新型后張法預應力混凝土空心板結構及經濟性分析

陳堯三，陳杰，李志峰，羅曉峰

（1.華匯工程設計集團股份有限公司；2.浙江工業職業技術學院）

1 引言

混凝土空心板因具有梁板高度低、預制簡便、吊裝難度小等優點，是公路橋梁工程中被廣泛應用的一種結構形式。據不完全統計，目前在役公路橋梁中，空心板橋的數量在50%以上。

然而，由于施工、設計缺陷及車輛超載等原因，空心板橋仍存在大量通用病害，比如小鉸縫空心板的鉸縫易損甚至單板受力，先張法空心板的板底縱向開裂等，嚴重影響了橋梁的安全性和耐久性[1]。

為此，空心板在結構上也在不斷改進完善，將原小鉸縫構造改為大鉸縫，先張法空心板變為后張法空心板，橋面簡易連續結構體系變為先簡支后連續體系，有效的解決了空心板的病害問題。

鑒于空心板橋良好的經濟性和在中小跨徑橋梁中的適用性，一種新型的后張法預應力混凝土空心板結構，并與部頒08 通用圖[4]、上海市先張法預應力混凝土空心板[5]進行經濟指標的對比分析。

2 結構設計

無論對于空心板橋，還是早期建造的低高度箱梁，橫向聯系不足均是其最薄弱的環節。為解決這一問題，參考目前小箱梁和T 梁橋濕接縫的做法，將空心板橫向連接改用濕接縫的方式，并且在增加梁高和腹板厚度后，梁板采用后張法的施工工藝。以8m 橋寬、10m 跨徑空心板為例，提出圖1 和圖2 所示梁板寬度1.1m 和1.25m 兩種斷面形式。

圖1 斷面形式I

圖2 斷面形式II

以《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）[2]和 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）[3]為標準，按照A 類預應力混凝土構件，從結構受力和經濟指標兩個角度，對圖1 和圖2 兩種斷面結構比較后發現，圖1 所示的斷面形式明顯優于圖2 所示斷面，因此后續以斷面形式I 作為研究對象，其對應的邊板和中板截面形式（跨中）如圖3 所示。

按照現行規范要求，通過對圖1 所示8m 橋寬、10m 跨徑的空心板進行結構驗算，驗算內容包括持久狀況承載能力極限狀態、持久狀況正常使用極限狀態和持久狀況應力等。滿足設計要求的鋼筋的布置形式如圖4 所示，其中中板和邊板均采用2 束5 ?s15.2mm 鋼絞線，曲線布置，鋼絞線標準抗拉強度1860MPa。除頂底板受力鋼筋外，其余按照構造配筋。

3 經濟指標對比

為進一步對比本文提出的空心板結構在經濟上的優勢，將其與相同橋寬和跨徑的部頒08 通用圖[4]和上海市先張法預應力混凝土空心板標準圖[5]在混凝土用量和鋼束用量方面進行了對比，結果詳見表1 和表2。

對比結果表明，相比于部頒08 通用圖，本文提出的結構形式在混凝土用量和鋼束用量方面均具有明顯的優勢；相比于上海市標準的先張法預應力混凝土空心板，由于本文空心板梁高較高，在混凝土用量方面略高于上海標準，但鋼束用量更少。

圖3 截面形式

圖4 配筋示意圖

表1 混凝土用量對比表

表2 預應力鋼束用量對比表

4 結語

①提出一種新型的后張法預應力混凝土空心板結構，該結構將空心板鉸縫連接改用濕接縫連接，空心板采用后張法施工工藝。

②相比于部頒08 通用圖[4]，提出的空心板結構在混凝土用量和鋼束用量方面均具有明顯的優勢；相比于上海市標準的先張法預應力混凝土空心板[5]，提出的空心板結構在混凝土用量方面略高于上海標準，但鋼束用量更少。