亳州市涡河大桥连续梁设计要点

摘要：介绍了亳州市涡河大桥65+102+65m的预应力混凝土连续梁的设计过程以及结构尺寸的选取，并简要分析了施工流程、结构纵向计算及结论。

关键词：涡河大桥；连续梁；结构设计；预应力；施工流程

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

涡河大桥位于亳州市西侧郊区，跨越涡河，涡河航道等级为Ⅳ级航道，通航净空不小于7m，桥梁与G311平交。桥梁主跨中心桩号位于拟建的亳州市国道105线K3+853.812处，全长656.9m，全桥平面位于直线段上，桥面横坡为双向2%，起点方向纵坡2.499%，终点方向纵坡2.5%。本文所介绍的是其主桥65+102+65m连续梁设计。

2、总体布置

主桥连续梁桥跨径布置为65+102+65m，主跨跨越河槽，横桥向由2个独立的单箱单室变高度直腹板连续箱梁组成，见图1。每个桥墩设置2个支座，横向2个支座间距为5m，根据计算结果采用35和7两种吨位的球型支座，每个支座的布置均考虑可以释放由于温度变化引起的箱梁的纵向和横向位移引起的内力，具体布置见图2。

图1：箱梁断面

图2：支座布置图

3、结构设计

(1) 上部结构尺寸

本桥为65+102+65m三跨一联预应力混凝土变高度连续梁结构，主桥分左、右两幅布置，两幅尺寸相同。单幅箱体采用单箱单室结构，顶板宽13.98m ，厚0.28m，底板宽7.5m，厚度由跨中的0.3m按1.8次抛物线变化至距主墩中心2.5m处的0.8m，顶、底板保持水平，横坡通过扭转形成；箱梁根部梁高5.8m，跨中梁高2.6m，箱梁梁高按1.8次抛物线变化； 腹板厚度0～7号块件为0.80m，10～13号块件为0.60m，在8-9号块件范围内由0.80m按直线变化到0.60m；翼缘板悬臂长为3.245m，端部厚0.22m，根部厚0.65m。

(2) 下部构造

主桥下部结构采用钢筋混凝土柱式桥墩接承台，群桩基础。主墩墩身2.5m×3.2m，桥墩高度为12m（8号墩）、11.2m(9号墩）。

主桥过渡墩为“L”形盖梁，钢筋混凝土圆柱式桥墩，直径2 m，群桩基础。其中“L” 形盖梁分两次施工浇筑，即引桥侧待主桥边跨底板束张拉、灌浆完毕后再进行施工。

主桥墩、过渡墩桩基均按摩擦桩设计。

(3) 预应力钢束及布置

①纵向预应力钢束：纵向设置了顶板预应力束（T）、边跨底板预应力束（B）、中跨底板预应力束（Z）、腹板预应力束（F）、边跨合拢束（BH）和中跨合拢束（ZH）；预应力筋采用符合GB/T 5224-2003的高强低松弛预应力钢绞线φs15.20，fpk=1860MPa，所有纵向预应力钢束张拉控制应力均采用0.72fpk=1339.2MPa。部分顶板束、边跨底板束及合拢束采用19φs15.20，部分顶板束采用16φs15.20，中跨底板预应力束和腹板预应力束采用16φs15.20。

②横向预应力钢束：横向预应力钢束采用BM15-3扁锚体系，采用一端单根张拉方式，张拉控制应力均采用0.72fpk=1339.2MPa。

③竖向预应力：竖向预应力钢筋采用JL 32高强精轧螺纹粗钢筋。

4、结构计算分析

(1) 主桥上部结构静力分析采用平面杆系有限元原理，运用桥梁博士V3.1和Midas2006进行计算。包括恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变（按3650天计）、支座强迫位移、温度变化等荷载的作用。计算中按有关规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合，对结构的强度、刚度和应力做了验算。

(2) 主桥上部结构施工阶段计算，按照梁段划分、施工顺序及工艺，对每一梁段均考虑挂篮移动就位、浇筑混凝土、张拉预应力等三个施工过程。结合工程施工实际情况，施工计算共分了45个受力阶段，分别对各梁段施工过程中的内力、应力、挠度进行了计算和验算。设计中主桥按先边跨合拢，后解除临时锚固，最后中跨合拢的顺序考虑，合拢应在当天最低温度进行(设计按照15℃考虑)。

(3) 箱梁横向分析：采用框架模型进行计算，计算时沿顺桥向取单位长度为1m，考虑不同的布载形式，按照规范要求计算纵向活载影响分布宽度，然后换算为每延米的集中荷载作用在框架上，根据计算结果配置顶板横向预应力钢束及顶板横向钢筋。

5、施工流程

(1) 0号梁段的施工

拟从承台顶搭支架施工（亦可考虑在墩顶预埋牛腿支撑的托架上施工），支架、牛腿及托架应认真设计验算，且支架需进行120％的预压。

然后用高强精轧螺纹粗钢筋形成梁墩固结，墩顶0号梁段混凝土应一次浇筑完成，鉴于箱梁墩顶块件体积较大，预应力管道及钢筋密集，施工中应确保预应力管道定位准确，注意混凝土的震捣密实，确保混凝土的施工质量。浇筑混凝土应采取减少水化热的有效措施，避免发生温度收缩裂缝。

(2) 箱梁的悬臂施工

1～13（1’～13’）号梁段是在挂篮上对称悬臂浇筑的，在确保承载能力和刚度的前提下，挂篮尽可能轻型化和行走方便，挂篮自重加全部施工荷载重应控制在600KN以下（挂篮设计时应根据材料、工艺等情况选取合适的安全系数）。

(3) 边跨现浇段的施工

边跨现浇段在落地支架上一次浇筑完成，落地支架应进行100％的恒载预压以确保安全和消除非弹性变形，并按实测的弹性变形量和施工控制要求，确定立模标高和预拱度。施工时应注意现浇段端部预应力钢束张拉净空要求，应考虑过渡墩墩顶引桥侧的盖梁后浇。

(4) 箱梁合拢段的施工

① 箱梁的合拢是控制全桥受力状况和线形的关键工序，因此，箱梁的合拢顺序、合拢温度和工艺都必须严格控制。

② 全桥箱梁合拢应由边跨至中跨对称进行，即先两边跨合拢，再中跨合拢。

③ 合拢段拟利用合拢吊架施工，设计时考虑一个合拢段吊架和模板共重200KN。

6、结语

现阶段大跨度预应力连续梁桥的设计已经是一项复杂而细致的工作，要总结前人的经验教训，吸取有效的设计方法，选择合理的边中跨比例、箱梁尺寸以及钢束布置，让连续梁桥这种常规桥型真正显示出美观、安全、经济、合理。