连续刚构桥面板设计、计算简析

彭邦定，郭云峰，陈 涛

河南省交通科学技术研究院勘察设计所（450000）

连续刚构桥面板设计、计算简析

彭邦定，郭云峰，陈 涛

河南省交通科学技术研究院勘察设计所（450000）

连续刚构桥是在连续梁桥和T型刚构桥基础上发展起来的一种墩梁固结的新型桥梁，能满足特大跨径桥梁的受力要求，因此使其在现代大跨度桥梁结构中处于有利的竞争地位，但在设计、计算过程经常会出现一些问题，从而影响运营。

桥梁工程；连续刚构桥面板；问题与措施

1 连续刚构桥背景

连续刚构桥是在连续梁桥和T型刚构桥基础上发展起来的一种墩梁固结的新型桥梁，既保持了连续梁无伸缩缝，行车平顺的优点，又保持了T型刚构桥不设支座，不需转换体系的优点，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，它利用高墩的柔度来适应结构由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移,能满足特大跨径桥梁的受力要求,因此使其在现代大跨度桥梁结构中处于有利的竞争地位。

但在设计、计算过程中由于出现一些问题，在以后的运营过程中相继出现了种种病害。下面简单列举连续刚构桥梁由于设计原因引起的的典型病害类型及成因,并在此基础上，给出相应的处理措施。

2 工程概述

该项目主桥为76+2-130+76连续刚构,主梁采用单箱单室，支点梁高7.5 m，跨中梁高3.2 m，以2次抛物线变化，为计算箱梁环框的承载能力，取出最薄弱跨中断面1 m长节段进行受力分析。

3 计算有关参数

3.1 主要材料

1）混凝土:主梁采用 C60，容重 26 kN/m3；铺装 C50,容重26 kN/m3。

2）预应力材料:单宽内张拉3φs15.2钢绞线2束，交错单端张拉，张拉控制应力1 395 MPa。

3.2 荷载情况

1）恒载:包括主梁自重、桥面铺装、防撞墙。

2）活载:采用汽超20级，在按布置3车道取最不利值。汽车冲击系数为0.3，偏安全的考虑汽车冲击对正常使用极限状态、构件应力计算产生的影响。

3）温度荷载:整体升降温为±20℃,正温差T1=15.2℃、T2＝5.74℃、T3＝0 ℃,反温差为正温差的-0.5倍。

3.3 荷载取值

桥面板的计算下图所示，取1 m长的梁段进行分析时，荷载P在支承处换算值为:P支=140/2.58=54.26 kN；在跨中段换算值为:P中=140/6.18=22.65 kN。考虑1.3冲击系数后分别为P支=70.54 kN和P中=29.45 kN。从梁肋到板跨中2.05 m段，则按70.54～29.45做线性插值。按悬臂计算时，a=1.8+2C，P=140/(1.8+2C),极限强度验算时候考虑1.3冲击系数后P=182/(1.8+2C),当C≥2.5 m时候，P值尚需放大1.2倍。

4 计算过程

4.1 悬臂工况1

1）组合Ⅰ承载能力极限状态基本组合，验算结构的承载能力强度。

2）组合Ⅱ正常使用极限状态内力短期效应组合。

4.2 悬臂工况2

1）组合Ⅰ承载能力极限状态基本组合，验算结构的承载能力强度。

2）组合Ⅱ正常使用极限状态内力短期效应组合。

4.3 单向板工况1

1）组合Ⅰ承载能力极限状态基本组合，验算结构的承载能力强度。

2）组合Ⅱ正常使用极限状态内力短期效应组合。

4.4 单向板工况2

1）组合Ⅰ承载能力极限状态基本组合，验算结构的承载能力强度。

2）组合Ⅱ正常使用极限状态内力短期效应组合。

4.5 单向板工况3

组合Ⅰ承载能力极限状态基本组合，验算结构的承载能力强度。

5 计算结论

上面只对五种工况进行了计算分析，结果表明结构满足A类构件，极限承载能力稍有不足，但是考虑到顶板配有10根直径16 mm的HRB335钢筋,故认为结构是安全的。

6 设计过程中的问题与处理办法

6.1 连续刚构桥病害及成因分析

目前，大跨径预应力混凝土连续刚构桥出现的病害主要集中在两个方面:一是混凝土开裂，如箱梁竖向开裂、箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝等；另一类是主跨跨中下挠幅度过大。引起这些病害的原因从设计方面因素考虑主要如下。

6.1.1 箱梁开裂

1）腹板斜裂缝问题。2）顶板纵向开裂问题。①主梁顶板在较长悬臂箱梁翼板的根部，恒载、活载产生的负弯矩均较大，顶板跨中的活载正弯矩较大，横向预应力钢绞线布设不可能在悬臂根部布置在顶板上缘而在跨中却布置于顶板下缘；②根据计算分析，连续刚构箱梁在浇筑完一节混凝土后即张拉完该节段桥面横向预应力钢束，由于应力分布和叠加，桥面板中横向预应力分布极不均匀，这也是造成桥面板出现局部纵向开裂的原因之一。3）跨中底板纵向裂缝问题。

6.1.2 跨中下挠

1）对混凝土徐变的影响程度及长期性估计不足。2）预应力度对混凝土徐变的影响。

6.2 处理措施

6.2.1 针对承载能力小足的加固措施

1）通过增大原结构构件截面提高原结构的强度和刚度；2）更换结构构件或新增构件，取代承载能力不足的构件；3）改变原结构的受力体系，降低部分构件的受力；4）对原结构施加外应力，以改变其应力分布，达到提高原结构的强度和刚度。

6.2.2 针对混凝土开裂的加固措施

针对混凝土开裂的加固措施为了约束箱梁裂缝的进一步发展,加强对腹板混凝土的约束,增强腹板抗剪承载能力和刚度，可采取腹板内侧粘贴钢板的措施。对于粘贴钢板需要注意两点:①混凝土表面先要找平处理,表面不平整则无法保证混凝土与钢板紧密粘贴;②粘贴胶质量一定要有保证。