預應力混凝土連續箱梁橋設計與施工探討

衛菊瑞

摘 要：近年來，預應力混凝土連續箱梁橋廣泛應用于高速公路及城市橋梁。預應力混凝土連續箱梁橋對設計、施工的要求均較高，同時對設計與施工工藝的結合也有著較高的要求。該文介紹了預應力混凝土連續箱梁橋的設計基本理論與施工工藝，并結合工程實例做一些探討。

關鍵詞：預應力 混凝土 連續箱梁橋 設計施工

中圖分類號：U448.35 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0042-02

預應力混凝土連續箱梁以變形小、舒適順暢、易養護、結構剛度較好、抗震能力極強等作為其優勢，被極為廣泛地應用于城市橋梁修建以及高速公路建設中。但是，任何一事物都有其兩面性，預應力混凝土連續箱梁橋就對建設設計方案以及施工高標準、高要求。該文介紹了預應力混凝土連續箱梁橋的設計基本理論與施工工藝，并結合工程實例做了一些探討。

1 淺談預應力混凝土連續箱梁橋的設計基本理論

在建設一座任何橋梁之前，建筑工程師首先要對橋位處的地質環境情況、地形及水力水文情況做一個具體的了解。在對橋梁設計的造型結構方面也需要別具匠心，對建橋材料也需要有相關的了解和認識，在開工之前對施工方法有大體的構想，方便日后的靈活應用，圍繞設計、施工、招標、成本管控等工程建設各項環節業務節點優化工作流程。

1.1 橋型布置

平面布置和立面布置是橋梁建設首當其沖的考慮的方面。

（1）平面布置。在建筑工程師對地理地勢環境進行詳盡的了解之后，根據橋梁走向、路線分布做了細致的考量。合理規劃河流和被交線路的夾角，以方便做橋梁布局，一般情況下有正交、斜交、單向曲線和反向曲線4種布置方式。4種方法有難有易，其中最為簡單的就是正交橋梁的構造，在正交橋梁的設計過程中，伸縮縫、墩臺都和主梁的中線呈平行狀態；斜交橋梁相對較難，伸縮縫、墩臺和主粱中線既可以斜交也可以垂直，靈活性強且極易操作，但是在建設過程中考慮的內容較多，比如：橋下泄洪的要求或者是橋梁上、下行車的要求，稍有不慎就會影響日后交通需要。

（2）預應力混凝土連續箱梁橋的立面布置在初步設計和施工圖設計中均占有十分重要的地位，就目前的建設環境來講，橋梁建設隨著時代的發展，從死氣沉沉的建筑風格，開始向時尚、設計、美觀靠攏，建筑不再是單一地滿足人們生活的需要，而是具有了一定的觀賞性，而標新立異的建筑在極具新意的基礎上也增加了建筑施工的難度，立體布置很好地適應了當下建筑環境，對建造出適用、安全、經濟、美觀的橋梁具有極大的幫助，可以更好地對橋跨布置、梁高選擇、下部構造和基礎形式進行考量和比較。

1.2 結構構造

（1）橫截面形式。橋梁的建設要滿足極強的抗彎、抗扭曲的性能，在這一方面我國的表現極為突出，也是目前國內混凝土連續箱粱橋應用最廣、技術最熟練、革新最成功截面形式。

等截面連續箱梁在建設橋梁方面極具優勢，不光構造簡單，施工時也能節約大量的時間，通常情況下跨徑是40～80 m（國外也有達到80跨徑者）；立面布置最為靈活，可以選擇等跨徑也可以選擇不等跨布置，邊跨與中跨的比通常情況下不應該少于0.6，高跨比一般為1/15～1/25；在支架施工以及逐跨架設施工方面都可以廣泛應用。

變截面連續箱粱可以很好地滿足粱內各截面受力要求，通常情況下適合用在大跨徑預應力混凝土連續梁橋上。在建設過程中通常會采用圓弧線、折線以及二次拋物線等，改變橋梁截面的底板、頂板以及腹板的厚度；為了使得橋梁承受住各種負反力，建筑設計師在進行孔徑布置方面，就會相應地改變變截面梁的梁高和跨徑，其中邊孔與中孔跨徑的比通常在0.5～0.8的范圍之內，但是，如果遇到邊跨和中跨的比小于0.3的識貨，就要改變為拉壓式，變截面連續箱梁一般采用懸臂法施工。

（2）橫隔粱設置。箱梁的抗彎和抗扭剛度方面具有極強的優勢，既可以承受壓力也能夠滿足支座布置及承受支座反力，在操作的過程中可以少量設置中橫隔梁，方便增加截面的橫向剛度，改變以往極易畸形的橋面。多箱截面是一種適用性很強的應用模式，它可以增強橋面板和各箱之間的關聯的聯系，可在箱間設置數道橫隔梁。

（3）橫隔粱的尺寸、配筋形式與支承方式有著極為密切的關系。支承和主梁腹板之間位置的變換也會影響到鋼筋的使用，當支承在主梁腹板下面的時候，就要將橫隔梁肋寬度設定為300～500 mm，橫隔梁中只需配置一定數量普通鋼筋，當支承在主梁腹板上面的時候，就應該采用預應力混凝土，橫梁肋寬一般小于800 mm，這樣就能很好地規避橫隔粱內的抗剪、抗彎的風險發生。

2 預應力混凝土連續箱梁橋的施工工藝

預應力混凝土連續箱梁橋的常規施工工藝包括整體現澆施工法、先簡支后連續施工法、懸臂施工法、頂推施工法等，以下簡單地介紹這幾種施工方式。

2.1 整體現澆施工法

整體現澆施工法一般在整體澆注混凝土中應用較為廣泛。操作第一步是支架的搭設，在已經搭設好的支架上安裝模板，通過對鋼筋骨架進行一系列的處理之后（綁扎和安裝的時候要預留好孔道），在現場施加預應力并澆筑混凝土，但是因為操作時候需要大量的模板支架及材料，通常在中小跨徑的橋梁建設或者交通不便的邊遠地區應用。隨著科學技術理念的不斷成熟，設計師們對橋梁結構形式有了新的考量，隨即出現的就是一些變寬的異形橋和彎橋等，這些橋往往使用復雜的混凝土結構，極大地增加了施工難度。又因為近年來對臨時鋼構件和萬能桿件系統的批量應用，為了追求短工時、易操作、低費用、施工方便，在其他施工方法都比較困難或經過比較施工方便、費用較低時也通常會在中、大跨徑橋梁中采用這一施工法——滿堂支架施工法。

2.2 先簡支后連續施工法

先簡支后連續施工法將以往的技術革新進行融匯貫通，逐漸形成體系，操作過程中一邊完成橋簡支梁的施工方法在預制場進行梁體預制，一邊進行正彎矩區預應力體系的施工，兩步雙管齊下。此時簡支梁就可以進行下一步的安裝工作，以方便后續一聯所有梁體聯接形成一體，同時在負彎矩區預留孔道內穿入預應力束，澆灌梁端橫梁和濕接縫使其形成整體，隨后進行負彎矩區預應力束施工形成連續體系。endprint

2.3 懸臂施工法

懸臂施工法通常有兩種表現形式：一種為懸臂澆筑法；另一種為懸臂拼裝法。如果施工者在橋墩兩側對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力筋，移動機具、模板繼續施工，這就是懸臂澆筑法。反之，懸臂拼裝法以預制節段塊件的安裝為主，從橋墩的兩個側面依次對稱安裝節段，不斷地增加懸臂的長度知道合攏為止。

2.4 頂推施工法

頂推法往往應用在預應力鋼筋混凝土等截面連續梁橋和斜拉橋梁的橋梁建設中。首先將梁體在橋頭逐段澆筑和拼裝，用千斤頂縱向頂推，借助滑動力使橋梁的梁體通過各個墩頂就位到面的施工方法。

3 預應力混凝土連續箱梁橋的設計與施工應用

在下文中，筆者將結合當下施工實例，具體分析一下在工程實際上的應用中該如何對預應力混凝土連續箱梁橋進行設計與施工方面的操作。

3.1 工程概況

某跨越河流橋梁全長636.2 m，橋梁與航道交叉角度為65°，與橋下被交路的交叉角度為49°。全橋跨徑組成為：4×30+4×30+（65+110+65）+5×30 m。其中第三聯跨越航道，第四聯跨越被交路，主橋采用變截面連續箱梁，引橋采用30 m跨徑預應力混凝土連續箱梁。

3.2 主橋的設計與施工

（1）結構設計。主橋上部為（65+110+65）m預應力混凝土變截面連續箱梁，使用單箱雙室截面。箱梁高度從跨中到距主墩中心處按二次拋物線變化為6.5 m。主橋箱梁在墩頂0號塊處設置厚度為3.0 m的橫梁，邊跨端部設厚度為1.5 m的橫梁。箱梁在平曲線直線段橫橋向底板保持水平，頂板2%的雙向橫坡，通過外側腹板和中腹板高度來設置。箱梁在平曲線曲線段保持邊腹板外側梁高一致，橫坡變化通過中腹板及梁底橫坡來設置。

箱梁頂板的厚度是0.25 m；底板厚度由跨中的0.25 m按二次拋物線變化至距0號塊中心線3.5 m處的0.67 m；腹板厚度5號塊及以前為0.8 m，8號塊及以后是0.5 m，在6-7號塊范圍內由0.8m按直線變化到0.5 m。為改善箱梁根部截面受力，在0號塊兩端附近的截面頂、底板局部加厚。

（2）施工方法。主橋連續箱梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，各單“T”箱梁0、1號塊采用在支架上現澆外，其余分為13對梁段，均采用對稱平衡懸臂逐段澆筑法施工。懸臂澆筑梁段中最大重量為1 815 kN，掛籃自重及施工機具重量按800 kN考慮，中跨合攏段施工吊架自重及施工機具重量按400 kN考慮。

3.3 引橋的設計與施工

（1）結構設計。引橋采用30 m跨徑預應力混凝土等截面連續梁，采用縱向和橫向雙向預應力體系，單幅橋布置。箱梁頂板寬15.5 m，底板寬6.30 m，兩側翼緣懸臂長度3.95 m，梁高1.7 m，單箱雙室；箱梁腹板厚水平0.40 m，在橫隔梁處漸變至0.70 m；箱梁頂底板厚0.25 m，頂板根部厚0.40 m，底板根部0.45 m；中橫隔梁寬2.0 m，端橫隔梁寬1.2 m。引橋縱向預應力采用15Φs15.2和9Φs15.2兩種規格的鋼鉸線束，OVM錨固體系。

（2）施工方法。引橋箱梁整體現澆施工法，支架采用滿堂門式支架，門式支架縱橫間距為1.0 m，其基礎采用50 cm厚5%灰土+15 cm厚C25混凝土整板基礎，門架上安裝可調式托架分配槽鋼，上鋪定型鋼模。

4 結語

總之，設計決定施工，一座橋梁的成功與否首先取決于設計是否合理。隨著技術水平的不斷進步，筆者相信，我們的橋梁建設理念會得到不斷更新，以提高施工質量為目標，節約經濟成本，避免人力與物力的浪費，最終促進施工更方便，達到結構經濟性的目的。

參考文獻

[1] 唐登波，李田田.淺談預應力混凝土連續箱梁橋設計與施工[J].企業技術開發，2009（4）：67-69.endprint