市政預應力混凝土連續箱梁橋設計探析

張毅

（中國華西工程設計建設有限公司貴州公司 貴州貴陽 550000）

1 引言

預應力混凝土連續箱梁的結構整體性性良好，抗扭轉能力大，耐久性強，施工工藝成熟，而得到廣泛應用。而在具體的應用中，同樣需要受許多因素的影響導致橋梁工程出現病害，進而影響橋梁工程結構強度、耐久性以及安全性。對此，應做好預應力混凝土連續箱梁設計，提高橋梁工程建設質量和使用性能，以確保橋梁工程使用壽命。

2 橋梁工程設計原則

在市政橋梁工程設計過程中，應該堅持以下原則：①充分保證橋型與周邊環境相適應，并考慮橋梁工程美學設計要求。②選擇結構合理的橋梁結構，保證結構尺寸、剛度和質量，避免因橋型布置給橋梁工程造成危害。③綜合考慮橋梁工程建設區域地質地形條件、項目建設技術標準等因素，采用結構成熟、技術先進、施工方式便捷、養護管理簡單的橋梁構件，提升橋梁工程的安全性和經濟性。④在跨線橋工程設計中，在滿足橋下通行條件的基礎上，在橋孔布置方面，需要綜合考慮橋孔周邊構造物，嚴格控制構造物之間的距離和作業面，保證施工便捷。⑤滿足相應地質條件下橋梁施工完成后的沉降控制標準。

3 工程概況

遵義市長大（長沙路、大連路連接口）立交工程，大連路主線采用高架橋形式跨越長沙路，其高架橋橋跨布置為（35+35+60+35）m+（4×35）m兩聯預應力混凝土連續箱梁，橋梁全長315m，橋面寬16.5m。橋梁起點樁號為K0+383.000、終點樁號為K0+698.000。橋梁下部兩側橋臺均采用重力式U型橋臺，基礎為承臺樁基礎，橋墩為雙柱式墩，基礎為承臺樁基礎，樁基均為機械成孔灌注樁。全橋主梁均為滿堂支架現澆施工。

4 預應力混凝土連續箱梁橋設計

4.1 橋型選擇

本橋位于東聯線與長沙路交叉口，周邊建筑物林立，不應選擇苜蓿葉式等占地很大的立交型式，受此控制，擬采用東聯線設跨線橋，轉向車流由橋下的平交層實現的橋型。由于橋下有轉向需求，故在橋跨布置時，采用中跨較大的60m，加以兩側35m的邊跨，由橋梁凈空高差要求，兩側加設引橋，故橋梁跨徑采用（35+35+60+35）m+（4×35）m 兩聯，橋梁含橋臺全長315m。

橋面寬度：0.5m（防撞護欄）+7.5m（車行道）+0.5m（分隔帶）+7.5m（車行道）+0.5m（防撞護欄）=16.5m，雙向四車道。東聯線寬度受限，本跨線橋盡量壓縮寬度，如中分帶寬度采用0.5m，兩側防撞護欄采用0.5m。盡量的壓縮橋寬以得到橋下輔道有7.5m雙車道布置，而人行道僅3m，雖很窄，但也還滿足規范一般值的要求，路基寬37.5m=3m人+7.5m輔+16.5m橋+7.5m輔+3m人。

縱坡設計方面，本橋為城市橋梁，既要橋梁影響范圍較小，長度不宜過長，又要滿足橋梁縱坡不宜過大的需求，按本橋所在道路的設計速度40km/h，取橋梁最大縱坡的一般值6%。

4.2 上部構造箱梁設計

（1）材料：第一聯箱梁采用C55混凝土現澆；第二聯箱梁采用C50現澆現澆。

（2）箱梁構造：結合為使邊跨支點不產生負反力，邊跨與中跨的比例以0.5～0.8為宜（本橋為0.58）；而高跨比支點宜為1/15～1/20（本橋為1/17），跨中宜為1/30～1/50（本橋為 1/30）。

第一聯為單箱3室變高斜腹板連續箱梁，梁高由2m漸變到3.5m，梁高按二次拋物線形式漸變變化。箱梁頂板寬16.5m，底板寬9.9m，箱梁梁高變化段箱梁底板寬度不變，通過邊腹板斜率變化實現。兩側懸臂長均為2.5m。

第二聯為單箱3室等高斜腹板連續箱梁，梁高2m，寬度尺寸與第一聯相同。

（3）預應力：第一、二聯箱梁縱向腹板束預應力分別采用19φS15.2、13φS15.2鋼束，群錨錨固體系，鋼束張拉均為兩端張拉。

（4）橋面橫坡采用C50聚丙烯纖維混凝土進行調坡，箱梁頂、底板均水平設置。

4.3 橋臺、橋墩設計

本橋為城市橋梁，為適應城市空間通透的景觀要求，擬采用雙柱式墩，橋墩為1.8×1.8m矩形截面墩。

根據地勘報告，擬建場地內地層主要由第四系人工堆積（Q4ml）人工填土①層、第四系坡殘積（Q4dl+el）黏性土②層和三疊系下統茅草鋪組（T1m）③1、③2層等構成。其中人工填土①層工程性能較差，堆填隨意性大，厚薄不均，不能作為構筑物基礎持力層；黏性土②層和石灰巖③1層在滿足設計要求的前提下，可以考慮作為擬建構筑物引道部分淺基礎持力層；樁基礎持力層建議選擇③2層，樁端持力層平面以下巖層應根據相關規范滿足完整性及厚度的要求。

結合遵義市地質特點，普遍存在上層為雜填土，以及含水量很大的粘土，均不能作為持力層，基巖承載力較大，可作為持力層，但通常基巖埋深較深，不宜采用冥挖擴大基礎，故本橋基礎均為機械成孔灌注樁，樁徑為1.8m、2.0m。兩側橋臺均采用重力式U型橋臺，橋臺基礎為承臺樁基礎。本橋樁基均按端承樁設計。

4.4 連續箱梁計算

在對橋涵進行計算設計時，需要綜合考慮項目建設區域發展趨勢，并堅持經濟性、安全性、適用性以及美觀性原則進行總體優化設計。在橋梁工程結構構造設計中，需要合理確定各個構造細節，保證橋梁工程結構剛度、強度以及穩定性要求。

在對橋梁工程箱梁進行設計計算時，對于連續箱梁，可取一半截面進行計算，只需要考慮截面的有效寬度，忽略橋面鋪裝與箱梁的共同作用。對于荷載橫向分布系數，可根據活載的偏心作用進行計算。在具體的設計計算過程中，可采用平面桿系結構計算軟件，對于設計結果，可通過空間結構計算軟件進行校核。在該橋梁工程設計中，箱梁預應力鋼筋采用1x7-15.20-1860-GB/T5224-2003高強度低松弛鋼絞線，其技術標準應符合GB/T5224-2003的規定，單根鋼絞線直徑15.2m，標準抗拉強度1860MPa。預應力管道采用塑料波紋管，預應力鋼束采用OVM圓塔型錨具；波紋管道摩擦系數為0.17，對于支座不均勻沉降，可取Δ=10（8）mm。

4.5 預應力鋼筋布置方案

4.5.1 跨中截面預應力鋼筋的布置

在對后張法預應力混凝土受彎構造進行設計中，對于預應力布置，必須嚴格依據《公路橋規》中的相關規定，該橋梁工程跨中截面預應力束的布置形式如圖1所示。

4.5.2 錨固面剛束布置

該橋梁工程錨固面剛束布置形式如圖2所示。

圖2 錨固面鋼束布置圖

4.6 橋梁附屬工程設計

該橋梁工程附屬結構包括支座、伸縮縫、泄水管、人行道、橋面鋪裝、路燈、支座等等。全橋采用滿足《公路橋梁伸縮縫裝置》（JT/T327-2004）規定的梳形板伸縮縫。箱梁采用JPZ（Ⅱ）系列盆式支座，支座的允許位移量應滿足設計要求，其技術指標應滿足《公路橋梁盆式支座》（JT/T391-2009）的要求。橋面鋪裝采用4cm厚SMA-13細粒式SBS改性瀝青混凝土上面層+5cm厚AC-16中粒式瀝青混凝土下面層+反應型防水粘結劑+8～19.3cm厚C50聚丙烯纖維混凝土，瀝青面層之間刷瀝青黏層，乳化瀝青AL（R）-3。當縱坡大于4%時，需在上面層瀝青表面加鋪5～7mm薄層環氧抗滑層。

5 結語

綜上所述，本文主要結合工程實例，對預應力混凝土連續箱梁設計要點進行了詳細探究。預應力混凝土連續箱梁結構穩定性比較好，承載能力較強，在通車運營過程中具有良好的抗震性能。在具體的設計過程中，需要綜合考慮各項條件因素，保證結構布局、設計計算合理準確，提升橋梁工程設計水平，延長橋梁工程使用壽命。