预应力混凝土刚构桥梁设计要点分析

李 戈

(铜仁市公路勘察设计院)

1 桥位概况

桥梁跨越铜仁市锦江。桥位处为九龙洞风景区。锦江为长江水系沅江左岸的一级支流。枯水时河面宽度约170 m，最大水深11 m，流量120 m3/s。五年一遇洪水位与枯水位相差2.83 m，河面宽达到200 m。主河床表层为0 ～1.3 m 厚的淤泥和厚度约1.6 m 砂夹卵石层，以下为中风化钙质粉砂质泥岩，其饱和单轴抗压强度标准值frk=17.6 MPa，承载力基本容许值［fao］=1 500 kPa。本工程主要采用圆柱式桥墩。

2 主要技术指标

(1)设计核载:公路－Ⅱ级;人群核－2.8 kN/m2;(2)桥面净宽:净6.5 m+2 ×1.0 m(人行道)+2 ×0.25(栏杆)，全宽9.0 m;(3)设计洪水频率:1/100;(4)设计使用年限:100年(主体结构);(5)抗震设防烈度:Ⅵ度;(6)桥头引道:单车道四级;(7)设计速度:20 km/h;(8)通航等级:Ⅵ(2)级双向通航。

3 设计要点

3.1 总体布置

上部为50 +90 +50 m 预应力混凝土连续刚构。0#桥台为重力式U 形桥台、承台桩基础;3#桥台为实体桥台、桩基础;1、2#桥墩为双排双柱式桥墩，墩柱与主梁固结。

3.1.1 桥梁线形

(1)桥面纵坡:+0.3%;(2)桥面横坡:双向1.5%;(3)平面线形:位于直线段上。

3.1.2 特征高程

(1)桥位处1/100 设计洪水位高程:237.230 m;(2)桥面高程受两岸道路高程限制:设计高程为244.165 ～244.766 m;(3)通航净空:Ⅵ(2)级航道，最高通航水位235.13 m，双向通航净宽40 m。

3.2 下部构造

1、2#桥墩为双排双柱式桥墩与主梁固结，桥墩墩柱及桩基直径均为1.6 m。桥墩桩基采用栈桥施工方案，并配合型钢加固支撑等辅助施工方式形成桩基施工平台。

0#桥台为重力式U 形桥台、承台桩基础，承台厚2.0 m，桩基直径为1.6 m。桥台尾设搭板过渡。

3#桥台为实体桥台，承台桩基础，承台厚2.0 m，桩基直径1.6 m。

3.3 上部构造

3.3.1 箱梁

桥梁1#、2#桥墩每个“T”构纵向对称划分为12 个对称梁段，边跨主梁现浇段长3.92 m，边、中合拢段长度均为2 m。梁段数×梁段长度从根部至跨中分别为10 m(0#～1#梁段)、3 ×3m、4 ×3.5 m、4 ×4 m、2 m(合拢段)，悬臂累计总长41.5 m。悬臂浇筑梁段均采用挂篮悬臂浇筑，悬臂浇筑梁段最大重量为92.3 t(2#梁段)，挂篮设计自重应不大于40 t(包括全部施工荷载)。全桥共有3 个合拢段，合拢段长度均为2 m(采用型钢作合拢段劲性骨架)。

(1)箱梁宽:箱顶宽9 m，底宽4.5 m，顶板两侧悬臂长度各2.25 m。

(2)箱梁高度及梁底变化曲线:箱梁高度(中线处顶底板之间的高度)为5.6 m，现浇段和合拢段梁高均为2.1 m，悬臂浇筑的梁高梁底下缘按1.8 次方抛物线变化。

(3)顶板厚度:除0#梁段为50 cm 外，其余为28 cm。箱梁顶面设双向1.5%的横坡。

(4)箱梁底板厚度:0#梁段箱梁底板厚140 cm，合拢段及现浇段底板厚32 cm，根部至合拢段按1.8 次方抛物线由57 cm 渐变至32 cm。为保持箱内干燥，在箱梁根部区段底板上设泄水孔(兼通气孔)，并在孔洞上设置钢丝网，以避免杂物堵塞。

(5)箱梁腹板厚度:0 ～8#梁段腹板厚70 cm，9#梁段腹板厚由70 cm 渐变至50 cm，10#梁段～12#梁段腹板厚均为50 cm，合拢段～现浇段腹板由50 渐变至100 cm。每个梁段的腹板上均设置抗剪齿口。腹板预留直径为10 cm 的通风散热孔，孔洞处设置钢丝网防止飞禽进入，污染箱梁内环境。通风孔若与预应力管道或普通钢筋冲突时，可适当调整通风孔位置。

(6)横隔板:0#块设置两道横隔板，每道厚0.8 m，边跨端支点处横隔板厚度1.92 m，横隔板均设置人洞。

(7)加劲矮横肋:在中跨合拢段附近的箱梁底板设置加劲矮横肋，矮肋厚0.35 m，高0.5 m;共设置8 道。

3.3.2 预应力钢束

(1)纵向预应力束

纵向预应力钢束共有悬臂浇筑腹板下弯束、悬臂浇筑顶板束、中跨底板束、边跨底板束、中跨合拢束、边跨合拢束、顶板悬浇预备束、边跨底板预备束和中跨底板预备束九种，均采用两端对称张拉。悬臂浇筑腹板下弯束、边跨合拢束和边跨底板预备束采用13φs15.2 钢绞线束，其余钢束采用15φs15.2 钢绞线束。各组钢束设计张拉控制力详见有关设计图。施工备用束和永久备用束均应正常安装。施工备用束供施工临时备用，在T 构施工完成后如无异常情况则灌浆封闭;在中跨底板设置的永久备用束在施工结束后不进行灌浆，仅将端部锚头用防腐油脂封堵，作为后期维护备用束。

(2)竖向预应力钢筋

竖向预应力钢筋采用标准强度785 MPa，直径为32 mm的JL32 精轧螺纹粗钢筋和与其相配套的YGM－32 型锚具。

(3)横向预应力束

0#梁段横隔板横向预应力钢筋采用标准强度为785 MPa，直径为32 mm 的JL32 精轧螺纹粗钢筋和与其相配套的YGM－32 型锚具。

(4)预应力张拉顺序

0 ～1#梁段必须待混凝土立方体强度及弹性模量达到设计强度的100%且龄期不小于7 ～10 d 后，方可张拉纵向、竖向预应力筋，并在灌浆达到设计强度后再拼装挂篮。

箱梁分节段悬臂施工时，必须待箱梁混凝土强度及弹性模量达到设计混凝土强度等级的90%且龄期不小于7 d 后，箱梁两腹板对称张拉各块件中对应的纵向钢束并灌浆锚固，再按设计的滞后张拉要求张拉横向预应力和竖向预应力，并灌浆。滞后长度约为梁段长度的1/3。但合拢段完成后，应与其左右相邻的半个梁段同时张拉横、竖向预应力筋。

竖向预应力钢筋张拉程序:本梁段纵向钢束张拉完成后，张拉靠主墩一侧本梁段约2/3 数量竖向预应力钢筋;剩余1/3 竖向预应力钢筋则与下一梁段的2/3 竖向预应力钢筋一批张拉。每一批竖向预应力钢筋张拉完成7 ～14 d 后，进行二次张拉，锚固后灌浆。其他梁段，以此类推。

边跨、中跨合拢时，先安装劲性骨架，再浇注合拢段混凝土，混凝土立方体强度及弹性模量达到设计强度的90%且混凝土养护龄期不小于7 d 后，张拉钢束并锚固灌浆。

0 ～1#梁段预应力束张拉程序为:先张拉竖向束至50%设计吨位，再张拉横向束到设计吨位，然后张拉纵向钢束到设计吨位，最后再将竖向钢束张拉到设计吨位。

3.4 桥面系及附属设施

桥面铺装为复合式桥面铺装:面层为4 cm 厚中粒式沥青混凝土+4 cmAC－13 细粒式沥青混凝土;铺装底层为7 cmC55聚丙烯纤维钢筋混凝土，中间设PB(Ⅰ)防水层。

［1］魏华，方健，侯小强.V 形墩及双薄壁墩连续刚构桥设计的探讨［J］.结构工程师，2006，(2):56－57.

［2］金大勇，陈金刚，邓关彩.预应力混凝土连续刚构桥设计特点［J］.城市道桥与防洪，2006，(3):34－35.

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