上杭貨場立交橋5×25 m連續梁公路橋設計主要技術概要

武　巍

(西南交通大學土木工程學院，四川成都　610031)

1　主要設計標準

上杭貨場立交橋采用2%單向橫坡，其方向為與鐵路橋斜交的曲線橋梁。產生附加力的因素有三種。

(1)風力：按《公路橋涵設計基本規范》(JTG D60—2004)計算。

(2)溫度荷載：按《公路橋涵設計基本規范》(JTG D60—2004)計算，均勻溫差按升降溫20 ℃，豎向日照溫差計算的溫度基數T1=14 ℃，T2=5.5 ℃。

(3)離心力：按《公路橋涵設計基本規范》(JTG D60—2004)進行計算。

本設計采用懸臂施工連續箱梁橋。箱梁橋常見的截面形式主要有單箱單室、單箱多室、多箱單室、多箱多室或分離箱等，當橋寬在12 m以內時，一般采用單箱單室，預應力混凝土連續梁橋適宜修建跨徑為30～200 m的中等跨徑和大跨徑的橋梁，超過60 m跨徑一般采用變截面梁較為經濟，考慮到計算中的簡便，采用了等截面梁。箱梁的頂、底板承受的荷載包括自重、活載、預應力荷載和施工荷載。箱梁頂、底板的厚度，除了在橋跨方向按照受力要求選定外，還必須考慮結構的構造要求。梁底面的變化規律可采用二次拋物線，圓曲線或折線來表示，在設計中多采用二次拋物線表示。

2　地質情況

2.1　地下水

場地主要含水層為風化基巖的孔隙—裂隙潛水，大氣降水及地表水為其主要補給源。測得地下水初見水位埋深0～15.10 m，穩定水位埋深0～14.80 m(埋深高程603.78～606.24 m)。根據調查，地下水年變化幅度約1.50 m。地層巖性不同，富水性及透水性不一，一般富水性較差，巖層風化后其裂隙大部分被黏性土充填，為弱透水層。

2.2　地表水

本地段未見地表水。

2.3　地下水及對筑路材料的腐蝕性評價

場地及場地內附近無對地下水污染的污染源，根據本場地地下水的水質分析資料，按《巖土工程勘察規范》(GB50021—2001)(2009年版)，地下水類型屬Ca2++Na+-HCO3-型，地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性，環境作用等級為濕潤區Ⅱ類、B型。

3　主要材料

3.1　混凝土

C50混凝土：現澆箱梁；

C40混凝土：橋臺蓋梁、橋墩蓋梁、橋墩立柱、系梁，防撞護欄；

C35混凝土：橋臺臺身、背墻、承臺、擴大基礎、鉆孔灌注樁、臺后搭板；

C15混凝土：墊層。

3.2　鋼材

預應力筋：采用φs15.20高強低松弛鋼絞線，標準強度為fpk=1 860 MPa，鋼絞線符合《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224—2003)中的規定，公稱直徑為15.2 mm，標準抗拉強度為1 860 MPa，彈性模量為1.95×105MPa。鋼絞線所用錨具符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》(GB/T14370—2007)的規定。鋼絞線所用金屬波紋管符合《預應力混凝土用金屬波紋管》(JG225—2007)的規定。

普通鋼筋：采用符合國家標準(GB1499.1—2008)的HPB235級鋼筋及國家標準(GB1499.2—2007)的HRB335級鋼筋。在使用前進行抽檢，必須具有出廠質量證明書及檢驗證明，鋼筋須按不同鋼種、等級、牌號、規格及生產廠家分批驗收，分別堆存，不得混雜，鋼筋的存放必須避免銹蝕和污染。對進口鋼筋，除力學性能應滿足相應國產鋼筋的規定要求外，還應在使用前檢測其含碳量及焊接性能。預埋鋼板和構件采用Q235鋼。

4　結構設計

4.1　橋梁布置

上部結構寬度8.5 m，布置為0.5 m(防撞欄)+0.25 m(考慮曲線加寬)+2×3.5 m(機動車道)+0.25 m(考慮曲線加寬)+0.5 m(防撞欄)。

4.2　上部結構設計

(1)上部結構為縱向一聯(5×25) m連續梁，位于道路中線為緩和曲線及半徑為250 m的圓曲線內，為等截面單箱單室預應力連續箱梁，橫橋向梁底板保持水平。橋梁設計中心線梁高1.4 m，頂板寬8.5 m，底板寬5.0 m，懸臂1.75 m。跨中箱梁腹板寬45 cm寬，支點位置變寬至65 cm，按折線變化；跨中頂板厚28 cm，底板厚22 cm，支點位置頂、底板分別變厚至45 cm、42 cm，按折線變化。

(2)橋梁中心線梁全長為124.84 m，計算跨度為(24.42+3×25+24.42) m，支座中心線至梁端0.50 m，支座橫橋向中心距3.8 m。

(3)本橋位于曲線上，梁體輪廓尺寸均為橋梁中心線的展開尺寸，梁體輪廓、普通鋼筋、預應力鋼束及管道等均以橋梁中心線為基準線，沿徑向依據曲率進行相應的調整，支座亦按照徑向布置。

(4)縱向預應力損失：錨口及喇叭口損失按錨外控制應力的6%計算，管道摩阻系數取0.25，管道偏差系數取0.001 5；松弛損失、收縮徐變及其他各項損失均按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62—2004)計算。錨口及喇叭口損失，管道摩阻系數、管道偏差系數應經現場試驗確定，若與設計偏差較大，應重新進行檢算。

梁部主要計算結果如表1所示。

表1　運營階段控制截面計算結果　MPa

4.3　下部結構設計

采用肋板式橋臺、明挖擴大基礎。1號、3號、4號橋墩為雙柱式橋墩，墩柱截面為方形，截面尺寸為1.05 m×1.05 m。1號、4號橋墩采用墩柱接擴大基礎，3號橋墩基礎采用墩柱接樁形式，基礎采用φ1.2 m鉆孔樁。2號橋墩受上杭專用鐵路股道限界制約，采用蓋梁加獨柱橋墩，墩柱截面為矩形截面，尺寸為1.1 m×2.0 m(縱向×橫向)，基礎采用2.1 m×4.2 m承臺及φ1.2 m鉆孔樁。

5　施工要點及注意事項

有關橋梁的施工工藝及其質量控制，應嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50—2011)、《公路工程質量評定標準》(JTGF80/1—2004)和其他相關技術規范的有關規定執行。

5.1　下部結構施工

施工單位應采用可靠精確的方法對橋基礎中線及各樁位坐標準確放樣。

鉆孔樁成孔后，必須測量孔深、垂直度、孔徑和沉淀層厚度等，確認滿足設計要求后，才能灌注混凝土。灌注混凝土過程中應注意控制成樁鋼筋籠中心位置，加強檢測，防止坍孔、縮徑、混凝土離析和樁偏位。

鉆孔樁的護壁泥漿性能指標應符合《公路橋涵施工技術規范》要求，尤其應注意控制失水率，保證泥皮厚度控制在規范允許的范圍內，以確保樁基承載能力的發揮。

為保證鋼筋保護層厚度尺寸及鋼筋定位的準確性，鋼筋骨架上應事先設置墊塊。蓋梁采用不小于其強度的工字形墊塊，樁柱采用強度為M40的圓餅式滾輪砂漿墊塊。

成孔完畢和清孔后，必須對灌注樁進行質量檢驗，允許偏差如下所述。

孔的中心位置：±5 cm。

成孔孔徑偏差：不小于設計樁徑。

樁的傾斜度：不大于1/100。

嵌巖樁：t≤50 mm。

5.2　上部5×25 m預應力混凝土連續箱梁施工

箱梁放樣時應切實校核箱梁長度，軸線長允許偏差為±5 mm。

預應力的張拉要在箱梁混凝土強度和彈性模量達到設計值的100%以及混凝土齡期不少于10 d才可以進行，且采用張拉噸位與引伸量雙控，以張拉噸位為主，以引伸量作為校核。

箱梁板上面應保持粗糙，橋面鋪裝前視情況進行板面刻槽拉毛處理，以便橋面與箱梁之間有良好的整體作用。

箱梁懸臂應按有關圖紙預埋各種構件。

本橋主橋采用滿堂支架施工，必須確保支架具有足夠的強度、剛度和穩定性。搭設支架前，應對支架基礎進行處理，確保滿足滿堂支架施工要求。為消除支架及基礎承受荷載作用后產生的非彈性變形，在支架搭設完畢后，必須采用砂袋進行預壓處理，預壓荷載不少于箱梁恒載與施工荷載之總和的1.2倍。同時應測量底模各點的沉降量及砂袋卸載后的彈性回縮量，以確定由于施工支架本身變形須設置的底模施工預拱度。施工前施工單位應對支架的剛度和拆除方法做詳盡的設計。

要對全部的支架進行預壓，在支架不均勻沉降小于5 mm的前提下，進行箱梁的澆筑。

嚴格控制各部位截面尺寸，施工誤差控制在施工規范允許的偏差范圍之內。要重視施工觀測和施工控制，按要求做好各施工階段的控制分析和調整。支架施工時，應考慮支架的彈性變形和非彈性變形。

預應力鋼束張拉完后，孔道內應盡早壓漿，并保證壓漿質量。封錨需在管道壓漿后盡快進行。

5.3　附屬設施施工

(1)防撞墻

防撞墻橋上起止點為橋面伸縮縫處，在每跨端頭設接縫，接縫寬度為8 cm，臺后引坡段亦應設置防撞墻，防撞墻應間隔5 m設2 cm斷縫。防撞墻外形必須與道路中心線平行一致，要求尺寸準確，線形和順，外觀不允許有明顯的折角。

(2)伸縮縫

伸縮縫設置在0、5號臺前位置處，防撞墻處各彎起20 cm，注意梁板端頂和臺背預埋筋位置的準確，安裝伸縮縫時根據需要增設短鋼筋，確保型鋼與預埋鋼筋的可靠邊連接。

(3)橋面鋪裝

鋪裝前清理干凈箱梁頂板上表面。

(4)支座

支座安裝前，支撐面應平整清潔。支座安裝高度應符合設計要求，其四角高差不得大于1 mm，且保持支座上、下鋼墊板的水平和清潔。支座墊塊上應按設計位置標出中心線，并復核高程。

6　結束語

根據鋼筋，鋼絲材料的自身及使用環境特點，為保證工程長期安全使用，避免或減少各種損失，對鋼筋的防腐必須高度重視。主要原因包括應力腐蝕和疲勞腐蝕。防止應力腐蝕破裂的主要方法是消除或減少其應力狀況，并且通過改變介質的腐蝕性，如添加緩腐劑，選用耐應力腐蝕的金屬材料。防止疲勞交變應力和腐蝕介質共同產生的腐蝕現象，一般采用對材料表面鍍鋅、涂漆等方法。

基坑開挖不宜間斷。開挖好的基礎應及時進行灌注基礎混泥土施工。避免開挖后的基坑暴露過久，影響基坑的承載力。

在連續梁的對應橋墩處，預留長度為墩柱厚度的梁段，暫不澆筑混凝土而作為臨時工作縫。待梁體混凝土全部澆筑完畢，混凝土強度達到設計強度的90%后，拆除內模，再澆筑工作縫，完成整個梁體的澆筑。橋跨結構合龍溫度應符合圖紙及規范要求。

[1]JTGD60—2004公路橋梁設計通用規范[S]

[2]王慧東.橋梁墩臺與基礎工程[M].北京：中國鐵道出版社，2005

[3]賈金青.橋梁工程設計計算方法及應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2003

[4]JTJ041—2003公路橋涵施工技術規范[S]

[5]趙龍，莊嚴，嚴猛，等.輕軌U形梁支座靜載及疲勞特性研究[J].鐵道標準設計，2012(1)：39-43