大海线淇河大桥设计与施工技术

摘要：文章介绍了大海线淇河大桥的主要设计与施工技术已经设计要点，其中重点介绍了预应力混凝土空心板的关键技术，这对于同类桥梁的设计与施工具有一定的参考意义。

关键词：淇河大桥；设计技术；空心板施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A

鹤壁市省道S222大海线K8+070淇河大桥，地处山岭重丘区，横跨淇河之上，交角1200，上部结构为16孔20米预应力混凝土空心板，下部结构桥台为U型桥台，扩大基础；桥墩为双柱式，钻孔灌注桩基础。全桥三联，桥梁总长338.20米。桥梁宽度8+2×0.5米防撞护栏，总宽9米。设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。设计洪水频率：1/100。地震基本烈度：八度。

一、主要设计技术

根据安全、经济、适用和美观的原则，结合桥位的地形特点、工程地质、筑路材料、运输、施工条件进行经济比较，由于预应力混凝土空心板建筑高度低、构造简单、构件轻巧，适于工厂化、标准化施工，可缩短工期，节省投资，故桥梁上部结构多选定为预应力混凝土空心板。

（一） 桥梁设计及采用的新技术

桥涵上部尽量采用标准化的装配式结构，如预制安装空心板等。桥梁上部空心板按部分预应力A类构件设计，采用高强低松弛钢绞线预应力筋、先张法施工工艺，以节省预应力钢材，改善结构受力性能，并方便施工。桥梁伸缩缝采用新型伸缩装置，以使行车顺势，减少桥头跳车。

（二） 主要材料：混凝土（见下表）

钢材。高强度低松弛预应力钢绞线应符合ASTMA416-97的规定。单根钢绞线直径Φj15.24mm，钢绞线面积A=140mm2，钢绞线标准强度Ryb=1860MPa,弹性模量Ey=1.95×105 Mpa；凡钢筋直径≥12mm者，均采用Ⅱ级（20MnSi）热轧螺纹钢；凡钢筋直径

（三） 设计要点

墩台基础设计：嵌岩桩嵌入微风化岩层的深度不得少于5米。U型桥台基底容许承载力不得低于250KPa。墩、台设计，墩、台盖梁计算未考虑墩、台身和盖梁的固结作用。对于双柱墩、台近似简化为简支结构计算；结构内力计算采用平面杆系有限元程序。

墩顶水平力计算采用柔性墩理论中的集成刚度法，采用串联和并联的弹簧来模拟桥墩及其支座，考虑桥梁上、下部结构的联合作用，并假定梁体为刚体，将桥面汽车制动力、梁体混凝土收缩、徐变、温度等产生的水平力，同时考虑一联中设滑板支座的影响后，根据各墩刚度进行分配。

计算墩顶水平力的同时，进行了支座的抗剪和抗滑验算。桥墩墩身和墩、台基桩配筋设计应根据计算的墩身和基桩最不利组合时最大内力值，并考虑荷载效应后，进行配筋设计。

当墩高不大于7m时，不设置系梁；当墩高大于7m时，设置系梁。为减弱地震对构造物的不利影响，桥梁墩、台挡块内侧设有橡胶缓冲块，在断面变化部位加密箍筋间距，基桩螺旋筋螺距为10cm。桥面设2%的双向横坡，桥面横坡通过盖梁、台帽调整。

上部结构设计：该桥空心板采用简支板专用程序进行计算。运营状态下主梁应力考虑了预制板、铰缝及整体化现浇混凝同受力进行计算。为降低预制板钢材用量及减少预应力引起的反拱度，在荷载组合Ⅰ作用下按全预应力混凝土构件设计；在其它各类荷载组合下按部分预应力混凝土A类构件设计。

二、 空心板施工关键点

（一）预制空心板采用先张法预应力施工工艺，预应力筋为国产Φj15.24高强度低松弛钢绞线，其标准强度为1860MPa，施工时必须采用双控（即控制张力和延伸量），按设计要求准确施加预应力并检测上拱度，加强混凝土强度控制，混凝土浇筑后加强养生，混凝土强度达到设计强度90%以上方可剪断钢绞线，且混凝土龄期冬季不少于7天、春秋季不少于6天、夏季不少于5天。为减少空心板端混凝土局部应力及防止板端上表面应力过大，板内部分预应力筋在距板端一定范围内加塑料套管，以免板端砼因应力集中而产生裂缝。

（二）为使现浇桥面混凝土与预制空心板紧密结合成整体，预制空心板的顶面必须拉毛。采用垂直于跨径方向划槽，槽深0.5～1.0cm，横贯板顶，每延米桥长不少于10～15道，严防板顶滞留油腻。

（三） 要特别注意预制空心板的振捣与养生，严格保证混凝土质量，混凝土实际立方体强度达到设计标号的80%以后方可起吊、运输。堆放时应在空心板端部两点支撑，不得使上、下面倒置。运输时要采取措施，严防压力区产生负弯矩使板顶产生拉应力而导致混凝土发生裂缝。

（四） 浇筑铰缝、桥面混凝土前，必须用钢刷清除结合面上的浮皮，用水冲洗；浇筑铰缝用小石子混凝土并振捣密实，然后浇筑桥面现浇混凝土，并严格保持钢筋网及护栏、护栏座、伸缩缝等预埋件的位置准确和捣实养护工作。

（五） 焊接钢筋时，要根据规范严格检查焊接质量和几何尺寸。

（六） 预制板中空洞采用橡胶气囊防水芯模式。振捣混凝土时，采用交频插入式振捣棒，须从两侧同时振捣，以防止芯模左右移动，并避免振捣棒头接触芯模，防止芯模穿孔漏气及上浮。

（七） 预应力混凝土板成批生产前，应做预应力混凝土板的实验，观察预应力钢绞线截断后的情况：预制板的上缘、端部及其它部位是否发生裂纹；板的反拱度；预应力失效措施是否可靠；钢绞线是否有滑动迹象。

（八） 因采用钢绞线强度较高，其传力锚固长度按100d考虑，如发生滑丝现象，须采取必要措施：如采用夹具机械锚固等。预应力筋有效长度范围以外部分一定要采取有效措施进行失效处理，一般采用硬塑料管将失效范围的预应力筋套住，以使预应力筋与混凝土不产生握裹作用。

（九） 预应力筋有效长度以板跨中心线（斜板以斜向中心线）对称设置，使板两端的失效长度相等。

（十） 预应力筋张拉采用张拉力和伸长值双控制的施工工艺，张拉控制应力采用σk=0.75Ryb=1395MPa,跨径20米预制板每根钢绞线张拉力为195.3KN。伸长值则根据施工时钢绞线张拉长度另行计算。

（十一）预应力筋采用多根同时张拉时，要采用可靠的措施使各根钢绞线受力相同。

（十二）钢筋绑扎工作应在张拉结束后8小时后进行，以策安全。

（十三） 放松预应力钢绞线，应对称、均匀、分次完成，不得骤然放松；放松钢绞线时混凝土实际立方体强度不低于设计标号的80%。

（十四） 在预制或现浇板和墩台时必须严格控制各部分尺寸。在架设板时应留出板端和桥台间的缝宽，缝内用泡沫板嵌填，缝内不得残留混凝土渣、 模板、砂石等杂物。

（十五） 为避免斜板锐角意外破损，应设置3cm倒角。

（十六） 跨径20m预应力混凝土空心板理论计算跨中上拱度值为2.5cm，施工时根据实际情况调整墩台各部标高。

三、 其它部位施工要点

（一） 桥台填土采用先施工桥台，后填筑路基方案。但路基填筑时应台前台后对称填筑，以免造成桥台变位过大。桥台锥坡、护坡施工尽量减少对原状土的扰动，砌筑时基础及侧墙端部与开挖面之间不留空隙，以减少回填困难。台后及锥坡填土采用小型机械严格按照分层压实的原则进行压实，其压实度不小于路基压实度。搭板采用现浇，在浇筑前应将预埋件钢筋在搭板部分加上套管，以适应搭板沉陷。搭板下填土压实度应达到95%以上。

（二） 桥面系施工时，应先铺桥面铺装混凝土，后浇筑防撞护栏混凝土。

（三）伸缩缝两型钢之间的距离a值，根据桥梁的联长、安装伸缩缝时的温度确定。

（四）橡胶支座安装时，应通过调整砂浆垫层使支座垫石保持水平。同一墩顶两排支座顶面因纵坡产生的高差，以墩顶中心高为标准，用砂浆垫层厚度调整。安装支座上钢板时，应对空心板底部进行整平处理，然后用环氧树脂固定于设计部位。支座上、下钢板与混凝土之间用环氧树脂粘贴。

（五） 桩基施工时为确保保护层厚度，钢筋笼上每隔3m设置一层导向鼻，按圆心角1200布设，每层3个，上下两层错位600角度。桩基施工要求准确定位，每一位孔灌注桩内均设有三根超声波检测管，施工中应防止阻塞以免影响检测。浇筑基桩混凝土前，应注意清孔质量，检查孔底沉淀土厚度。

结语：S222大海线淇河大桥是我市最长的桥梁，大桥在设计过程经过认真地调研和分析，结构合理，施工关键点在于预应力混凝土空心板梁，经济安全，这对同类桥梁的设计、施工具有一定的参考意义。