简支转连续梁桥的设计应用

赵志航

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 “简支转连续”体系的合理性

“简支转连续”梁桥充分发挥了简支梁桥和连续梁桥的优点。首先，这种体系像简支梁一样构造简单，并有效地减小截面尺寸和预应力配束。对于中小跨径简支梁桥，车辆荷载产生的跨中弯矩占总弯矩的比例较大，约为30％ ～40％。“简支转连续”体系在运营阶段已转换为连续体系，由于支点负弯矩的“卸载”作用，使汽车荷载产生的跨中弯矩明显减少(见表1)，使得结构更趋于合理性。

其次，这种体系可以预制吊装施工。传统连续梁桥结构较复杂，施工方法无论是现浇、顶推还是移动支架都较为繁琐，建设费用高，施工工期长。“简支转连续”结构体系能有效避免这一点，从而加快施工进度，提高经济效益。

再次，预制装配的“简支转连续”梁在受力性能方面也具有较大的优越性，受混凝土的收缩徐变以及支座不均匀沉降等影响较小。在预制装配为简支结构时，混凝土的龄期较早，收缩与徐变的变形量都较大，这时的变形结构是静定体系，不产生支座反力，没有内力重新分布问题产生，支座产生的不均匀沉降也不产生次内力。在结构形成连续体系之后，结构收缩、徐变以及支座不均匀沉降均较小，不会产生较大的二次力。

表1 汽车荷载跨中弯矩比较

最后从运营条件来说，这种体系具有变形小、伸缩缝少的优点，避免了简支梁桥波浪式跳车、在长期使用中桥面连续及伸缩缝常出现破坏的缺点，可以像连续梁桥一样行车无断点，从而使得行车高速、平稳、舒适。

2 主梁的计算要点

2.1 持久状况承载能力极限状态计算

预制梁和组合梁分别要进行正截面抗弯承载能力、斜截面抗剪承载能力和结合面抗剪承载能力计算。其中预制梁计算正截面(正弯矩控制截面)抗弯和斜截面抗剪，结合梁则计算正截面(正弯矩和负弯矩控制截面)抗弯、斜截面抗剪和结构面抗剪。

2.2 持久状况正常使用极限状态计算

预制梁主要进行施工阶段应力计算，组合梁需进行正截面抗裂、斜截面抗裂、裂缝宽度和挠度的验算。其中抗裂验算仅适用于预应力结构，但B类构件正截面抗裂问题不存在。

2.3 持久状况和短暂状况应力计算

持久状况下计算组合梁混凝土法向压应力、预应力钢筋的拉应力以及斜截面的主拉应力和主压应力。短暂状况下则主要计算预制梁的上述应力。

3 设计及施工要点

3.1 主梁连续的实方法

(1)主梁的普通钢筋在墩顶连续。该方法简单易行，缺点是墩顶负弯矩区常常发生横向裂缝影响桥梁的持久使用。

(2)主粱纵向预应力钢束在墩顶连续。该方法效果较好，缺点是施工难度大，往往需要特殊的连接器来完成。

(3)墩顶两侧主梁在一定范围内布设预应力短束实现连续。该方法简单可行，具有第(2)种方法的优点，同时克服了墩顶负弯矩区的开裂问题。详见图1。

图1 简支转连续梁桥现浇连续段示意图

3.2 墩梁结合的方式

(1)墩梁分离最普遍的做法。一般在连续墩处设置普通型板式支座，在交接墩(设伸缩缝)设置滑板式支座。由于采用了支座，施工较为方便，但同时亦存在支座易老化、需更换支座的问题。

(2)墩梁固结这种做法主要用在山区高墩桥梁上。由于墩顶设置支座时，计算模型通常简化为上端自由下端固结的压弯构件，对于高墩桥梁势必增大墩底弯矩，造成设计上的浪费。这种情况下采用墩梁固结，计算模型简化为上下端均为固结的压弯构件，可以有效地减小墩底弯矩，优化设计。实现墩梁固结的途径很多，目前在实践中应用较广的是在梁底和墩顶预埋钢板，焊接之后实现结构上的固结，也有通过墩顶预埋钢筋现浇墩顶接头的做法。

3.3 临时支座的选用

架设预制梁时由于还没有实现结构连续，必然要用到临时支座作为支承。临时支座常选用硫磺砂浆支座或者砂筒支座。

硫磺砂浆支座是利用硫磺砂浆在常温下有较高的强度、承载力，遇热后又能软化及熔化的特性制作。拆除临时支座时，只需接通电流，对硫磺砂浆支座进行加热，数分钟内硫磺砂浆完全熔化，连续梁便由临时支座落坐到永久支座上。

砂筒支座主要由上下两个钢套筒构成，通过减少钢套筒里面的砂量来调整主梁标高或拆除支座。与硫磺砂浆支座比较，砂筒支座有环保、灵活的优点;不足之处是占据空间较大，因此设计上需加大盖梁尺寸。

4 结语

对于高等级公路或城市道路上的大中桥梁，已经越来越多地采用“简支转连续梁”结构。同时对于曲线桥梁，在条件适合的情况下多采用这种体系进行“弯桥直作”，曲线边梁的弦弧差通过翼缘板来调整，这使得主梁可预制为直梁;而曲线内、外侧梁长的变化可以通过墩顶现浇连续段来调整，这使得预制梁的跨径统一或者预制模数大为减少，从而极大地简化了结构的复杂性，方便了预制施工。