装配式预应力混凝土小箱梁特殊设计

刘长春

（武汉市公路勘察设计院 武汉 430015）

装配式预应力混凝土小箱梁施工方法是公路桥梁建设中较普遍的施工方法，在工程中运用比较广泛。尤其是跨铁路的公路工程中，因铁路正常通车需要，满堂支架现浇的施工方法需要铁路中断的时间较长，较难实现；而装配式预应力混凝土小箱梁施工方法，对铁路交通影响小，成本相对较低。另外，装配式预应力混凝土小箱梁，相对于T梁抗扭能力大，横向抗弯刚度大，运输稳定性好，外观简洁，常被城市桥和跨线桥选用［1］。

1 装配式预应力混凝土小箱梁的基本结构型式

（1）结构简支桥面连续。是指箱梁直接预制为简支形式，箱梁架设完毕后，每联中墩纵桥向设双排支座，桥面缝隙通过桥面连续钢筋实现连续。

（2）结构先简支后连续。是指箱梁架设完毕后，通过现浇中墩横梁，并张拉中墩箱梁顶负弯矩钢束、拆除中墩临时支座实现结构由简支到连续的体系转换。

一般地质条件差，沉降不均匀，道路等级低，桥梁跨度少的情况下，多采用简支结构；地质条件好，道路等级高，桥梁跨度多的情况下，多采用连续结构［2］。

2007年12月，人民交通出版社出版了由交通部统一编制的公路桥梁通用图［3］。装配式预应力混凝土小箱梁按照其在桥梁结构中的具体位置可分为边跨中梁、边跨边梁、中跨中梁、中跨边梁4种梁型。在跨径方面，考虑到施工吊装梁重方面的因素，并经过经济比较，跨径宜选择在20～40m之间；在梁高取值方面，20m跨径取1.2，25m跨径取1.4，30m 跨径取1.6，35m 跨径取1.8，40m跨径取2.0m。由于上跨铁路时须考虑安全因素，活载一般提高30%，上述每种跨度的梁高宜增加20cm。在结构尺寸方面，顶板厚度0.18m，中梁宽2.4m，边梁宽2.85m；腹板厚度跨中处0.18m，支点处0.25m，腹板斜率一般取4∶1；底板厚度跨中处0.18m，支点处0.25m，底板宽1.0m。具体结构尺寸见图1。

图1 小箱梁截面常规构造

2 装配式预应力混凝土小箱梁的特殊设计

在实际工程设计中，由于受到桥下净空要求、线路布设等因素的限制，小箱梁的总体布置往往面临着桥梁变宽、曲线段超高、桥梁轴线与墩台斜交等具体问题，为解决这些问题，必须采取一些特殊设计来适应总体布置的要求。

2.1 曲线梁的设计

在曲线段，曲线外侧外凸，曲线内侧内凹，而实际施工中，很难将边梁翼缘做成曲线形状，一般是把曲线外侧边梁翼缘按折线加宽，以便与曲线形状近似吻合。但有时曲线半径较小，曲线外侧边梁翼缘加宽较大，影响结构安全。下面通过一个实桥设计来阐述针对此类问题的解决方案。

例如，某互通上的一条跨铁路匝道桥，圆曲线半径R＝370m，箱梁跨径40m，其跨中矢高达54 cm，如果单纯通过加宽曲线外侧边梁翼缘，会影响结构安全，是不合适的。为此设计时将墩位向曲线外侧偏移27cm，对于曲线外侧边梁，裁剪墩位处箱梁翼缘，并加宽跨中处箱梁翼缘；对于曲线内侧边梁，则采用相反措施，加宽墩位处箱梁翼缘，并裁剪跨中处箱梁翼缘；从而实现与曲线形状近似吻合。具体处理方案见图2。

图2 曲线段小箱梁平面示意图

2.2 桥梁变宽段的设计

在桥面变宽处布置装配式预应力混凝土小箱梁应综合考虑湿接缝宽度问题，正确选择小箱梁的片数。其原则是：每联采用相同片数小箱梁，以便墩顶负弯矩钢束的衔接，同一联采用梯形湿接缝实现变宽；不同联变宽采用梁片数变化实现变宽。但湿接缝宽度宜控制在35～120cm，湿接缝宽度过小不满足梁片间钢筋搭接长度的要求；湿接缝宽度过大不利于翼缘受力，导致运营阶段湿接缝破坏，形成桥面纵缝。

2.3 桥梁曲线超高的处理方法

在曲线上，桥面超高连续变化，如果通过调整箱梁两侧腹板高差，实现箱梁顶面横坡也随超高变化，将给施工带来极大不便，导致施工模板种类增加，从而增加施工成本。

预制箱梁顶面标准横坡一般为2%，桥面铺装厚度一般为10cm。对于非标准横坡，可通过调整盖梁横坡及桥面铺装层厚度，实现桥面超高要求。即保持小箱梁架设后，每片梁中心线处铺装厚度为标准厚度，其他厚度控制在（10±2）cm范围内；桥面铺装层厚度过薄对桥面的整体性不利，过厚会增加局部二期恒载重量，对结构安全不利。因此，梁顶横坡为2%的标准预制梁适用于－4%～4%之间的桥面超高范围内；超过此范围应调整预制小箱梁顶横坡。处理方案见图3。

图3 曲线段小箱梁截面布置图

2.4 斜交桥梁的处理方法

为增加各片小箱梁的横向联系，每孔箱梁跨中增设一道跨中横隔板。但对于斜交桥梁，横隔板采用“斜交正做”还是“斜交斜做”，值得斟酌。

从理论上讲，就传力而言，横隔板采用“斜交正做”较好，作用在主梁上的荷载一般是按照最短路径进行传递的，即横向分配一般是沿着主梁轴线垂直方向传递的［4］。但实际上，对于斜交桥梁，横隔板采用“斜交正做”的方法，必然导致同一孔中横隔板在每一片梁上的位置均不一样，这样，如果横隔板位置控制不准，将导致箱梁架设完毕后，各梁的跨中隔板衔接不顺，甚至错位，横向联系效果较差。交通部颁布最新版的装配式预应力混凝土连续箱梁系列通用图中，横隔板均采用“斜交斜做”的方法。

3 装配式预应力混凝土小箱梁设计注意事项

（1）小箱梁中梁与边梁，箱梁内侧与外侧上倒角宜保持一致，以便于施工时模板的倒用，降低施工成本。

（2）底板外侧应设半径R＝5cm的倒圆角，以利于脱模。

（3）应在顶板翼缘增设滴水槽，以防止流水沿箱梁边缘流入箱梁支座，加速支座老化。

（4）边跨非连续端应增设减振橡胶块，并在梁顶设伸缩缝预留槽。

4 结语

装配式预应力混凝土小箱梁由于施工速度快、不用布置支架，在小跨径的桥梁中具有较大优势，在工程中运用比较广泛。但在装配式预应力混凝土小箱梁设计中，会遇到斜交、曲线加宽及桥面变宽等特殊情况，应结合项目本身实际情况，并考虑施工的便捷性和经济性，合理处理相关问题。

［1］JTG D60－2004公路桥涵设计通用规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTG D62－2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］交通部专家委员会.公路桥梁通用图［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［4］上海市政工程设计研究总院.桥梁工程师设计手册［M］.北京：人民交通出版社，2007.