某小半徑鋼筋混凝土彎梁橋關鍵技術

漆小軍,劉泉

（1.成都中方信工程勘察設計有限公司，成都610000；2.四川交通職業(yè)技術學院，成都611130）

1 工程概況

項目位于四川省九寨溝景區(qū)溝口，為跨越國道544線及白水河而設，設計洪水頻率1/50。為滿足景區(qū)車輛調(diào)度要求，橋梁平面位于半徑R為28 m的圓曲線及緩和曲線上；縱面位于半徑R為300 m的豎曲線上。

橋梁上部結構采用2×20 m+1×22 m+1×18 m+2×20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁+1×34 m預應力混凝土箱梁。墩臺方向除2#橋墩旋轉15°布設（避開高壓電纜）外，其余橋墩均按路線法線方向布設。下部結構橋墩采用門式墩承臺接鉆孔灌注樁基礎，橋臺采用重力式橋臺、承臺接樁基礎。

2 技術標準

道路等級為支路等級；設計速度是20 km/h；設計荷載：城-B級；橋梁寬度在8～9.5 m；地震基本烈度具體為Ⅷ度，其中，地震動峰值加速度0.20g、地震動反應譜特征周期為0.45 s；抗震設防類別為丁類；環(huán)境年平均相對濕度在60%～70%；設計安全等級為一級；設計基準期為100年。

3 結構設計概況

3.1 總體設計思路

橋梁為滿足四川省九寨溝景區(qū)溝口景區(qū)車輛調(diào)度使用而設，路線平面半徑?。≧=28 m），同時需跨越國道544線、高壓電纜及白水河等構筑物，孔跨布置時通過多種方案對比，綜合考慮小半徑曲線橋梁受力特性、施工難度及風險、后期養(yǎng)護成本等諸多因素，確定主橋采用2×20 m+1×22 m+1×18 m+2×20 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。

3.2 主梁結構設計

小半徑曲線梁橋對主梁截面抗扭性能要求高，主橋現(xiàn)澆箱梁采用單箱雙室截面；同時內(nèi)外腹板受力差異大，考慮預應力徑向力影響不宜設置大跨預應力結構，故采用鋼筋混凝土結構；箱梁腹板豎直，頂、底板橫坡同橋面橫坡；腹板板厚45 cm，頂板厚度為23 cm、底板厚為24 cm，懸臂端部高20 cm，懸臂根部高45 cm，懸臂寬100～175 cm，梁底寬600 cm，現(xiàn)澆箱梁梁高1.6 m，梁端處設梁體橫梁，梁體跨中設置1道橫隔板。

主橋現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁采用C50混凝土。按照CCES 01—2004《混凝土結構耐久性設計與施工指南》[1]要求配置耐久性混凝土。水泥采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥，為防止混凝土出現(xiàn)早期裂縫，嚴禁使用早強水泥。粗骨料采用連續(xù)級配5～20 mm規(guī)格軋制高標號碎石，碎石最大粒徑不宜超過20 mm。細骨料采用細度模數(shù)2.3～3.0的中粗砂，不得采用細砂。橋面鋪裝采用抗裂、抗?jié)B混凝土。普通鋼筋分別采用HPB300、HRB400鋼筋。

橋墩設計時，為避免小半徑曲線橋出現(xiàn)支座脫空甚至橋梁側翻等破壞情況，結合景觀需采用雙支座門式墩，依據(jù)支反力計算情況選擇合理的支座間距，墩身厚1.4 m、寬1.2 m，承臺接鉆孔灌注樁基礎，承臺尺寸3 m×6.6 m×2.7 m，樁基直徑1.8 m。橋臺采用重力式橋臺、承臺接樁基礎?？紤]橋區(qū)地震烈度高，采用了增大墩臺帽縱向尺寸、設置抗震錨栓、設置橫向防震擋塊及縱（橫）向的防震橡膠緩沖墊塊等措施進行抗震設計。

3.3 橋梁施工工藝

3.3.1 下部結構施工

下部結構施工方案：備料、便道、進場準備→樁基鉆孔→澆樁→破樁頭→綁扎承臺鋼筋→澆筑承臺混凝土（采用冷卻水管等措施降低水化熱）→綁扎墩身鋼筋→墩身立?，F(xiàn)澆施工。澆筑混凝土前應檢查鋼筋的位置，保證設計的鋼筋保護層厚度，并應注意預埋件的埋設，現(xiàn)澆時應注意對稱、均勻以及澆筑后混凝土的養(yǎng)護工作。

3.3.2 上部結構施工

現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁采用搭架滿堂支架現(xiàn)澆施工。搭設支架前應進行地基處治，同時在混凝土澆筑前對支架進行預壓消除非彈性變形，預壓時間為7 d，壓重采用1.2倍結構荷載。支架的彈性變形量由施工單位根據(jù)支架形式計算確定，模板標高需考慮此彈性變形預拱度。卸載后落架需對稱均勻進行，并核查支架各構件連接牢固性。箱梁施工應保證澆筑進度和振搗密實，要求平面尺寸位置放樣準確，各跨梁體混凝土表面顏色一致，表面光潔平整。

梁體混凝土必須達到7 d齡期且90%設計強度時方準許施加預應力。施加預應力時應控制張拉力和伸長量，扣除鋼束非彈性變形后的鋼束伸長量與理論值的誤差應不大于6%。

3.3.3 裂縫控制措施

施工時注意做好分層澆筑混凝土接縫處理，以保證新舊混凝土結合牢固；嚴格按照設計文件要求控制各結構混凝土保護層厚度；做好接縫、鋪裝等位置防水處理；嚴格按照設計文件對鋼筋、鋼束位置進行定位。

4 主要計算分析

主梁箱梁按JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》中鋼筋混凝土構件設計要點進行分析，按三腹板梁格法進行結構靜力計算。結構自重系數(shù)取1.04，基礎變位按照橋區(qū)地質情況考慮各墩不均勻沉降3.5 mm，根據(jù)九寨溝氣溫條件考慮均勻升降溫和溫度梯度正反溫差，活載按照城市汽車荷載考慮，二期恒載考慮鋪裝、護欄和過橋管線。

4.1 計算荷載

恒載：主梁重量按設計截面尺寸計算，橫隔板按自重荷載加在相應位置，混凝土容重取26 kN/m3，鋪裝、護欄和過橋管線等二期恒載按橋面系實際荷載取值。

汽車活載：城市-B級；汽車活載采用影響面布置方式考慮偏載效應。

九寨溝景區(qū)中心海拔2 389 m的諾日朗附近，年平均氣溫7.3℃，最高日溫為32.6℃，最低日溫為-17.0℃。升溫溫差為25.3℃，降溫溫差為24.3℃，混凝土的溫度線脹系數(shù)為αc＝1.0×10-5，鋼的溫度線脹系數(shù)為αs＝1.2×10-5。主梁收縮徐變按實際加載齡期由程序自動計算。梯度溫度按JTG D60—2015《公路橋涵設計通用規(guī)范》[2]第4.3.10條執(zhí)行。

4.2 結構整體分析

主梁整體分析采用橋梁博士V4.3建立空間梁格模型進行計算；主橋梁體共劃分為421個節(jié)點，420個單元。計算模型如圖1所示。

圖1 某彎梁橋計算模型圖

1）主梁承載力極限狀態(tài)計算。經(jīng)驗算，梁體抗彎承載能力和梁體抗剪承載能力均滿足規(guī)范要求。

2）主梁裂縫寬度驗算。按照JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》[3]第6.4.1條規(guī)定，鋼筋混凝土構件和B類預應力混凝土構件，在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度應按作用頻遇組合并考慮長期效應影響進行計算。經(jīng)驗算，梁體最大裂縫寬度0.149 mm，均小于0.2 mm，滿足規(guī)范要求。

3）支座脫空驗算如表1所示。

表1 支座反力驗算表

5 關鍵技術特點

本項目小半徑鋼筋混凝土彎梁橋，主要技術特點：（1）山區(qū)公路小半徑曲線梁橋宜采用閉合箱型截面，以提供更好的截面抗扭性能；（2）曲線半徑小，內(nèi)外腹板受力差異大，考慮預應力徑向力影響不宜設置大跨預應力結構，結合山區(qū)養(yǎng)護條件宜布置小跨徑鋼筋混凝土結構，以獲取更為有利的受力狀態(tài)；（3）設計施工時通過合理的支座間距、配置耐久性混凝土及保護層厚度控制等措施來避免支座脫空、混凝土裂縫超限等病害發(fā)生。

6 結語

對于山區(qū)公路小半徑鋼筋混凝土彎梁橋設計，應選擇合理的孔跨結構及梁截面形式，充分考慮后期可能出現(xiàn)的支座脫空和混凝土裂縫超限等病害控制的具體措施，以獲取更為有利的受力狀態(tài)，以發(fā)揮該類橋梁適應山區(qū)低等級公路建設的作用。