1、 大 型桥 梁的 设计 分析 以及 通病 处理 摘要： 本 文主要 结 合某大型 桥梁实 际 情况及设 计标准 ， 阐述了该 桥结构设 计方案 ， 并针对大 跨径梁 桥 的常见病 害， 对 本 桥的设计 存 在问题提 出有针 对 性的措施 ，以供 参 考。 关键词：桥梁 ；结 构设计； 病害； 措 施 abstract: this paper a large bridge actual situation and design standards, this paper expounds the bridge structure design, and in the light of long
2、-span bridge common disease of this bridge design problems put forward some measures to for reference. keywords: bridge; structure design; diseases; measures 中图分类号： tu318 文献标 识码：a 文 章编号： 某大型桥梁位 于城 市南部， 全长 1398m ，桥位处 河流主 河 道宽约 650m ， 辅 河道宽约700m 。 根据前 期勘测 和初步设 计评审 意 见， 该桥 采用主跨138m 的刚 构- 连 续组合 体系， 引桥采用
3、 先简支 后 连续刚构 t 梁方案 。主桥 采用 单薄壁墩 ，引桥 采 用独柱 t 型薄壁 墩 ；基础均 采用钻孔 灌注桩 。 1 技术 标准 (1) 公路等 级： 二 级 公路；(2) 桥梁 设计 荷载： 公路-i 级；(3) 设计 行车速度： 80km h ； (4) 桥 梁宽度： 桥 宽12.0m ， 行 车道宽： 2 3.75m ； (5) 设 计洪水 频率： 特大桥：1 300 ；(6) 地震动 峰值加 速 度值： 0.05g ；(7) 风荷 载 ：基本风 速为 24m s 。 2 引桥结构 设计 2.1 引 桥上部 结构 采用30m 及40m 先 简支后连 续刚构t 梁，30mt
4、梁梁高185cm ，40mt 梁预制梁 梁高230cm 。 桥面宽12.0m ， 梁 间距2.35m ， 一孔共5 片梁 。 t 梁预制 后吊装 施工 ，待安装 就位后 现 浇整体化 层、湿 接 缝及现浇 连续段， 并张拉 负 弯矩钢束 形成结 构 连续。全 桥桥面设2.0 单向 横坡，通过t 梁 翼 板斜置形 成。 2.2 引 桥下部 结构 引桥桥墩均采 用实 心薄壁式t 形墩 ， 墩高 7m-39m ，墩柱 宽度均为 3.6m ，依 据墩高 、 水深及船 撞风险 ， 桥墩构造 分别为 ：140cm 厚墩 身配两根d160cm 桩 基、180cm 厚墩 身配 两根 d2oocm 桩基、210
5、cm 厚墩身配 两根d220cm 桩基。 桥 墩盖 梁内 设置横桥 向预应 力, 桥墩桩 基均为钻 孔灌注 嵌 岩桩。 3 主桥结构 设计 3.1 主 桥上部 结构 主桥跨径组合 为 66m+120m+2 138m+120m+66m ， 为预应 力 砼刚构- 连续箱梁 组合体 系 。箱梁梁 高和底 板 厚度均按1.8 次 抛 物线设计 。 采用单箱 单室预 应 力砼结构 ，120m 跨 梁高从跨中3.1m 变 化到主墩 根部的7.0m ；138m 跨梁高从 跨中3.1m 变化到主 墩根部的8.0m；两 侧悬臂为2 2 8m ，悬臂板 根部厚 度 为 80cm ；底 板宽6.0m ，顶板 宽11
6、.6m ；120m 跨 箱梁底板 厚度从30cm 变化到 根部80cm( 根部o# 梁段采用 直线变 化 加厚到 120cm) ；138m 跨箱梁 底板厚 度 从 30cm 变 化到根部90cm(根部 o# 梁段采 用直线 变化加厚到120cm) ； 腹板厚 度 采用40cm 、60cm 及90cm 三种厚 度(90cm 厚度仅 用在o# 梁段) ，中 间设过渡 段；o# 段 腹板厚度 均为 90cm ， 底板 厚均为120cm 。 上部 结 构典型截 面见图1 。 图1 上部结构 典型 截面( 单位：cm) 要注意的是 ， 由于 次中跨(120m) 和 正 中跨(138m) 的不 对 称，
7、悬 臂现 浇分块时， 若按单 个t 构全 对称设 计 ， 边跨现浇 段长度 将达到 14m 。 但是，由 于现浇 段 处河床以 上墩高达41.5m ，且 该处基 岩 裸露，现 浇段支架 施工难 以 实施，故 考虑用 吊 架施工。 计入 2m 合 拢段后， 吊架施工 长度将 达 到 16m ， 梁段总 重 达 440t ，吊 架设备 要求太高 ， 施工投入 太大， 亦 难以实施。 这 样， 为减小边 跨现浇 段 长度， 保证 施工方案 经济可 行 ， 在边跨t 构悬 浇 阶段加设 一个不 平 衡梁段， 施 工时另一 端利用 配 重保证 t 构悬浇 时 的平衡。 3.2 预 应力体 系 箱梁设置纵
8、向 、横 向和竖向 的三向 预 应力。(1) 纵 向预应 力：设置 了顶板束 、底板 束 和腹板束 。钢束 型 号采用直径15.2mm-12 、直径 15.2mm-15 、 直径 15.2mm-17 和直径15.2mm-19 钢绞 线，除 边跨顶 板束采用 单端张 拉 外， 其余 钢束均 采 用两端张 拉。 每 束 张拉力分 别 为2344kn 、2930kn 、3320kn 和3711kn ， 锚具分 别采用15-l2 锚具、 l5-l5 锚 具、l5-l7 锚具和 15-l9 锚具。(2) 横向 预应力 ： 横向预应 力钢束采 用直径15.2mm-3 钢 绞线， 一端 锚固，一 端张拉 ，
9、 相邻两 根钢束采 用交错 张 拉锚固， 每束张 拉 力为 586kn 。管 道采 用金属波 纹管成孔 。固定 端 锚具采用15pb-3 锚 具，张拉 端锚具 采 用 15b-3 锚具。(3) 竖 向预应 力： 箱梁 竖向预 应 力钢筋采用jl32 高 强精轧螺 纹粗钢筋 ， 钢筋 标 准强度为 ， 张拉力 为 673kn 。 管道 用预 埋铁皮管 成孔。为 防止竖 向 预应力松 弛，竖 向 预应力采 用两次 张 拉工艺。 3.3 下 部结构 设计 主墩为单薄壁 箱形 墩， 墩身壁 厚均为60cm 。 为 加强墩 身防 撞能力 ， 各主墩墩 身内承 台 顶面以上20m 范 围 内填充砼 片石
10、。 主桥 中间2#-4# 主墩为墩 梁固结 刚 构墩。墩 身横向宽6.om ， 纵向宽4.0m ， 承台厚 为4.0m ， 封底砼厚0.8m ， 承台配6 根直 径2.2m 的钻 孔灌注 桩基 础 。 主桥外侧l# 、5# 主墩为墩 梁分离 连 续墩。 墩身横 向宽6.0m ， 纵向 宽3.5m ， 承台厚为3.5m ， 封 底砼厚0.8m ， 承 台配6 根直径2.0m 的 钻孔灌注 桩基础 。 过渡墩采用实 心薄 壁式 t 形 墩， 墩柱 宽度为 3.6m ， 墩厚230cm，配 4 根直径2.2m 桩基 ， 承台厚 度为 3.5m( 从防撞角 度考虑 ， 过渡墩尺 寸适当加 大) 。墩顶
11、 设置挑臂 式盖梁 ， 盖梁内设 置横桥 向 预应力。 桥墩桩基均按 嵌岩 桩设计 ， 施工 时严 格清孔要 求， 桩底 沉渣厚度 均 不大于5cm 。 4 连续刚构 常见病 害原因 大跨径的梁式 桥经 长时间使 用后 ， 常 出现梁体 跨中下 挠 ， 腹板 出现 斜裂缝等 常见病 害 。 跨中下 挠主要 因 砼收缩徐 变引起 。 早前的设 计 过分追求 结构的 轻 型化， 由此导 致构 件较薄 ， 混凝 土的 应力高 ， 而 徐变变形 又与应 力 正比。 同时箱 梁的 板件越薄 ， 理 论厚 度越小 ， 徐 变系数则 越大 ， 后 期徐变变 形也就 越 大。 从 某种意 义上 说， 结 构的
12、 过分轻型 化加大 了 砼梁桥的 徐变变 形 ，从而加 大了跨 中 梁体下挠 。 腹板出现斜裂 缝的 主要原因 在于砼 主 拉应力过 大。 一方 面， 从 上世 纪90 年代， 在箱梁 桥的设计 中，较 普 遍地取消 弯起束 ， 而用纵向 预应力和 竖向预 应 力来克服 主拉应 力 。 这样做 方便施 工 ， 可以减 薄 腹板的厚 度。 但 精 轧螺纹钢 竖向预 应 力筋不可 靠， 有 效 预应力不 易 得到保证 ， 腹 板易 出现斜裂 缝。 另一 方面， 一般的 平面 计算中仅 考 虑竖向和 纵向来 计 算主拉应 力， 未 计 入横向应 力的影 响 ， 这使得 主 拉应力计 算值较 实 际偏
13、小， 导致腹 板 易出现斜 裂缝。 5 常见 病害处 理措 施 针对上述大跨 梁桥 常见病害 及原因， 本 桥设计中 采取了 以 下几点改 进措施： (1) 适当加 大箱梁 梁 高。 箱梁墩 顶根部 梁高高跨 比为 1/17.3 ， 跨中 梁高高跨 比为1/44.5 ， 梁高 较以前 的设 计均做了 适当提 高 。 墩顶梁 高加大后， 跨中弯 矩减小， 有 助于减 小跨中截 面的应 力 水平。 同时 ， 跨中梁高 加大， 不 仅加大了 截面刚 度 ，跨中构 件理论 厚 度也加大 ， 相应徐变 系数则 小 。这均有 利于减 小 后期砼的 收缩徐 变 效应。 (2) 加大跨 中下缘 压 应力储备
14、。跨中 下 挠常与底 板横向 裂 缝一起发 生， 并相互影 响、 恶化。 适当加 大跨 中下缘压 应力储 备 ， 防止 徐变 下挠内力 重分布 引 起跨中弯 矩加大 而 导致底板 出现横 向 裂缝。 (3) 优化预 应力布 置 ，使截面 高度方 向 压应力尽 可能均 匀 布置。这 样可使主 梁受力 尽 可能接近 轴压构 件 ， 砼徐变 以轴向 为 主， 有助 于 减小对跨 中下挠 的 影响。 (4) 控制主 拉应力 水 平。适当 增加腹 板 厚度，加 设腹板 弯 起钢束， 在不计入 竖向预 应 力效应时 ，保证 腹 板主拉应 力不超 过 规范限值 0.4 。 (5) 加强施 工措施。 设计文件 中要求 砼 张拉龄期 不少于5d ， 以减少 后期预应 力损失 。 预 应力张 拉采用 真 空压浆工 艺， 以 保 证预应力 的 有效性。 参考文献: 1 范立础. 桥 梁工 程m. 北京: 人民交 通出版社 ，2001. 2 雷俊卿. 桥 梁悬 臂施工与 设计m. 北京: 人民交 通出版 社， 2000. 3 贾丽巍, 吕 展声. 预应力混 凝土连 续 梁桥裂缝 的防治j. 中南 公 路工程,2003,28(1):74-75. 注：文章内所 有公 式及图表 请用 pdf 形式查看 。
