁端部高度1.5m，漸變至跨中最大高度3.28m，并設置2.5m×0.765m倒角，中部標準高度2.6m，蓋梁寬度2.9m，采用2.0m×2.2m雙柱花瓶墩，基礎采用承臺樁基礎，承臺尺寸為13.0m×8.3m×2.8m，下設8根1.5m樁基礎[2]。橋墩一般構(gòu)造圖如圖2所示。

3 結(jié)構(gòu)建模

大懸臂預應力蓋梁的計算分析采用橋梁博士V4.4建立有限元計算模型，蓋梁采用梁單元模擬，蓋梁與墩柱采用剛臂連接，樁基按照實際土層參數(shù)進行模擬[3]。有限元模型如圖3所示。

將上部結(jié)構(gòu)、二期鋪裝及護欄等荷載簡化為集中力通過支座加載在蓋梁上，汽車荷載為公路 -Ⅰ級，需在蓋梁上建立虛擬橫梁，然后利用橋梁博士橫向車輛荷載分析功能施加在虛擬橫梁上，模擬出車輛行駛過程中蓋梁的實際受力狀態(tài)。

根據(jù)大懸臂預應力蓋梁的受力特點并依據(jù)結(jié)構(gòu)計算進行蓋梁結(jié)構(gòu)預應力設計，蓋梁采用C50混凝土，共配置14根17Φ15.24高強度低松弛鋼絞線，分兩排布置，抗拉強度標準值fpk=1860MPa，張拉控制應力為0.72fpk=1339.2MPa，預應力管道采用預埋塑料波紋管，孔道摩阻系數(shù)為0.17，局部偏差系數(shù)為0.0015，錨固回縮量單端為6mm，考慮到盡可能方便快捷施工，鋼束分兩批對稱張拉，兩端錨固[4]。鋼束布置形式如圖4所示。

大懸臂預應力蓋梁采用支架法現(xiàn)澆施工，具體步驟如下：

（1）搭設支架，綁扎鋼筋后立模后澆筑混凝土。

（2）養(yǎng)護待強度及彈性模量達到90%，且齡期不小于7d，張拉第一批鋼束N1、N2。

（3）架設T梁，兩端對稱架設，由中間到兩側(cè)。

（4）張拉第二批鋼束N1’、N2’。施工橋面鋪裝。安裝護欄及其他附屬設施。

（5）10年收縮徐變。

4 結(jié)構(gòu)受力分析

4.1 承載能力極限狀態(tài)驗算

蓋梁按照預應力A類構(gòu)件進行驗算。在承載能力極限狀態(tài)下，抗彎及抗剪承載力均能滿足規(guī)范要求，如圖5所示。

4.2 正常使用極限狀態(tài)驗算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362―2018）要求，對蓋梁應進行正常使用極限狀態(tài)驗算。包括頻遇組合下正截面抗裂驗算、準永久組合正截面抗裂驗算、使用階段斜截面抗裂驗算、使用階段主壓應力驗算及鋼束應力驗算[5]。驗算結(jié)果表明，蓋梁滿足預應力A類構(gòu)件要求，如圖6―9所示。

4.3 施工階段驗算

30mT梁采用架橋機進行架設，由于架橋機荷載較大，因此模擬架橋機架設梁板的過程并驗算該預應力蓋梁結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

（1）搭設支架，綁扎鋼筋立模后澆筑混凝土；養(yǎng)護待強度及彈性模量達到90%，且齡期不小于7d，張拉第一批鋼束N1、N2（如圖10所示）。

（2）架設T梁，兩端對稱架設，由中間到兩側(cè)（如圖11所示）。

（4）張拉第二批鋼束N1’、N2’（如圖12所示）。

（5）施工橋面鋪裝，安裝護欄及其他附屬設施（如圖13所示）。

4.4 變形分析

在成橋運營階段，大懸臂預應力蓋梁端部最大豎向位移8.11mm，滿足規(guī)范要求值；蓋梁最大轉(zhuǎn)角為0.002rad，遠小于支座轉(zhuǎn)角限值。

5 施工要點

（1）采用滿堂支架法施工，必要時需對支架進行預壓，減少支架非彈性變形影響。

（2）預應力張拉應分批次進行，采用兩端對稱張拉。張拉控制采用應力與伸長量雙控，應力控制為主，伸長量為輔。理論伸長量與實際伸長量誤差控制在±6%。

（3）架橋機荷載較大，架設梁板時，盡量保證由蓋梁端部向中間對稱架設。

6 結(jié)語

通過結(jié)合實際工程案例，對大懸臂預應力蓋梁設計及驗算進行了闡述，計算結(jié)果表明，該高架橋大懸臂預應力蓋梁設計參數(shù)均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全可靠。綜合考慮經(jīng)濟性和最大限度利用橋下凈空等因素并進一步節(jié)省建設用地，橋墩采用大懸臂預應力蓋梁方案對其他工程具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 龔雄峰.超大懸臂雙柱預應力鋼筋混凝土蓋梁力學分析

[J].城市道橋與防洪，2022（12）：93-96.

[2] 徐超.大懸臂預應力混凝土蓋梁的設計與計算[J].科

學技術(shù)創(chuàng)新，2022（13）：145-148.

[3] 賈尕軍.深中通道大懸臂蓋梁施工[J].工程建設與設

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[4]卓衛(wèi)東.分段預制拼裝預應力混凝土蓋梁靜力性能試驗

[J].同濟大學學報，2022（12）：1752-1760.

[5] 張安宇.雙柱花瓶墩預應力蓋梁計算分析[J].城市道橋

與防洪，2023（6）：103-105.

[作者簡介]潘?。?992—），男，湖北黃岡人，研究生，研究方向：橋梁工程勘察設計。