連續(xù)剛構(gòu)橋面板設(shè)計(jì)、計(jì)算簡析

彭邦定，郭云峰，陳 濤

河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院勘察設(shè)計(jì)所（450000）

連續(xù)剛構(gòu)橋面板設(shè)計(jì)、計(jì)算簡析

彭邦定，郭云峰，陳 濤

河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院勘察設(shè)計(jì)所（450000）

連續(xù)剛構(gòu)橋是在連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種墩梁固結(jié)的新型橋梁，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求，因此使其在現(xiàn)代大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中處于有利的競爭地位，但在設(shè)計(jì)、計(jì)算過程經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，從而影響運(yùn)營。

橋梁工程；連續(xù)剛構(gòu)橋面板；問題與措施

1 連續(xù)剛構(gòu)橋背景

連續(xù)剛構(gòu)橋是在連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種墩梁固結(jié)的新型橋梁，既保持了連續(xù)梁無伸縮縫，行車平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了T型剛構(gòu)橋不設(shè)支座，不需轉(zhuǎn)換體系的優(yōu)點(diǎn)，且有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，它利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、徐變和溫度變化所引起的位移,能滿足特大跨徑橋梁的受力要求,因此使其在現(xiàn)代大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中處于有利的競爭地位。

但在設(shè)計(jì)、計(jì)算過程中由于出現(xiàn)一些問題，在以后的運(yùn)營過程中相繼出現(xiàn)了種種病害。下面簡單列舉連續(xù)剛構(gòu)橋梁由于設(shè)計(jì)原因引起的的典型病害類型及成因,并在此基礎(chǔ)上，給出相應(yīng)的處理措施。

2 工程概述

該項(xiàng)目主橋?yàn)?6+2-130+76連續(xù)剛構(gòu),主梁采用單箱單室，支點(diǎn)梁高7.5 m，跨中梁高3.2 m，以2次拋物線變化，為計(jì)算箱梁環(huán)框的承載能力，取出最薄弱跨中斷面1 m長節(jié)段進(jìn)行受力分析。

3 計(jì)算有關(guān)參數(shù)

3.1 主要材料

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

2）預(yù)應(yīng)力材料:單寬內(nèi)張拉3φs15.2鋼絞線2束，交錯單端張拉，張拉控制應(yīng)力1 395 MPa。

3.2 荷載情況

1）恒載:包括主梁自重、橋面鋪裝、防撞墻。

2）活載:采用汽超20級，在按布置3車道取最不利值。汽車沖擊系數(shù)為0.3，偏安全的考慮汽車沖擊對正常使用極限狀態(tài)、構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算產(chǎn)生的影響。

3）溫度荷載:整體升降溫為±20℃,正溫差T1=15.2℃、T2＝5.74℃、T3＝0 ℃,反溫差為正溫差的-0.5倍。

3.3 荷載取值

橋面板的計(jì)算下圖所示，取1 m長的梁段進(jìn)行分析時，荷載P在支承處換算值為:P支=140/2.58=54.26 kN；在跨中段換算值為:P中=140/6.18=22.65 kN。考慮1.3沖擊系數(shù)后分別為P支=70.54 kN和P中=29.45 kN。從梁肋到板跨中2.05 m段，則按70.54～29.45做線性插值。按懸臂計(jì)算時，a=1.8+2C，P=140/(1.8+2C),極限強(qiáng)度驗(yàn)算時候考慮1.3沖擊系數(shù)后P=182/(1.8+2C),當(dāng)C≥2.5 m時候，P值尚需放大1.2倍。

4 計(jì)算過程

4.1 懸臂工況1

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應(yīng)組合。

4.2 懸臂工況2

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應(yīng)組合。

4.3 單向板工況1

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應(yīng)組合。

4.4 單向板工況2

1）組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)度。

2）組合Ⅱ正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力短期效應(yīng)組合。

4.5 單向板工況3

組合Ⅰ承載能力極限狀態(tài)基本組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載能力強(qiáng)度。

5 計(jì)算結(jié)論

上面只對五種工況進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)滿足A類構(gòu)件，極限承載能力稍有不足，但是考慮到頂板配有10根直徑16 mm的HRB335鋼筋,故認(rèn)為結(jié)構(gòu)是安全的。

6 設(shè)計(jì)過程中的問題與處理辦法

6.1 連續(xù)剛構(gòu)橋病害及成因分析

目前，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋出現(xiàn)的病害主要集中在兩個方面:一是混凝土開裂，如箱梁豎向開裂、箱梁底板縱向開裂、箱梁腹板出現(xiàn)斜裂縫等；另一類是主跨跨中下?lián)戏冗^大。引起這些病害的原因從設(shè)計(jì)方面因素考慮主要如下。

6.1.1 箱梁開裂

1）腹板斜裂縫問題。2）頂板縱向開裂問題。①主梁頂板在較長懸臂箱梁翼板的根部，恒載、活載產(chǎn)生的負(fù)彎矩均較大，頂板跨中的活載正彎矩較大，橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線布設(shè)不可能在懸臂根部布置在頂板上緣而在跨中卻布置于頂板下緣；②根據(jù)計(jì)算分析，連續(xù)剛構(gòu)箱梁在澆筑完一節(jié)混凝土后即張拉完該節(jié)段橋面橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，由于應(yīng)力分布和疊加，橋面板中橫向預(yù)應(yīng)力分布極不均勻，這也是造成橋面板出現(xiàn)局部縱向開裂的原因之一。3）跨中底板縱向裂縫問題。

6.1.2 跨中下?lián)?/h4>

1）對混凝土徐變的影響程度及長期性估計(jì)不足。2）預(yù)應(yīng)力度對混凝土徐變的影響。

6.2 處理措施

6.2.1 針對承載能力小足的加固措施

1）通過增大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度；2）更換結(jié)構(gòu)構(gòu)件或新增構(gòu)件，取代承載能力不足的構(gòu)件；3）改變原結(jié)構(gòu)的受力體系，降低部分構(gòu)件的受力；4）對原結(jié)構(gòu)施加外應(yīng)力，以改變其應(yīng)力分布，達(dá)到提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。

6.2.2 針對混凝土開裂的加固措施

針對混凝土開裂的加固措施為了約束箱梁裂縫的進(jìn)一步發(fā)展,加強(qiáng)對腹板混凝土的約束,增強(qiáng)腹板抗剪承載能力和剛度，可采取腹板內(nèi)側(cè)粘貼鋼板的措施。對于粘貼鋼板需要注意兩點(diǎn):①混凝土表面先要找平處理,表面不平整則無法保證混凝土與鋼板緊密粘貼;②粘貼膠質(zhì)量一定要有保證。