連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板防崩技術(shù)探討

王強(qiáng)

一、連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板崩裂原因分析

1.設(shè)計(jì)因素

深圳市寶安區(qū)松福路跨沙井河橋梁工程在設(shè)計(jì)階段，筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會發(fā)生一些問題，影響到梁底板的穩(wěn)固性。第一是連續(xù)剛構(gòu)橋的計(jì)算問題，鋼束預(yù)應(yīng)力有徑向力，會使得底板出現(xiàn)變形彎曲，并產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。而且因?yàn)橛?jì)算不準(zhǔn)確會使得其挖空面積過大，混凝土就有拉開和崩裂的可能性，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還有很多因素都會影響其受力，出現(xiàn)橋梁底板崩裂的情況；其次是底板徑向力預(yù)估錯誤，沒有重視橋面預(yù)拱度和豎曲線、管道定位的誤差，使得合龍段兩端的高差過大；第三是截面設(shè)計(jì)時(shí)底板受力情況沒有考慮進(jìn)來，只注意到了整體截面的受力，使得底板厚度不達(dá)標(biāo)，可能出現(xiàn)鋼束間距和過箱梁底板厚度不合理的構(gòu)造問題等；第四是設(shè)計(jì)時(shí)橋梁預(yù)拱度的預(yù)留，使得預(yù)拱度增加，徑向力也加大了；第五是不重視設(shè)計(jì)期間底板的橫橋向應(yīng)力，沒有計(jì)算其受力情況，使得在設(shè)計(jì)底板整體防崩和橫向鋼筋時(shí)沒有理論支持；最后一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)時(shí)不能將施工期間的誤差周全考慮進(jìn)來，使得施工期間預(yù)徑向力增大，橋梁底板崩裂的可能性增大。

2.施工因素

在松福路跨沙井河橋梁工程的橋梁道路施工中，有些區(qū)域的預(yù)拋高度非常容易被忽略，這樣就會加大底板徑向力，一旦發(fā)生立模標(biāo)高偏差，徑向力就會明顯增大。而且施工中預(yù)拱度會經(jīng)常調(diào)整，局部折角就有增大的可能性。因?yàn)楹淆埗蔚膬啥说母叨葧幸欢ú顒e，一旦折角出現(xiàn)在混凝土保護(hù)層中，就會出現(xiàn)應(yīng)力集中，底板就有崩裂的可能。其中波紋定位也時(shí)常發(fā)生偏差，或者出現(xiàn)定位鋼筋不穩(wěn)固，此時(shí)波紋管就會偏位，徑向力增加。加工底板閉合箍筋不能與其尺寸相吻合，其縫隙就會明顯加寬。而且波紋管底板周邊的混凝土不密實(shí)，影響其強(qiáng)度，分批張拉底板的預(yù)應(yīng)力也會對橋梁底板崩裂產(chǎn)生影響。

二、連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板防崩的設(shè)計(jì)

在計(jì)算底板橫向受彎時(shí)，要提高其精確度，可以運(yùn)用有限元分析法。通過腹板高度和板厚來計(jì)算彎矩修正系數(shù)，并得出支點(diǎn)彎矩和跨中彎矩?？缟尘訕蛄汗こ淘谟?jì)算空間實(shí)體有限元時(shí)，筆者先進(jìn)行底板應(yīng)力建模，取其中一半的跨合攏段，保證箱梁截面左右對稱，并對30個(gè)預(yù)應(yīng)力管道孔道進(jìn)行模擬，固定腹板上端。此時(shí)根據(jù)底板按簡支梁就可以得出彎矩、底板厚度（跨中彎矩）、支點(diǎn)彎矩（支點(diǎn)上緣應(yīng)力）、中軸線下緣應(yīng)力等。在計(jì)算過程中，軸力對箱梁的影響、管道注漿都不計(jì)算在其中。而在提高底板抵抗徑向力時(shí)，要防止合攏段周圍產(chǎn)生外崩力，因此，筆者適當(dāng)增加梁底曲率，并提高預(yù)拱度計(jì)算的準(zhǔn)確度，減少施工中的預(yù)拱度調(diào)整。同時(shí)也要降低橫隔板的底板應(yīng)力，在徑跨周圍可多加橫隔板，提高底板的防崩力。因?yàn)橛袕较蛄Υ嬖?，底板會受到影響，并出現(xiàn)橫向受彎的情況，而腹板底部也會出現(xiàn)橫向負(fù)彎矩，必須要結(jié)合橫向受彎情況進(jìn)行橫向鋼筋的設(shè)置，這是整個(gè)橋梁底板防崩的關(guān)鍵步驟。在布置底板鋼筋時(shí)，要提高其鋼筋的整體性能，保證其下緣和上緣的橫向主筋可以一起受力，并通過焊接肋板鋼筋，形成一個(gè)整體。在設(shè)計(jì)橋梁底板時(shí)，底板下緣和波紋管間必須要有一定厚度的保護(hù)層，使得凈保護(hù)層厚度和波紋管外徑的比重在0.95左右，外徑和波紋管凈間距的比重在1左右。另外，還考慮到了盡量分散徑向力，可以運(yùn)用降低鋼絞線數(shù)量的方式進(jìn)行，降低管道對截面的削弱作用。

三、連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板防崩施工要點(diǎn)

1.跨徑

通常連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨不超過200m，松福路跨沙井河橋梁工程在設(shè)計(jì)時(shí)，筆者注意與其他橋型進(jìn)行比選論證，邊中跨比要大于0.55。如果過渡墩高或者邊跨現(xiàn)澆段運(yùn)用落地支架現(xiàn)澆困難，要保證邊墩支座的壓力，其邊中跨比最小只能是0.53。

2.構(gòu)造尺寸

在橋梁梁高施工中，箱梁的高度必須要足夠，這樣才能改善主梁的應(yīng)力狀況，提高箱梁承載力，因此，在松福路跨沙井河橋梁工程設(shè)計(jì)中，箱梁根部梁高必須是主跨跨度的1/16～1/18，跨中梁高是其1/30～1/55。在實(shí)際施工中還結(jié)合具體標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，保證凈空不受限制，這樣梁高得到適當(dāng)增加。而腹板厚度施工中，箱梁腹板厚度是40～80cm，其厚度變化可以在1～2個(gè)節(jié)段完成。單箱單室截面箱梁底板的寬度不能超過8.0m，其翼緣板懸臂長不能超過4.0m，一旦難以滿足就必須運(yùn)用單箱雙室斷面。自跨中到墩頂?shù)装搴穸群拓?fù)彎矩的成正比，箱梁高度通常是墩頂箱梁底板厚度的10～12倍，其跨中厚度在30～35cm間。在箱梁中必須設(shè)置端橫隔板、墩頂橫隔板和中跨跨中橫隔板，檢修人孔也需要在橫隔板中設(shè)置。而箱梁頂面混凝土的調(diào)平層厚度最好在6～8cm間。

3.預(yù)應(yīng)力體系

預(yù)應(yīng)力體系包括三種：縱向預(yù)應(yīng)力體系、豎向預(yù)應(yīng)力體系和橫向預(yù)應(yīng)力體系。其中縱向預(yù)應(yīng)力體系中要注意改善箱梁腹板的主拉應(yīng)力，可以在腹板配置腹板下彎束，將其錨固在箱梁頂面，最好是截面高度的2/3，并適當(dāng)增加負(fù)彎距鋼束，這樣有利于減少跨中正彎距鋼束。在腹板附近可以布置底板鋼束，在腹板錨固平彎，使得錨固齒板和腹板連成一個(gè)整體。一般而言波紋管凈距要大于7cm，在最不利荷載的組合下，保證正截面的最大壓應(yīng)力小于規(guī)范限值的0.9倍，而其最小壓應(yīng)力儲備在1MPa左右。在運(yùn)營期間也要有備用束的孔道，所以松福路跨沙井河橋梁工程跨中底板預(yù)留的連續(xù)束要大于2孔的備用孔道。而豎向預(yù)應(yīng)力體系中的豎向預(yù)應(yīng)力最好是一種安全儲備，如果有必要可以考慮0.5倍的豎向預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。其設(shè)置通常是在腹板對稱、跨徑較大的橋梁運(yùn)用鋼絞線，如果運(yùn)用精軋螺紋鋼筋，必須要配合二次張拉工藝。最后是其橫向預(yù)應(yīng)力體系，其中主要運(yùn)用的是扁錨體系，一端張拉和一端軋花可以作為其錨固方式，當(dāng)然最好可以在其兩端交叉錨固。通常橫向預(yù)應(yīng)力滯后2～3個(gè)節(jié)段張拉。

4.普通鋼筋

在松福路跨沙井河橋梁工程普通鋼筋施工中，閉合箍筋都要配置在腹板和齒板中。而且底板中還要有防止底板崩裂受力鋼筋的配置，防崩鋼筋必須有連續(xù)鋼束節(jié)段，運(yùn)用閉合箍筋的方式進(jìn)行，提高其防崩系數(shù)。在節(jié)段線兩側(cè)80cm左右要加強(qiáng)防崩系數(shù)，如果節(jié)段沒有連續(xù)鋼束，可以運(yùn)用135°的彎鉤鉤筋，鉤住底板的最外層鋼筋。在運(yùn)用鋼束定位鋼筋時(shí)，可以制成“井”字型，直線段鋼束的間距必須不超過80cm，曲線段鋼束的間距不超過50cm。如果橋墩的高度和截面尺寸都比較大，在其表面要配置帶肋鋼筋網(wǎng)，這樣可以避免溫度過高、使得底板出現(xiàn)收縮裂縫。