簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋的設(shè)計應(yīng)用

趙志航

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

1 “簡支轉(zhuǎn)連續(xù)”體系的合理性

“簡支轉(zhuǎn)連續(xù)”梁橋充分發(fā)揮了簡支梁橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點。首先，這種體系像簡支梁一樣構(gòu)造簡單，并有效地減小截面尺寸和預(yù)應(yīng)力配束。對于中小跨徑簡支梁橋，車輛荷載產(chǎn)生的跨中彎矩占總彎矩的比例較大，約為30％ ～40％。“簡支轉(zhuǎn)連續(xù)”體系在運營階段已轉(zhuǎn)換為連續(xù)體系，由于支點負彎矩的“卸載”作用，使汽車荷載產(chǎn)生的跨中彎矩明顯減少(見表1)，使得結(jié)構(gòu)更趨于合理性。

其次，這種體系可以預(yù)制吊裝施工。傳統(tǒng)連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工方法無論是現(xiàn)澆、頂推還是移動支架都較為繁瑣，建設(shè)費用高，施工工期長?！昂喼мD(zhuǎn)連續(xù)”結(jié)構(gòu)體系能有效避免這一點，從而加快施工進度，提高經(jīng)濟效益。

再次，預(yù)制裝配的“簡支轉(zhuǎn)連續(xù)”梁在受力性能方面也具有較大的優(yōu)越性，受混凝土的收縮徐變以及支座不均勻沉降等影響較小。在預(yù)制裝配為簡支結(jié)構(gòu)時，混凝土的齡期較早，收縮與徐變的變形量都較大，這時的變形結(jié)構(gòu)是靜定體系，不產(chǎn)生支座反力，沒有內(nèi)力重新分布問題產(chǎn)生，支座產(chǎn)生的不均勻沉降也不產(chǎn)生次內(nèi)力。在結(jié)構(gòu)形成連續(xù)體系之后，結(jié)構(gòu)收縮、徐變以及支座不均勻沉降均較小，不會產(chǎn)生較大的二次力。

表1 汽車荷載跨中彎矩比較

最后從運營條件來說，這種體系具有變形小、伸縮縫少的優(yōu)點，避免了簡支梁橋波浪式跳車、在長期使用中橋面連續(xù)及伸縮縫常出現(xiàn)破壞的缺點，可以像連續(xù)梁橋一樣行車無斷點，從而使得行車高速、平穩(wěn)、舒適。

2 主梁的計算要點

2.1 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算

預(yù)制梁和組合梁分別要進行正截面抗彎承載能力、斜截面抗剪承載能力和結(jié)合面抗剪承載能力計算。其中預(yù)制梁計算正截面(正彎矩控制截面)抗彎和斜截面抗剪，結(jié)合梁則計算正截面(正彎矩和負彎矩控制截面)抗彎、斜截面抗剪和結(jié)構(gòu)面抗剪。

2.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算

預(yù)制梁主要進行施工階段應(yīng)力計算，組合梁需進行正截面抗裂、斜截面抗裂、裂縫寬度和撓度的驗算。其中抗裂驗算僅適用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，但B類構(gòu)件正截面抗裂問題不存在。

2.3 持久狀況和短暫狀況應(yīng)力計算

持久狀況下計算組合梁混凝土法向壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力以及斜截面的主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力。短暫狀況下則主要計算預(yù)制梁的上述應(yīng)力。

3 設(shè)計及施工要點

3.1 主梁連續(xù)的實方法

(1)主梁的普通鋼筋在墩頂連續(xù)。該方法簡單易行，缺點是墩頂負彎矩區(qū)常常發(fā)生橫向裂縫影響橋梁的持久使用。

(2)主粱縱向預(yù)應(yīng)力鋼束在墩頂連續(xù)。該方法效果較好，缺點是施工難度大，往往需要特殊的連接器來完成。

(3)墩頂兩側(cè)主梁在一定范圍內(nèi)布設(shè)預(yù)應(yīng)力短束實現(xiàn)連續(xù)。該方法簡單可行，具有第(2)種方法的優(yōu)點，同時克服了墩頂負彎矩區(qū)的開裂問題。詳見圖1。

圖1 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋現(xiàn)澆連續(xù)段示意圖

3.2 墩梁結(jié)合的方式

(1)墩梁分離最普遍的做法。一般在連續(xù)墩處設(shè)置普通型板式支座，在交接墩(設(shè)伸縮縫)設(shè)置滑板式支座。由于采用了支座，施工較為方便，但同時亦存在支座易老化、需更換支座的問題。

(2)墩梁固結(jié)這種做法主要用在山區(qū)高墩橋梁上。由于墩頂設(shè)置支座時，計算模型通常簡化為上端自由下端固結(jié)的壓彎構(gòu)件，對于高墩橋梁勢必增大墩底彎矩，造成設(shè)計上的浪費。這種情況下采用墩梁固結(jié)，計算模型簡化為上下端均為固結(jié)的壓彎構(gòu)件，可以有效地減小墩底彎矩，優(yōu)化設(shè)計。實現(xiàn)墩梁固結(jié)的途徑很多，目前在實踐中應(yīng)用較廣的是在梁底和墩頂預(yù)埋鋼板，焊接之后實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的固結(jié)，也有通過墩頂預(yù)埋鋼筋現(xiàn)澆墩頂接頭的做法。

3.3 臨時支座的選用

架設(shè)預(yù)制梁時由于還沒有實現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)，必然要用到臨時支座作為支承。臨時支座常選用硫磺砂漿支座或者砂筒支座。

硫磺砂漿支座是利用硫磺砂漿在常溫下有較高的強度、承載力，遇熱后又能軟化及熔化的特性制作。拆除臨時支座時，只需接通電流，對硫磺砂漿支座進行加熱，數(shù)分鐘內(nèi)硫磺砂漿完全熔化，連續(xù)梁便由臨時支座落坐到永久支座上。

砂筒支座主要由上下兩個鋼套筒構(gòu)成，通過減少鋼套筒里面的砂量來調(diào)整主梁標高或拆除支座。與硫磺砂漿支座比較，砂筒支座有環(huán)保、靈活的優(yōu)點;不足之處是占據(jù)空間較大，因此設(shè)計上需加大蓋梁尺寸。

4 結(jié)語

對于高等級公路或城市道路上的大中橋梁，已經(jīng)越來越多地采用“簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁”結(jié)構(gòu)。同時對于曲線橋梁，在條件適合的情況下多采用這種體系進行“彎橋直作”，曲線邊梁的弦弧差通過翼緣板來調(diào)整，這使得主梁可預(yù)制為直梁;而曲線內(nèi)、外側(cè)梁長的變化可以通過墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段來調(diào)整，這使得預(yù)制梁的跨徑統(tǒng)一或者預(yù)制模數(shù)大為減少，從而極大地簡化了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，方便了預(yù)制施工。