公路預應力混凝土連續梁橋設計方案

王永學 張 強

1.新疆西域公路建設集團有限責任公司；2.新疆交建公路規劃勘察設計有限公司

1 引言

縱觀公路橋梁建設領域，預應力混凝土連續梁橋取得廣泛的應用，其具有結構穩定、受力條件良好、耐久性好等多重應用優勢，且隨著理論研究的深入和工程實踐活動的持續開展，其應用水平逐步提高。為順利推動該類橋梁建設工作的順利開展，需從實際情況出發，精準把控設計要點，做好設計工作，形成完善的設計方案，為正式施工提供引導。

2 公路預應力混凝土連續梁橋的主要優勢

（1）從力學特性的角度來看，連續梁支點周邊的負彎矩與跨中正彎矩可形成抵消的關系，通常最大彎矩值減少幅度達到40%，在該受力條件下材料使用量隨之減少。

（2）預應力混凝土結構的穩定性和耐久性均較為良好，無特殊情況時幾乎不會出現裂縫，也無鋼筋銹蝕等問題，能夠維持全橋結構的穩定性。

（3）橋梁結構的銜接較為平順，僅在兩端布設伸縮縫，其他部位均具有連續性，過往車輛能夠穩定、舒適地行駛；同時橋梁結構的設計空間較大，較好地保證了結構的美觀性。

（4）在預應力混凝土連續梁橋中普遍采用連續梁超靜定結構，其顯著特點在于穩定性較強，可以有效抵抗地震等外部作用力，由此減少維修工作量，后期運營管理成本較低，項目的經濟效益隨著橋梁運營時間的延長而逐步顯現。

3 公路預應力混凝土連續梁橋的建設特點

公路預應力混凝土連續梁橋的結構組成合理，材料普遍具有質地輕、剛度大的基本特點，充分發揮出在抗裂、耐久等方面的應用優勢。對于預應力混凝土結構而言，施工中可以較為精準地控制撓度，在施工條件良好以及方法得當的條件下，部分預應力混凝土結構能達到無撓度的狀態。得益于橋梁結構的多重特點，有效減少了橋梁建設中的材料用量，相比于傳統的建設方式，減少鋼筋用量約40%～50%，減少混凝土用量約20%～40%。在公路預應力混凝土連續梁橋的建設中，主要思路在于按規范施工尺寸合適的承重結構，對其采取預應力張拉等措施，通過各類結構的配合構成具有大剛度特性的橋梁結構體系。

4 公路預應力混凝土連續梁橋的設計方案

4.1 極限控制

預應力板截面設計為重點內容，關鍵考慮要點在于該材料的極限強度，此外需兼顧彎矩對結構受力特性所帶來的影響。為切實提高橋梁的抗震性能，較為適宜的是采用混合配筋的設計方法，由此以科學的方式完成非預應力筋的設置工作。在該方式下可以分散橋梁受拉結構的裂縫，改善其分布狀態，避免橋梁結構受力過于集中和局部異常受損的情況，使橋梁在極限范圍內穩定使用。

4.2 荷載設計

荷載設計的關鍵在于確定具體的參數，較為合適的是在扣除第一批預應力結構損失后再確定合適的參數，以保證參數的可行性。在公路預應力混凝土連續梁橋的荷載設計工作中，需以荷載最不利建設條件為基本前提展開設計，使荷載設計方案適應各類運營環境，有效發揮出預應力荷載的作用[1]。

4.3 設計思路

以實際建設條件和質量要求為準，合理構建力學模型，選定具有可行性的高跨比控制值。通過此類設計工作的落實明確關鍵構件的基本參數，作為后續設計工作的引導。在構件的設計中需考慮的內容較多，例如鋼筋的截面尺寸、應力承受能力等均為不容或缺的內容，需對各項參數的組合情況作出判斷，即分析其是否具有可行性。在結構的鋼筋索形設計工作中，應當密切考慮到桿件可能發生彎曲的部位，以此為出發點組織相應的設計工作。此后，進一步確定預應力筋的數量，為保證設計結果的可靠性，推薦采用現階段業內應用較為廣泛的預應力度量法或者平衡荷載法，利用此類方法做初步的估算。在此基礎上進一步考慮預應力結構的整體損失和次應力，對其展開針對性的計算設計，經驗證后對設計方案的可行性做出判斷，針對不足之處做靈活的調整，此后加以驗證，直至滿足要求為止。最后，匯總各項設計內容形成完整的設計方案，經技術可行性論證后發現其中的缺陷，針對參數或方法等內容做靈活的調整。

5 公路預應力混凝土連續梁橋的施工方法

在確定一套科學可行的設計方案后，還需合理應用施工方法，以方案為指導、以方法為支撐，通過人員的調度以及對材料等施工物資的合理應用，構建完整的橋梁結構。混凝土連續梁橋施工如圖1所示。

圖1 混凝土連續梁橋施工

5.1 整體現澆施工法

整體現澆施工遵循的是連續性原則，即在某結構的混凝土澆筑過程中應當一次完成。根據施工需求搭建合適尺寸的支架，保證支架具有足夠的穩定性，在該處將模板安裝到位，綁扎及設置鋼筋骨架，預留孔道。施工所需的模板支架數量較多，受工程量的影響，常被應用于中、小跨徑的橋梁工程中。而在橋梁行業逐步發展之下，諸如變寬的異形橋、彎橋等新型的橋梁結構應運而生，且現階段臨時鋼構件、萬能桿件系統均在其中取得廣泛的應用，傳統的施工方法逐步顯現出適用性不足的局限性，例如存在施工煩瑣、材料用量多等問題。在此背景下，對于中、大跨徑橋梁施工而言，則相繼采用滿堂支架施工的方法，其突破了傳統施工方法所帶來的局限性。在預應力混凝土連續梁橋施工中，應當按照特定的流程將混凝土現場澆筑工作落實到位，隨混凝土的逐步凝固，待其強度滿足要求后拆除模板，相繼完成預應力筋的張拉、管道壓漿工作，由此構成完整的預應力混凝土結構。

5.2 預制簡支連續施工法

以設計要求為準預制簡支梁，分片有序將其安裝到位。在預制過程中應當做好預應力筋的張拉錨固作業，將預制件安裝到位后做詳細的檢查以及調整，若無誤則澆筑墩頂接頭部位的混凝土，更換支座，隨后做第二次的張拉錨固[2]。圖2 為簡支連續施工圖。在預制簡支連續施工方法中，體系轉換為重點內容，其主要采用的是如下三種方法。

圖2 簡支連續施工法

（1）從一端開始，按順序依次向后推進。具體而言，先處理第一孔和第二孔，以構成兩跨連續梁，隨后按相同的方法將前述已經處理到位的部分與第三孔形成三跨連續梁，由此推進施工進程，構成具有連續性的結構。

（2）從兩端開始，同步向中間推進，逐孔連續。

（3）從中間開始，向兩端推進。

上述所提的三種方法均有其獨特的應用優勢，具體需根據實際施工量以及施工條件等因素靈活選擇。并且需認識到的是，隨著體系轉換方法的改變，混凝土徐變二次力也不盡相同。

5.3 懸臂施工法

懸澆和懸拼為主要的細分形式，在施工中，均要對上、下兩部分結構采取臨時固結措施，經懸臂施工，相鄰懸臂緊密結合成完整的結構體系[3]。并且張拉工作落實到位后方可卸除預先設置的固結措施，由此實現懸臂體系向連續體系的順暢轉換。

5.4 移動式模架逐孔施工法

根據要求制作合適尺寸的支架和模板，將兩部分穩定支承在承載梁上，通過支架和模板的應用組織橋跨內的現澆作業，隨混凝土強度的提高，待實測值達到要求后脫模，若無質量問題則將整孔模架沿導梁移動至下一施工點位（橋孔），按照此方法有序推進施工進程，直至全橋施工完畢。移動式模架逐孔施工法的適用范圍較廣，除了用于連續梁橋的施工外，在多孔簡支梁橋中也依然具有可行性，得益于此方面的特性，在多數橋梁工程中取得應用。

6 公路預應力混凝土連續梁橋的質量控制措施

6.1 材料的質量控制

張拉前，先根據作業需求選擇張拉設備并加以校驗，對各設備分別編號，適配油泵壓力表和千斤頂，檢驗張拉力與壓力表讀數，若無誤則運至現場供使用。鋼絲材料需自帶出廠合格證，進場時由專員進行質量檢查，滿足要求后方可入場并投入使用。對于固定端的每根鋼絲的墩頭，在使用前需組織墩頭強度試驗，目的在于驗證其強度特性，要求實測值至少達到鋼絲標準強度的98%，并且全程墩頭無形態方面的差異，例如不可出現裂紋或其他質量問題。

6.2 預應力筋鋪設的質量控制

以鋪設施工要求為準提前制作鐵馬凳，跨中處可綁扎在底板上，預應力筋的曲率固定點間距不宜超過2m，綁扎間距約1m，具體可視實際情況做微量的調整。無黏結筋的曲率和各點的起拱高度不盡相同，需差異化對待。雙向配筋呈縱橫交錯的空間布置形態，各交叉處的預應力筋屬重點防護區域，其標高以及保護層的厚度均要滿足設計要求。在正式施工前，先對比分析各無黏結交叉點的標高，對其做出判斷，由此確定具體的鋪設順序，以便有條不紊地完成鋪設工作。待非預應力筋底筋綁扎工作落實到位后，取無黏結筋并按設計要求精準置于模板上。

6.3 預應力筋張拉的質量控制

張拉遵循對稱的原則，盡可能維持受力的均衡性，以免因偏心受壓而導致構件受損。若同一截面分布大量的預應力筋，為避免施工混亂的情況宜分批次有序張拉，以逐層澆筑、逐層張拉的方法為宜。張拉后確定多余的預應力筋，利用砂輪切割機清理該部分（禁止采用電弧切割的方法，原因在于電弧切割的損傷較大，易破壞預應力筋），要求經處理后的預應力筋露出錨具夾片的部分至少達到30m，此后制備細石混凝土用于封閉處理。

7 結束語

綜上所述，公路預應力混凝土連續梁橋在橋梁建設領域的占比逐步加大，現澆施工技術、預制簡支連續施工技術等相關配套技術的應用水平逐步提高，給該類橋梁的建設創造了更多的可能。在實際工程項目中，應當從實際情況出發，按正確的思路做好設計工作，把握主體方向，適配施工技術，再由專員施工，構建滿足質量要求的橋梁，供交通運輸使用。