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?yàn)橹鳎�整個(gè)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(jì)與施工進(jìn)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(fù)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(jià)往往占到總造價(jià)的30％～40％。因此，橋梁設(shè)計(jì)對評價(jià)總體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣和工程造價(jià)的高低起重要作用。而且，設(shè)計(jì)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(diǎn)
　　1．1選型原則
　　(1)由于受地形和線形標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)或橋隧相連的情況也時(shí)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(diǎn)。
　　(2)選型時(shí)應(yīng)把握以下原則：盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)模化和施工機(jī)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(diǎn)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(tái)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(jì)、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(jìn)度、施工機(jī)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(yù)制梁式橋?yàn)橹鳌？紤]高速公路運(yùn)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(fù)的汽車制動(dòng)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(dǎo)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(yīng)平面線形，又適應(yīng)橋梁受力特點(diǎn)，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(fù)雜，不利于預(yù)制安裝施工，而往往采用支架現(xiàn)澆以致造價(jià)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(diǎn)，發(fā)揮了它們的優(yōu)點(diǎn)：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(yù)制生產(chǎn)并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進(jìn)行安裝；同時(shí)，橋面無斷點(diǎn)，行車舒適且支點(diǎn)負(fù)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(dá)到材料最省、造價(jià)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(yīng)結(jié)合橋梁的具體情況，綜合考慮其受力特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性，并應(yīng)注意山區(qū)高速公路的特點(diǎn)，不追求大跨徑，盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、施工便利、節(jié)省造價(jià)。由于預(yù)制拼裝T梁在中等跨徑橋梁中具有造價(jià)省、施工方便的特點(diǎn)，其造價(jià)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(jìn)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(yīng)樁基，可省去承臺(tái)，節(jié)省工程量。
　　2先簡支后連續(xù)T梁設(shè)計(jì)
　　2．1分類及設(shè)計(jì)思路
　　根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)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(yù)制梁簡支架設(shè)。其在結(jié)構(gòu)實(shí)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(shí)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(jìn)簡支梁在負(fù)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(fù)彎矩
　　簡支剛構(gòu)連續(xù)梁橋 改進(jìn)簡支梁在負(fù)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(fù)彎矩，橋墩將承受彎矩
　　
　　2．2支承方式設(shè)計(jì)
　　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(yù)應(yīng)力建設(shè)質(zhì)量實(shí)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(gè)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(diǎn)。它的連續(xù)是通過將相鄰兩孔間對應(yīng)的主梁用普通鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連接來實(shí)現(xiàn)的。在這一區(qū)段范圍內(nèi)主梁主要承受負(fù)彎矩，是實(shí)現(xiàn)先簡支后連續(xù)梁的關(guān)鍵，也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。
　　(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(yù)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(jì)參數(shù)
　　必須根據(jù)成橋目標(biāo)，按照施工過程進(jìn)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(jì)要求的參數(shù)包括：T梁預(yù)制預(yù)拱度，預(yù)制T梁存放時(shí)間，墩頂濕接頭澆筑及體系轉(zhuǎn)換實(shí)施時(shí)間，二期恒載施加時(shí)間，二次預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間，二次預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度，墩頂濕接頭混凝土品質(zhì)要求等。
　　2．5構(gòu)造設(shè)計(jì)
　　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(yùn)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(yīng)對普通簡支梁構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
　　2．6墩頂濕接頭設(shè)計(jì)
　　(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(shí)現(xiàn)的，接頭設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。對接頭形式的選擇應(yīng)根據(jù)其承受負(fù)彎矩的大小來決定。從以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)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(yù)應(yīng)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(shí)濕接頭連同其上的橋面鋪裝(范圍為梁端頭到第1塊預(yù)應(yīng)力筋錨塊混凝土間)一起澆筑混凝土，此時(shí)梁的最大彎矩轉(zhuǎn)移到墩頂濕接頭處，且變?yōu)樨?fù)彎矩；同時(shí)現(xiàn)澆段的剪力比原設(shè)計(jì)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(xiǎn)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(diǎn)的交通運(yùn)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(jià)、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(jī)安裝；如因預(yù)制場地困難，現(xiàn)澆也是可行的；某些重點(diǎn)大橋還可采用移動(dòng)支架的工藝。
　　3．1施工階段
　　施工時(shí)，第1階段是施工下部結(jié)構(gòu)；第2階段架設(shè)預(yù)制梁，形成簡支梁，此階段主梁承受預(yù)制梁自重及預(yù)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(qiáng)度達(dá)到要求后，拆除臨時(shí)支座，形成連續(xù)梁。連續(xù)梁橋在運(yùn)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(diǎn)負(fù)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(jì)保證。設(shè)計(jì)考慮的施工工序和流程如下：T梁預(yù)制→分批張拉T梁內(nèi)抵抗正彎矩的預(yù)應(yīng)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(fù)彎矩的預(yù)應(yīng)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(yù)制施工工藝與普通主梁預(yù)制相同，但其主梁結(jié)構(gòu)比普通主梁復(fù)雜，特別是連續(xù)結(jié)構(gòu)的細(xì)部尺寸、鋼筋安裝、負(fù)彎矩鋼束的布置等應(yīng)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(xiàng)
　　先簡支后連續(xù)施工，重點(diǎn)在于臨時(shí)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(yù)應(yīng)力本身是一種成熟的工藝，主要是在梁預(yù)制過程中，墩頂連續(xù)縱向管道內(nèi)要預(yù)穿鋼絞線，混凝土澆筑完后抽出，以保證管道暢通。如能適當(dāng)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(yīng)重點(diǎn)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(dāng)大的比例，選擇一種受力合理、造價(jià)低廉、施工快捷及營運(yùn)性能好的橋型對山區(qū)高速公路建設(shè)具有長遠(yuǎn)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(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有行車舒適、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用省等特點(diǎn)，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(yīng)用。
　　(2)本文對先簡支后連續(xù)T梁橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)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(yīng)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(fù)雜，工序繁瑣且專業(yè)性強(qiáng)，每道工序都會(huì)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(duì)伍進(jìn)行施工。只要精心組織，科學(xué)安排施工，其施工質(zhì)量是可以控制好的。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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