预应力混凝土连续刚构公路桥总体设计及主要尺寸

王 涛，陈桂玲

(1. 呼伦贝尔市公路勘测规划设计有限公司;2. 拉布大林公路养护管理处)

1 连续刚构桥的适用范围

PC 连续刚构桥主跨跨径超过200 m 后，不仅主梁因梁高较大导致恒载过大、受力不好，而且经济指标也不好。主跨超过200 m 时，PC 部分斜拉桥(也称矮塔斜拉桥)优于连续刚构桥，因为其主梁根部高度约为连续刚构桥主梁根部高度的一半，桥梁景观也较好。主跨在200 ～300 m 之间，应首选部分斜拉桥。即使跨径在150 ～200 m 之间时，也应对这两种桥型进行比较，择优选用。

以上系指按三跨对称布置的连续刚构桥或部分斜拉桥。当为两跨等跨布置时，则成为单T 刚构桥或独塔部分斜拉桥。单T 刚构桥的跨径一般不宜大于130 m;两跨部分斜拉桥适用跨径为100 ～180 m。

2 连续刚构与连续梁的混合体系

国内已建成的连续刚构桥的连续总长度已突破1 000 m。重庆黄花园大桥为137 m+(3 ×250)m +137 m≈1 024 m;东明黄河大桥为75 m + (7 × 120)m + 75 m =990 m。所以，连续刚构桥的连续长度可以达到1 000 m。但是，连续长度过大，靠两边的几个桥墩因远离温度变形0 点，将产生较大的水平位移，桥墩受力很不利。国内外一些较长的大跨度梁桥，采用中间区段为连续刚构，两边区段为连续梁的混合体系，结构受力合理，称为刚构—连续梁。缺点是连续梁部分要设置大吨位支座，使用期需进行更换。

3 墩高对连续刚构桥的影响

连续刚构桥为高次超静定结构，温度与混凝土收缩、徐变将产生次弯矩。当主墩较矮或抗推刚度较大时，对纵向地震影响不利，在墩顶还会出现较大的拉应力。需要利用桥墩较小的抗推刚度来降低上述次弯矩。一般情况下，墩身高度宜大于主跨跨径的1/10，否则应采取措施降低次弯矩。例如。

(1)在满足抗弯和稳定的前提下，减小墩身顺桥向厚度。

(2)采用群桩基础，计入桩基柔度对墩身的影响。

(3)利用边跨合拢前后的刚度变化对主梁进行加卸载，以改善墩身的受力。

(4)将中跨底板预应力长索分三段锚固。其中两段在中跨合拢前锚固，一段在合拢后锚固，以减小底板束产生的次弯矩和混凝土收缩、徐变内力。

(5)对于个别很矮的桥墩，不用墩梁固结，采用墩上设置活动支座。

矮墩连续刚构桥的实例。

主跨190 m 华南大桥，主墩墩身高度为11 m，东明黄河大桥主墩高度9.1 ～12.3 m;某城市立交桥，跨径为36 m +58 m+90 m+58 m，主墩高度为7.25 ～8.18 m;湖北翟家河大桥，跨径为85 m +160 m +85 m，两个主跨高度分别为16 m 和95 m。

4 孔跨布置

4.1 三跨连续刚构

设中跨为L，边跨为L1及L2。L1= L2时为对称布置，L1≠L2时为非对称布置。正常情况下，一般可取L1= /L(及L2/L)=0.52 ～0.60 较为合适。边跨大或小各有利弊，分述如下。

4.1.1 边跨较小的优点

(1)边跨现浇段长度较短，对施工有利。当边墩台较高时，可用导梁、托架或挂篮前推作为支架，现浇段可以不用落地支架。

(2)边跨主梁端附近主拉应力较小，对防止箱梁腹板出现斜裂缝有利。

(3)边跨满布活载，中跨空载时，对中跨受力有利。

(4)当中跨长度一定时，边跨较小，则主桥长度较短。

4.1.2 边跨较小的缺点

(1)边跨过小时，如边支承出现负反力，需采用拉压式支座或在边跨主梁内加配重的措施，边墩台的受力不好。

(2)边跨较小时，主墩靠岸一侧的单柱轴力较小，另一单柱轴力较大。故外立柱的偏心距大，将产生较大拉应力。但可采取下述措施克服这个缺点。

①边跨合拢前，在边跨大悬臂端加压重，边跨合拢后卸载。结构分析表明，卸载后，外立柱仍可获得因加压增加压力的90%。

②中跨合拢前顶推主梁，使主墩向岸方向产生水平位移，然后锁定中跨合拢段，再浇边跨和中跨的合拢段混凝土。顶推力应根据计算确定。

③改变中跨底板纵向预应力钢束的张拉程序。一般是在中跨合拢后才张拉中跨跨中附近的底板钢束，这时将引起墩身弯矩，此弯矩与恒载墩身弯矩方向相同，对墩身受力不利。改为将部分底板钢束在中跨合拢前张拉，可减小墩身的弯矩。

边跨较大时的优缺点，与上述边跨较小的优缺点相反。

4.2 两跨T 构

两跨T 构多采用等跨布置，对结构受力有利，也方便进行对称施工。例如贵州省贵毕公路小阁丫大桥，跨径(138.1+138.1)m。0#梁段长16 m，挂篮悬浇梁段长度为110.5 m(一侧)靠桥台16.6 m 长为现浇梁段，合拢段长3 m。

有时受地形限制，也可以采用不等跨布置。小跨与大跨跨径之比，不宜过小，否则对桥墩受力不利。一般宜大于0.8。例如贵州省崇遵公路两岔河大桥，由于某种特殊原因，跨径为132 m +126 m。小跨与大跨之比0.955。0#梁段长16 m在托架上现浇，2 ×105.5 m 用挂篮悬浇施工，先合拢小跨端部12.5 m 梁段，然后再将大跨悬浇一个4.5 m 的梁段，最后浇筑大跨合拢段(亦为现浇段)长14 m。

两跨T 构，由于悬臂浇筑施工过程，悬臂长度大，主梁根部负弯矩大，导致主梁梁高较大。在三跨正常布孔其中跨跨径与两跨T 构跨径相同的情况下，后者主梁根部高度约为前者的1.6 倍。所以，如果桥长相等，后者往往造价较高。对于两跨T 构方案，要注意进行经济技术分析。

4.3 多跨连续刚构

四跨或四跨以上，可以对称布置，也可以非对称布置。中间1 跨或几跨为主跨，跨径相等。边跨跨径一般逐渐减小。相邻两跨如跨径不等时，小跨与大跨之比，正常情况下不宜小于0.52。上限则比较灵活，有的桥达到0.8。以下是几座四跨或四跨以上连续刚构的孔跨情况，可供参考。

广东洛溪大桥:65 m+125 m+180 m+110 m，连续长度480 m。

贵阳小关大桥:69 m +125 m +160 m +160 m +112 m，连续长度626 m。

福建石崆山高架桥:60 m +115 m +155 m +115 m +115 m+115 m+65 m，连续长度740 m。

四跨或四跨以上连续刚构的一个重要特点就是:大跨与小跨对应的悬臂施工T 构的长度不相等，出现大T 和小T，设计和施工都更复杂一些。

4.4 小边跨连续刚构

有时受地形或其他条件限制，可能出现很小的边跨，其跨径与相邻较大跨径之比小于0.5。对桥墩和主梁受力不利，设计有下述两种处理措施。

4.4.1 当小边跨梁端的负反力较大，难以消除时，采用基础锚碇的方法平衡负反力

(1)四川省泸州长江二桥，孔跨布置为145 m+252 m+54.75 m，小边跨箱梁通过5.25 m 长的合拢段与桥台刚性连接。按锚碇桥台设计，布置18 根方形锚桩，通过设在锚桩内的竖向预应力束将桥台可靠地锚于基岩中。桥台长26 m，与箱梁结构一致，两端加隔板，箱内用浆砌石填心，小边跨的纵向预应力束锚于台尾。桥台为三向预应力结构。桥台构造见图1。

图1 桥台构造

(2)贵州省关兴公路落拉河大桥，孔跨布置为40 m +166.5 m+97 m。40 m 小边跨采用大截面等高度箱梁，并在梁端布置4 排预应力锚杆。锚杆用32 精轧螺纹钢筋，锚入基岩内10 m，在梁顶张拉。锚杆纵向间距100 cm，横向间距180 cm，每根锚杆张拉力320 kN。

4.4.2 当小边跨跨径不是很小时，采用大、小T 和调整边跨构造尺寸的方法协调恒载分布，以改善边主墩的受力

(1)云南省三界怒江大桥，孔跨布置为(55 + 138 +95)m，小边跨55 m 与中跨138 m 的比值为0.399。设计采取的协调措施是:主桥由一个100 m 小T 和一个176 m 大T组成，使小边跨端部不出现负反力。小边跨箱梁仍按正常情况进行结构设计。

(2)贵州省思南岩头河大桥，孔跨布置为53. 5 m +128.5 m+92 m，小边跨53.5 m 与中跨128.5 m 的比值为0.416。设计亦采用大、小T 的方式协调内力。小边跨端部为正反力，箱梁按正常情况进行设计。靠小边跨的主墩较矮，墩顶截面出现不大于3 MPa 的拉应力，布置竖向预应力筋。