浅谈先简支后结构连续梁桥设计技术要求

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　　摘要：随着国家经济建设发展需要，交通仍将是今后重点基础建设的对象。作为陆路交通咽喉的桥梁工程始终是人们研究的重点。先简支后结构连续梁桥是指先通过简支方式进行架设，然后将各梁在墩顶处实施结构连续的梁桥，本文提出了先简支后结构连续梁桥的设计技术要求。
　　关键词：桥梁；结构；设计
　　先简支后结构连续梁桥是指先通过简支方式进行架设，然后将各梁在墩顶处实施结构连续的梁桥．先简支后结构连续在使用中属于连续受力体系，所以，在受力性能和行车舒适性方面比先简支后桥面连续梁桥更优越，同时，因无伸缩缝(梁端除外)，也就不存在伸缩缝易损坏、难维护的问题
　　1、设计思路
　　①墩项单支座单横梁先简支后结构连续梁桥
　　以简支梁桥为基础，针对成桥状态的先简支后结构连续梁桥墩项区段将承受负弯矩，在对简支梁在负弯矩区段的构造做必要的改进后，通过墩顶现浇梁湿接头，同时现浇用以嵌固简支梁的墩项钢筋混凝土横梁，并在负弯矩区段翼板内施加预应力或直接借助连接相临跨简支梁伸出的普通钢筋而形成。简支梁桥的支座作为临时支座，连续实现后拆除临时支座，将临时支座反力转换至永久支座。
　　②墩顶双支座单横梁先简支后结构连续梁桥
　　以简支梁桥为基础，针对成桥状态的先简支后结构连续梁桥墩顶区段将承受负弯矩，在对简支梁在负弯矩区段的构造做必要的改进后，通过墩顶现浇梁湿接头，同时现浇用以嵌固简支梁的墩顶钢筋混凝土横梁，并在负弯矩区段翼板内施加预应力或直接借助连接相临跨简支梁伸出的普通钢筋而形成。简支梁桥的支座即为永久支座。
　　③墩顶双支座双横梁先简支后结构连续梁桥
　　以简支梁桥为基础，针对成桥状态的先简支后结构连续梁桥墩顶区段将承受负弯矩，在对简支梁在负弯矩区段的构造做必要的改进后，通过在墩顶现浇T梁端横隔板湿接头和相临跨简支梁翼板和腹板湿接头，并在负弯矩区段翼板内施加预应力而形成。简支梁桥的支座即为永久支座。
　　2、简支梁构造改进
　　简支梁是先简支后结构连续梁桥的基础。由于先简支后结构连续梁桥在服役
　　期的受力行为与简支梁相差甚远，所以，需要对普通简支梁构造进行改进后方能
　　用于先简支后结构连续梁桥．
　　①墩顶单支座单横梁先简支后结构连续T梁桥
　　1) 以简支T梁为基础，将中墩处端横隔板底缘改为与T梁底缘齐平，以便于
　　墩顶钢筋混凝土横梁浇筑和有利于其对T梁的嵌固作用。
　　2)将T梁梁肋在横隔板外的伸出长度最少增至25cm，以便于墩顶钢筋混凝土
　　横梁对T梁起嵌固作用。
　　3)在端横隔板靠墩侧伸出钢筋，并在伸出横隔板的T梁梁肋内预埋向两侧伸
　　出的钢筋，使其与墩顶钢筋混凝土横梁的其他钢筋连接，增强T梁与墩顶钢筋混
　　凝土横梁的整体性。
　　4)二次预应力如果未锚于T梁中横隔板处，应在锚固处增设部分横隔板(即
　　矮横隔板)，以便改善锚固区域结构受力。
　　5)将负弯矩区段的普通T梁翼板增厚3～5cm，以便于预应力管道设置和改善
　　该区域结构受力，有利于预应力体系的耐久性．
　　6)T梁翼板、梁肋端面伸出足够的连接钢筋。
　　②墩顶双支座单横梁先简支后结构连续T梁桥
　　1)以简支T梁为基础，将中墩处端横隔板底缘改为与T梁底缘齐平，以便于
　　墩顶钢筋混凝土横梁浇筑和有利于其对T梁的嵌固作用。
　　2)将T梁腹板在横隔板的伸出长度最少增至15cm，以便于T梁与墩顶钢筋混
　　凝土横梁形成整体。
　　3)在端横隔板靠墩侧伸出钢筋，增强T梁与墩顶钢筋混凝土横梁的整体性。
　　4)二次预应力如果未锚于T梁中横隔板处，应在锚固处增设部分横隔板(即
　　矮横隔板)，以便改善锚固区域结构受力．
　　5)将负弯矩区段的普通T梁翼板增厚3～5cm，以便于预应力管道设置和改善
　　该区域结构受力，有利于预应力体系的耐久性．
　　6)T梁翼板、梁肋端面伸出足够的连接钢筋。
　　③墩顶双支座双横梁先简支后结构连续T梁桥
　　1)以简支T梁为基础，将中墩处端横隔板厚度增至40cm,并使端横隔板底缘
　　与T梁底缘齐平，以利于其整体性．
　　2)简支T梁端部150～200cm范围，梁肋宽度增至至少50cm。
　　3)T梁腹板伸出支座中线至少30cm，确保支承的可靠性．
　　4)墩顶两端横隔板间的T梁翼板采用等厚结构，厚度增至20cm．
　　5)二次预应力如果未锚于T梁中横隔板处，应在锚固处增设部分横隔板(即
　　矮横隔板)，以便改善锚固区域结构受力。
　　6)将负弯矩区段的普通T梁翼板增厚3～5cm，以便于预应力管道设置和改善
　　该区域结构受力，有利于预应力体系的耐久性．
　　7)T梁翼板、梁肋端面伸出足够的连接钢筋。
　　3、总体设计
　　①先简支后结构连续梁每联跨数一般不超过5跨。
　　②当桥梁跨径达到30米，桥梁纵坡达到2．5％，且墩高在15米以上，或其他
　　墩梁刚度比适合墩梁固接时，原则上均采用先简支后刚构连续梁桥，以便减少支
　　座维护、更换等工作。
　　③对于20米以下跨径桥梁，原则上均采用先简支后桥面连续梁桥；对于20
　　米以上跨径桥梁，墩顶连续和墩梁固接应采用预应力构造，对于20米左右跨径桥
　　梁，可以采用以预应力空心板为基础的钢筋混凝土结构连续设计，但应严格限制
　　裂缝宽度。
　　④支承方式设计
　　1)双支座先简支后结构连续梁桥支座受力不均、可能出现一排支座脱空频繁
　　出现，支座容易疲劳，影响使用寿命；另外，一排支座脱空还会导致桥墩偏心受
　　压负担增大，对桥墩受力不利。另一方面，双支座先简支后结构连续梁桥支座支
　　承于预制T梁混凝土结构上，即使墩顶梁端湿接头混凝土施工以及墩顶二次预应
　　力建立不可靠，导致“连续”失效，一般不至于危机桥梁结构安全(落梁)。同时，
　　双支座简支结构连续梁桥施工工序简单，特别是避免了支座转换，极大的方便了
　　施工。
　　2)单支座简支结构连续梁桥受力体系及力学行为明确，设计不可预见的不利
　　因素少，理应具有更高的可靠性和耐久性。但单支座先简支后结构连续梁桥支座
　　支承于墩顶梁端湿接头混凝土结构上，新老混凝土接缝正处于剪力主梁最大的部
　　位，如果墩顶梁端湿接头混凝土施工以及墩顶二次预应力建立不可靠，可能导致
　　“连续”失效，进而危机桥梁结构安全(落梁)。
　　3)鉴于目前墩顶梁端湿接头混凝土施工以及墩顶二次预应力建立质量保证度不高，采用双支座简支结构连续梁桥不失为避免出现桥梁结构安全(落梁)的一
　　种措施，但鉴于双支座简支结构连续梁桥支座受力不均，可能出现一排支座脱空，
　　从而导致桥墩偏心受压(负担增大)的问题的存在，设计中必须考虑支座受力不
　　均、支座受力变化幅度大对支座耐久性以及桥墩受力的影响。
　　4)按照上述简支梁构造改进措施，只要墩顶现浇横梁足够强大，预制梁嵌入墩顶现浇横梁在25cm以上，墩顶现浇横梁钢筋构造合理，并与预制梁(板)各种伸出钢筋形成整体，墩顶连续施工(钢筋混凝土、二次预应力体系)质量得到保证，采用单支座先简支后结构连续梁桥是合理的。
　　5)单支座先简支后结构连续梁桥具有墩项单、双横梁之分。从连接可靠、结
　　构耐久、适应曲线桥梁受力需要考虑，宜采用单横梁方式。
　　⑤先简支后结构连续梁桥，必须考虑施工中体系(或支座)转换、各工序下混凝土龄期的不同，并对各施工步骤中结构的安全提供设计保证。设计考虑的施
　　工工序、流程如下：T梁预制→分批张拉T梁内抵抗正弯矩的预应力钢束(一期束)
　　→T梁安装并连接T梁横隔板→现浇墩顶湿接头或墩梁固接混凝土→体系(或支座)转换→张拉抵抗负弯矩的预应力钢束(二期束) →T梁翼板间现浇带混凝土浇筑→二期恒载施加→成桥。

　　⑥必须根据成桥目标，按照施工过程进行正装、到装结构分析，给出各主要
　　工况下梁、板体及墩顶连续构造的状态参数(几何等)，以便于施工过程控制。设
　　计要求的参数包括：
　　1)T梁预制预拱度：根据正装、到装结构分析得出．成桥时应具有适应连续
　　梁后期下挠的预拱度。
　　2)预制T梁存放时间；2个月。
　　3)墩顶湿接头浇筑及体系转换实施时间：1个月。
　　墩顶湿接头实施温度：一天中温度最低且变化最小的时段。
　　4)二期恒载施加时间：1个月。
　　5)二次预应力张拉时间：最好在T梁翼板问现浇带或空心板企口混凝土浇筑
　　前进行。纵向张拉顺序按照结构分析结构确定，一般采用间隔式张拉。
　　6)二次预应力张拉时混凝土强度：主梁100％，墩项湿接头、T梁横隔板等
　　85％。
　　7)墩顶湿接头混凝土品质要求：高强度、低收缩、高韧性。其中，3天基长
　　下，标养60天的收缩量控制在350以内。
　　⑦先简支后结构连续梁桥设计中应充分考虑混凝土收缩徐变、温度变化以及
　　基础不均匀沉降的影响，其中，先简支后结构连续梁桥需考虑支座更换引起的“强
　　迫”位移对结构的影响。一般情况下，先简支后结构连续梁桥对中墩考虑O．8～
　　1．2cm的支座强迫位移进行结构分析．
　　⑧鉴于简支梁吊装能力一般不存在困难，同时，二次浇筑结构性桥面铺装层
　　的质量控制困难，原则上不采用主梁二次浇筑成型的设计方案。
　　⑨基本梁一律采用一次预制成型，裸梁上现浇的混凝土层仅起调平作用，不
　　作为结构性混凝土层(不考虑参与主梁受力)，其厚度在8cm以上。当现浇调平层
　　小于6cm时，设置钢筋网后将可能起到反作用，宜采用柔性纤维混凝土．
　　⑩简支T梁翼板横坡应设计为与桥梁横坡一致，即使在湾道上也应如此，以
　　便桥梁空间几何状态控制。
　　4、墩顶湿接头构造设计
　　①对于单横梁单、双支座先简支后结构连续梁桥，在上述简支梁构造改进基
　　础上，将新浇钢筋混凝土墩顶横梁设计为与简支梁形成整体，并对简支梁起嵌固
　　作用。构造上，墩顶横梁与简支梁同高，以端横隔板为侧模。设置由顺盖梁方向
　　的横梁主要纵向受力钢筋(骨架)、简支梁纵向受力钢筋和足够的箍筋形成的普通
　　钢筋体系，设置由上缘纵向抵抗负弯矩预应力钢筋以及可能因支座沉降需要的下
　　缘纵向预应力钢筋形成的预应力体系。
　　②对于双横梁双支座简支结构连续梁桥，在上述简支梁构造改进基础上，设
　　计强大的端横梁将多片简支梁形成整体。构造上，端横梁高度与简支梁同高，设
　　置由顺盖梁方向的横梁主要纵向受力钢筋(骨架)、简支梁梁肋、翼板纵向受力钢
　　筋和足够的箍筋形成的普通钢筋体系，设置由上缘纵向抵抗负弯矩预应力钢筋以
　　及可能因支座沉降需要的下缘纵向预应力钢筋形成的预应力体系．
　　5、二次预应力体系设计
　　①预应力根据负弯矩分布情况分散锚固，锚固点之间距离不小于2米。
　　②锚固点设在裸梁面上时，施工方便，但锚固齿板尺寸较小，需要精细施工，
　　否则，容易引起锚固齿板高度等几何尺寸超限，影响后续施工质量，容易出现锚
　　固齿板整体性差，危及预应力锚固效果．
　　③锚固点设在裸梁面下时，施工较复杂，但由于锚固齿板与梁体为一体，在
　　整体模板下，锚固齿板施工质量以及预应力锚固效果容易得到保证。
　　④从保证二次预应力体系建立精度、可靠性和耐久性考虑，原则上应采用裸
　　梁面下锚固方式。考虑到上述对简支梁翼板、顶板已做厚度增厚的改进，也可以
　　采用在翼板、顶板开部分(不穿透)槽口的方式进行锚固。槽口下应设有临时排
　　水孔。
　　⑤对于靠近梁肋的预应力柬宜采用塑料园波纹管成孔，以便确保成孔和压浆
　　质量。对于其他在考虑翼板、顶板增厚后仍因尺寸原因不能采用园波纹管成孔的，
　　应采用塑料扁波纹管成孔，同时塑料扁波纹管的净空高度应在3cm左右，以保证
　　压浆质量。
　　⑥压浆宜采用真空压浆。

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