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公路橋梁預應力混凝土蓋梁淺談

  摘要:蓋梁是橋墩頂端的傳力部分,它通過支座承托著上部結構,并將相鄰兩孔橋上的恒載和活載傳到橋墩上,蓋梁設計是橋墩設計中一個很關鍵的部分。本文主要介紹了預應力混凝土蓋梁的設計方法。

  關鍵字:預應力蓋梁、公路橋梁、蓋梁設計,方法探討
  中圖分類號: U448.14 文獻標識碼: A 文章編號:
  引言
  預應力混凝土夠改善結構構件的裂縫和變形的性能。由于預加的應力消除了使用荷載下形成的多數裂縫, 相應的增加了混凝土結構的耐久性, 而且預應力的撓度一般與荷載撓度相反, 因此與普通混凝土結構相比, 其總撓度明顯減小, 同時, 通過控制裂縫, 使混凝土的截面更為有效, 充分利用了混凝土的優點,從而在實際使用中, 就出現了比較大的跨高比梁。公路橋梁處于外露環境,要經受各種自然、人為因素以及車輛荷載等作用,構件一般都較大且重,限于施工場地和吊裝等原因, 大多數公路橋梁采用后張預應力混凝土結構, 其主要形式有板式、梁式以及斜拉橋等。在一些橋面較寬、墩身較高的橋梁中,為了節省墩身及基礎的圬工體積,常常利用挑出的懸臂來縮短墩身橫向的長度。蓋梁長度和寬度視上部結構的形式和尺寸、支座尺寸和布置以及上部構造中主梁的施工吊裝要求等條件而定。
  
  工程實例 隨著交通行業的不斷發展,舊橋的加寬改造不斷的出現在工程建設項目中,某大橋的加寬改造方案是該城市繞城公路改造工程的主要控制點之一。根據建設方的要求,我單位根據對該橋的現有結構使用狀況調查結果,進行了橋長、橋梁結構體系、上部連接、下部加固等多個技術問題的論證,最終確定了設計方案。 原某大橋中心樁號K12+070.005,上部結構為29X30米預應力混凝土簡支空心板,橋梁全長876.0m,交角90度。橋面布置為凈10.75+2X0.5米防撞墻,下部肋板臺,柱式墩,樁基礎。 改造后的此特大橋中心樁號K11+690.42,上部結構為38X30米預應力混凝土簡支箱梁,橋梁全長1146.1m,交角90度。下部肋板臺,柱式墩,樁基礎。 預應力蓋梁的方案選擇:
   由于原橋加長了270米,原橋29號橋臺變成了橋墩,肋板臺身需拆除,針對29號橋墩的處理設計了三個方案進行比選。
   方案一:利用原橋29號橋臺的樁基礎,在原有橋臺承臺上接柱。因原29號橋臺肋板臺身的拆除,原橋29孔上部板梁勢必拆除。考慮到拆除過程中對橫隔板、鉸縫等位置的損壞以及使用年限等因素,本次設計中廢除原29孔空心板,改為預應力混凝土小箱梁。由于新設計的小箱梁梁高自重遠大于原橋,且29號橋墩的柱中心與原肋板橋臺的前排樁基中心相距約10cm,上部結構的恒載基本全部傳至該排樁基礎上(原橋樁徑0.8m),豎向力顯著增加,原橋樁基礎的樁長及配筋已不能滿足新橋的使用要求,故此方案沒有采用。
   方案二:采用不同跨徑上部結構的方式避開原29號橋臺樁基礎。由于考慮工期緊張,且不同的模板將增加工程造價,且需要設置過渡墩,施工繁瑣,故本方案沒有采用。
   方案三:不再利用原橋樁基礎。為避開原29號臺處的基礎影響,設計重新布置了現29號橋墩的樁基位置,將其中一個樁基設置從原橋兩個樁基礎中穿過,并避免蓋梁的懸臂過大。綜合考慮,設置了如下的蓋梁尺寸。由于蓋梁懸臂達到3.91米,使用普通鋼筋混凝土蓋梁則截面高度很大,自重大,配筋率大,不符合美觀、經濟等設計要求,故將29號橋墩蓋梁做成預應力蓋梁,大大降低了蓋梁的設計高度,且減少了普通鋼筋的數量。預應力蓋梁設計時按部分預應力A類構件計算。
  預應力蓋梁的計算是不需要建立全橋模型的,上部梁計算時可以將永久荷載作為均布或集中荷載直接作用于梁體單元上,而預應力蓋梁計算時上部永久荷載是不能直接作用于梁體單元上的。考慮到成橋狀態后,上部結構的荷載將通過支座傳遞到蓋梁上,故在蓋梁設計中,可以將上部梁的計算結果直接應用在蓋梁計算中,即將上部梁計算的支承反力作為集中荷載在施工階段中作用在蓋梁對應梁體支座位置而設立的節點位置上,此支承反力為成橋內力,已經包含了上部梁體自重、永久荷載、收縮、徐變和預應力效應,比較符合成橋使用后的實際情況。


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