摘要：在湖南省醴陵至茶陵高速公路建設(shè)中，第三合同段K15+200至K21+100，長約5.9KM，其中橋梁就占了1.612KM，以大中橋為主，整個合同段基本位于山區(qū)，文章結(jié)合本工程中的橋梁建設(shè)對山區(qū)簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋T梁設(shè)計與施工進行了探討。
　　關(guān)鍵詞：簡支結(jié)構(gòu)；連續(xù)梁橋；先簡支后；施工
　　我國地貌類型多樣，地勢西高東低，大致呈階梯狀分布，山區(qū)面積占全國總面積的69.24％(表1、表2)。湖南省山區(qū)高速公路地形地質(zhì)復雜，構(gòu)造物多，橋梁、隧道總長占路線長度的比例大，其中橋梁工程造價往往占到總造價的30％～40％。因此，橋梁設(shè)計對評價總體設(shè)計方案的優(yōu)劣和工程造價的高低起重要作用。而且，設(shè)計且施工好其中的橋梁部分對于工程的建設(shè)就顯得十分重要。
　　表1我國各類地形所占比例%
　　              　　
　　　
　　1山區(qū)高速公路橋梁的主要特點
　　1．1選型原則
　　(1)由于受地形和線形標準制約，山區(qū)高速公路橋梁線形和橋位往往受控于路線布設(shè)。橋位除跨越溝谷外，沿溪流、陡邊坡行進或橋隧相連的情況也時常出現(xiàn)。曲線、大縱坡、高墩、長橋成為山區(qū)高速公路橋梁的一大特點。
　　(2)選型時應把握以下原則：盡可能采用標準化、系列化、規(guī)模化和施工機械化程度高的橋型；采用中、小跨徑為主的橋型；針對山區(qū)特點考慮視覺穩(wěn)定、舒適性；注重環(huán)保、地形協(xié)調(diào)，選用合理橋型和墩臺形式；大型橋梁橋位、橋型、結(jié)構(gòu)形式與路線方案、隧道方案協(xié)調(diào)；開展結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計、材料耐久性研究。
　　1．2結(jié)構(gòu)體系選擇
　　(1)根據(jù)路線平縱面條件、地形、地質(zhì)、水文條件、施工條件、建筑材料來源等因素，綜合考慮施工組織、施工進度、施工機械化、規(guī)模化的要求，山區(qū)高速公路橋梁結(jié)構(gòu)形式選擇以預制梁式橋為主。考慮高速公路運營的整體性和舒適性要求，盡量采用連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。
　　(2)山區(qū)高速公路橋梁多為彎、坡橋，單向行駛的大縱坡長橋在長期反復的汽車制動力作用下，梁體具有沿汽車行駛方向滑移的趨勢。如果采用全連續(xù)結(jié)構(gòu)，往往造成梁體受力不平衡，支座脫空甚至破壞，從而導致梁體開裂。因此，山區(qū)高速公路橋梁宜采用先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系，既適應平面線形，又適應橋梁受力特點，保證行車舒適，結(jié)構(gòu)耐久適用。
　　(3)傳統(tǒng)的簡支梁橋在行車荷載作用下極易出現(xiàn)破壞，造成橋面鋪裝出現(xiàn)早期裂縫，且跨中彎矩較大致使梁的截面尺寸和自重顯著增加。傳統(tǒng)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)復雜，不利于預制安裝施工，而往往采用支架現(xiàn)澆以致造價昂貴且工期較長。先簡支后連續(xù)梁橋克服了以上2種橋梁的缺點，發(fā)揮了它們的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)較簡單，施工方便，有利于采用工業(yè)化大規(guī)模預制生產(chǎn)并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進行安裝；同時，橋面無斷點，行車舒適且支點負彎矩的存在使跨中正彎矩明顯減少而減少材料用量及結(jié)構(gòu)自重，從而達到材料最省、造價最低、工期最短、壽命最長的最優(yōu)效果。
　　1．3上部構(gòu)造形式選擇
　　上部構(gòu)造形式的選擇應結(jié)合橋梁的具體情況，綜合考慮其受力特點和經(jīng)濟性，并應注意山區(qū)高速公路的特點，不追求大跨徑，盡量做到標準化、系統(tǒng)化、施工便利、節(jié)省造價。由于預制拼裝T梁在中等跨徑橋梁中具有造價省、施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，故成為中等跨徑梁橋的常用橋型。
　　1．4橋墩形式選擇
　　將雙柱墩與矩形薄壁墩進行比較，在橋墩面積、橫向?qū)挾认嗟鹊那闆r下，雙柱式墩的橫向及縱向剛度是矩形薄壁墩的3倍以上。因此，以雙柱式墩作為中等跨徑T梁橋的墩型，在曲線、大縱坡、高墩橋梁中具有變形小的優(yōu)勢。另外，山區(qū)高墩橋梁一般均需采用樁基，雙柱對應樁基，可省去承臺，節(jié)省工程量。
　　2先簡支后連續(xù)T梁設(shè)計
　　2．1分類及設(shè)計思路
　　根據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)形式的差異，山區(qū)高速公路中的先簡支后連續(xù)T梁可歸納為3類：簡支橋面連續(xù)梁橋；簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋(包括墩頂單支座單橫梁簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋、墩頂雙支座單橫梁簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋、墩頂雙支座雙橫梁簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋)；簡支剛構(gòu)連續(xù)梁橋。3類連續(xù)T梁橋均以簡支梁為基礎(chǔ)，需先將預制梁簡支架設(shè)。其在結(jié)構(gòu)實現(xiàn)形式上的差異見表3。
　　表3先簡支后連續(xù)T梁橋分類
　　類型 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)形式
　　簡支橋面 將相鄰跨簡支梁端面上緣翼板或頂板全部或部分采用鋼筋混凝土構(gòu)造連為一體
　　簡支結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋 改進簡支梁在負彎矩區(qū)段的構(gòu)造，通過現(xiàn)澆混凝土濕接頭將相鄰跨主梁在墩頂連為一體，成橋狀態(tài)墩頂區(qū)段將承受負彎矩
　　簡支剛構(gòu)連續(xù)梁橋 改進簡支梁在負彎矩區(qū)段的構(gòu)造，通過現(xiàn)澆混凝土濕接頭將相鄰跨主梁及墩頂連為一體，形成墩梁固結(jié)橋梁，成橋狀態(tài)墩頂區(qū)段主梁將承受負彎矩，橋墩將承受彎矩
　　
　　2．2支承方式設(shè)計
　　從施工便利、梁體結(jié)構(gòu)受力、橋墩受力、支座受力及耐久性、墩頂結(jié)構(gòu)連續(xù)可靠性等方面綜合考慮，雙支座與單支座支承方式均可采用。鑒于目前墩頂濕接頭混凝土施工以及墩頂二次預應力建設(shè)質(zhì)量實際狀況，原則上采用雙支座支承方式，并建議采用板式橡膠支座。
　　2．3受力分析和體系轉(zhuǎn)換
　　(1)先簡支后連續(xù)T梁從受力上分析可分成2個階段，即在一期恒載作用下呈簡支粱受力狀態(tài)，在二期恒載與活載作用下卻呈連續(xù)梁受力特點。它的連續(xù)是通過將相鄰兩孔間對應的主梁用普通鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土連接來實現(xiàn)的。在這一區(qū)段范圍內(nèi)主梁主要承受負彎矩，是實現(xiàn)先簡支后連續(xù)梁的關(guān)鍵，也是設(shè)計的關(guān)鍵和難點。
　　(2)從施工到成橋均經(jīng)過從簡支到連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換。在簡支階段梁體主要是承受本身的預制重量和現(xiàn)澆濕接頭的重量，而連續(xù)階段主要是承受二期恒載(如橋面鋪裝及安全帶等)和活載(如汽車、掛車)。
　　2．4設(shè)計參數(shù)
　　必須根據(jù)成橋目標，按照施工過程進行正裝、倒裝結(jié)構(gòu)分析，給出各主要工況下梁、板體及墩頂連續(xù)構(gòu)造的幾何狀態(tài)參數(shù)，以便施工過程控制。設(shè)計要求的參數(shù)包括：T梁預制預拱度，預制T梁存放時間，墩頂濕接頭澆筑及體系轉(zhuǎn)換實施時間，二期恒載施加時間，二次預應力張拉時間，二次預應力張拉時混凝土強度，墩頂濕接頭混凝土品質(zhì)要求等。
　　2．5構(gòu)造設(shè)計
　　簡支T梁是簡支連續(xù)梁橋的基本結(jié)構(gòu)。由于先簡支后連續(xù)梁橋在運營期的受力行為與簡支梁之間的差別較大，故根據(jù)結(jié)構(gòu)體系的不同應對普通簡支梁構(gòu)造進行改進設(shè)計。
　　2．6墩頂濕接頭設(shè)計
　　(1)先簡支后連續(xù)T梁是通過在墩頂處現(xiàn)澆相鄰兩簡支T梁的接頭來實現(xiàn)的，接頭設(shè)計是否合理直接關(guān)系結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟性。對接頭形式的選擇應根據(jù)其承受負彎矩的大小來決定。從以往設(shè)計經(jīng)驗可知，跨徑不大于30m的先簡支后連續(xù)T梁宜采用普通鋼筋混凝土接頭，跨徑大于30m的先簡支后連續(xù)T梁宜采用預應力混凝土接頭。
　　(2)根據(jù)不同體系，濕接頭即為縱向連接2跨簡支梁、橫向連接同跨梁體的現(xiàn)澆混凝土段。根據(jù)施工情況及受力效果，施工時濕接頭連同其上的橋面鋪裝(范圍為梁端頭到第1塊預應力筋錨塊混凝土間)一起澆筑混凝土，此時梁的最大彎矩轉(zhuǎn)移到墩頂濕接頭處，且變?yōu)樨搹澗兀煌瑫r現(xiàn)澆段的剪力比原設(shè)計簡支梁梁端所受剪力還大。因此現(xiàn)澆段承受著最大彎矩及最大剪力，為連續(xù)梁的危險截面。
　　3先簡支后連續(xù)T梁施工
　　由于山區(qū)地形起伏大，橋梁工點的交通運輸條件差異較大，因此施工方案對橋型方案的選擇、橋梁基本造價、工期以及施工安全等都有較大影響。山區(qū)高速公路中，一般大、中橋主要采用裝配式結(jié)構(gòu)，多用架橋機安裝；如因預制場地困難，現(xiàn)澆也是可行的；某些重點大橋還可采用移動支架的工藝。
　　3．1施工階段
　　施工時，第1階段是施工下部結(jié)構(gòu)；第2階段架設(shè)預制梁，形成簡支梁，此階段主梁承受預制梁自重及預加力所產(chǎn)生的內(nèi)力；第3階段澆筑墩頂連續(xù)段混凝土，待混凝土強度達到要求后，拆除臨時支座，形成連續(xù)梁。連續(xù)梁橋在運營階段承受的力有全部恒載、活載、溫度、支座沉降及收縮、徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力等。先簡支后連續(xù)梁橋跨中正彎矩要比現(xiàn)澆一次落架大，而支點負彎矩要比現(xiàn)澆一次落架小。
　　3．2施工工序
　　先簡支后連續(xù)T梁橋，必須考慮施工中體系(或支座)轉(zhuǎn)換及各工序下混凝土齡期的不同，并對各施工步驟中結(jié)構(gòu)的安全提供設(shè)計保證。設(shè)計考慮的施工工序和流程如下：T梁預制→分批張拉T梁內(nèi)抵抗正彎矩的預應力鋼束(一期束)→T梁安裝并連接T梁橫隔板→現(xiàn)澆墩頂濕接頭或墩梁固結(jié)混凝土→體系(或支座)轉(zhuǎn)換→張拉抵抗負彎矩的預應力鋼束(二期束)→二期恒載施加→成橋。
　　3．3施工工藝
　　先簡支后連續(xù)主梁預制施工工藝與普通主梁預制相同，但其主梁結(jié)構(gòu)比普通主梁復雜，特別是連續(xù)結(jié)構(gòu)的細部尺寸、鋼筋安裝、負彎矩鋼束的布置等應特別控制好。施工工藝流程見圖1。
　　
　　               
　　
　　
　　                                 圖1先簡后支連續(xù)（或連續(xù)剛構(gòu)）T梁施工工藝流程
　　
　　
　　
　　3．4注意事項
　　先簡支后連續(xù)施工，重點在于臨時支座設(shè)置要可靠且墩頂連續(xù)縱向管道要通暢，便于穿鋼絞線。縱向連續(xù)預應力本身是一種成熟的工藝，主要是在梁預制過程中，墩頂連續(xù)縱向管道內(nèi)要預穿鋼絞線，混凝土澆筑完后抽出，以保證管道暢通。如能適當加大管道，則更有保證。此外，現(xiàn)澆濕接頭承受著最大彎矩和最大剪力，故濕接頭的施工應重點控制。
　　4結(jié)論
　　(1)在山區(qū)高速公路建設(shè)中，中等跨徑的橋梁占相當大的比例，選擇一種受力合理、造價低廉、施工快捷及營運性能好的橋型對山區(qū)高速公路建設(shè)具有長遠的意義。由于先簡支后連續(xù)T梁具有施工方便、工期短、造價低等優(yōu)點，同時又有行車舒適、養(yǎng)護維修費用省等特點，恰好能滿足上述要求，因此在山區(qū)高速公路建設(shè)中得到廣泛應用。
　　(2)本文對先簡支后連續(xù)T梁橋的設(shè)計特點進行了分析總結(jié)。隨著山區(qū)高速公路建設(shè)的深入開展，該橋型必將得到更加廣泛的應用和更加深入的研究。
　　(3)先簡支后連續(xù)梁橋的施工由于結(jié)構(gòu)復雜，工序繁瑣且專業(yè)性強，每道工序都會影響整座橋梁的施工質(zhì)量，因此必須組織專業(yè)化的施工隊伍進行施工。只要精心組織，科學安排施工，其施工質(zhì)量是可以控制好的。
　　
　　參考文獻
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