等高现浇连续箱梁桥设计探讨

杨文志，谌 楹，徐 容

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

等高现浇连续箱梁桥设计探讨

杨文志，谌 楹，徐 容

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

文章结合工程实例对等高现浇连续箱梁桥设计过程中的常见技术问题进行探讨，分析了各设计方法的优缺点及适用范围，并提出一些设计建议，供同类工程设计参考。

等高现浇连续箱梁；设计；构造尺寸；施工顺序；横梁；桥梁腹板

0 引言

等高现浇连续箱梁桥具外形简捷、美观、抗扭刚度大、整体性好等优点，相比预制结构梁桥，现浇连续箱梁桥能适应路线变宽、小半径的要求，这种桥型已广泛应用于互通式立交、跨线桥等工程中。虽然应用广泛，但等高现浇连续箱梁的设计也存在不少的问题，造成施工不便、材料浪费和后期运营桥梁病害，主要体现在：(1)箱梁构造尺寸不统一，基本上是一座桥一个特色，即便是相同的跨径组合，不同的设计单位拟定的外形尺寸差异也很大，造成了极大的不便和浪费；(2)设计对施工工序考虑不足，施工过程中变更较多。设计往往对项目工期要求、施工单位人员设备情况等因素缺乏统筹考虑，对每种施工工序自身的特点和适用范围也缺乏全面认识，造成施工过程中不能按设计的工序实施；(3)横梁采用预应力构件或普通钢筋构件认识不统一，造成构件受力不合理或施工困难；(4)变宽桥腹板布置没有统一的原则，腹板分割箱室形状各异，造成腹板传力不流畅，局部位置应力集中明显。本文结合工程实例和实践经验，针对以上设计问题进行探讨，并提出了一些设计建议，供同类工程设计参考。

1 箱梁一般构造尺寸取值

一般构造尺寸的拟定是桥梁设计中最重要的内容，合理的构造可以使设计的桥梁受力性能良好，施工方便，经济技术指标优良，设计过程应详细比选，择优选取，确定较为合理的一般构造尺寸。对等高现浇连续箱梁而言，需要确定梁高、悬臂尺寸、箱室个数、箱室宽度、腹板厚度，顶、底板厚度等构造尺寸。等高现浇箱梁桥典型断面及部分构造尺寸的取值范围见图1。

图1 箱梁横断面构造尺寸示意图(单位：cm)

梁高尺寸H一般取最大跨径的1/15～1/20，常见跨径的梁高取值见表1，当桥下净空受限或为节约投资时，在满足受力和刚度要求时，20m、25m跨径的箱梁的梁高可适当降低至1.2m、1.4m，其余跨径桥梁可参考表1取用。单个箱室宽度可取2.5～5m，最大值应≤5.5m。悬臂长度一般取1.75m、2.0m、2.5m，具体取值应根据桥宽、箱室个数及箱室宽度确定。悬臂端部尺寸一般取18～20cm，根部厚度一般取45～50cm。箱室顶板厚度一般取25cm，底板厚度一般取22cm。跨中腹板厚度F一般取45～50cm，支点段腹板厚度应加厚至70～80cm，以满足支点附近的抗剪要求，中间过渡段长度应满足不小于规范12倍变化值的要求。需要指出的是以上构造取值是在总结以往实际工程经验的基础上得出的经验值，应用到实际工程时可根据计算适当调整，以使箱梁受力更合理。

表1 中小跨径箱梁梁高取值表

另外，箱梁设计中有一些构造细节应引起设计人员重视，例如悬臂端部设置滴水槽可以有效阻止雨水沿悬臂、腹板流下污染梁体，保持梁体洁净美观，特别是城市桥梁等对桥下景观要求较高的桥梁都应设置；又如通风孔的设置可以减小箱室内外的温差，减小由于温度引起的应力，同时减小箱梁内外湿度差，利于混凝土的收缩徐变。

2 现浇箱梁桥施工顺序的确定

实际工程中，一座桥往往包含很多联现浇箱梁，此时施工工序的选择就很重要，确定好施工工序，钢束的张拉方式和张拉槽口的构造才能确定。一般来讲，最理想的施工工序是每联桥相互独立，其施工不受相邻联的影响，称之为“独立工序”，施工单位可以根据场地、设备条件灵活安排，此种工序钢束一般采用两端张拉，梁体为一次落架。当没有条件做到每联独立施工时，可以考虑从中间联往两边联施工，或起点往终点依次施工，称之为“顺序工序”，此种工序钢束一般采用单端张拉，梁体为分段浇筑施工。

采用“独立工序”时，钢束在张拉端有两种锚固形式，如图2、图3所示。图2钢束锚固于梁顶，槽口设置在箱梁顶板，为上锚式；图3钢束锚固于梁端，利用两联间所开槽口的空间进行钢束张拉，为端锚式。两种锚固方式在实际工程中均有应用，但各有特点，选用何种锚固方式需设计人员结合项目实际情况确定。

图2 钢束上锚式示意图

图3 钢束端锚式示意图

上锚式施工时各联桥之间无相互干扰，可独立进行钢束张拉和主梁落架，但由于纵向钢束都弯起锚固于梁顶，锚固区下缘往往出现较大的拉应力，需要设置反拉钢束消除过大的拉应力。反拉钢束沿梁底布置，一般采用单端张拉，固定端设于梁端附近，张拉端通过张拉齿板设于箱室内，施工时需先在箱室内对反拉钢束进行张拉，然后再张拉箱梁纵向钢束。上锚式梁端应力状态复杂，槽口位置普通钢筋构造也比较复杂。

端锚式由于要留够足够的张拉空间，槽口尺寸一般比较大，为了使梁底支座传力不受开槽口影响，在梁底位置须设置一定厚度的混凝土实体段，该实体段厚度一般应≥40cm。在横桥向，若支座位置处于腹板下方，此实体段的受力类似于牛腿，成为构件的薄弱环节，需注意此处的局部计算和配筋。端锚式梁端槽口的宽度应根据钢束张拉所用千斤顶的张拉空间确定。应该指出的是，无论采用上锚式或端锚式构造，张拉槽口位置需截断箱梁的受力主筋和构造钢筋，设计时需特别强调槽口位置普通钢筋的等强度恢复，以确保封锚后主梁无受力的薄弱环节。

采用“顺序工序”时，需根据工期安排确定主梁浇筑的起始工作面，然后逐段施工，如图4所示。施工缝的位置一般选在离支点L/5～L/4之间，为满足钢束连接器的布置需要，施工缝位置腹板须加厚，腹板加厚段厚度根据连接器的布置要求和锚下局部承压需要确定。相比独立工序，顺序工序钢束张拉的空间充裕，利于钢束的张拉，钢束锚固位置槽口构造简单，但由于主梁分段张拉，施工工期会加长，同时，施工缝位置先浇梁段与后浇梁段接触面须做凿毛处理，主筋也须焊接连接，施工步骤较多。

图4 顺序工序施工示意图

多联桥采用何种工序应根据项目的工期、施工单位技术力量等因素综合确定，无论采用哪种工序都要做好张拉槽口、施工缝等位置的详细设计，明确所采用工序施工时的注意事项，这样才能保证上部结构施工的安全、顺利进行。

3 预应力横梁与普通钢筋横梁的选用

横梁是箱梁重要的传力构件，通常有预应力构件和普通钢筋构件两种形式。实际工程中，横梁采用何种形式是值得探讨的问题。预应力横梁与普通钢筋横梁适用条件及优、缺点见表2。

一般单个支座横梁或支座间距>8m的多支座横梁采用预应力横梁，<8m的多支座横梁采用普通钢筋横梁。但从耐久性出发，很多设计单位也趋向于横梁均采用预应力构件。横梁均按预应力横梁设计是否可取，仍有待研究和实践确定。在此列举一个工程实例，说明采用预应力横梁存在的一个问题，提醒设计人员注意。某现浇连续梁桥，横梁按A类预应力构件设计，端横梁处横梁钢束和主梁纵向钢束布置如图5所示。在张拉主梁纵向钢束时，腹板外侧靠下部一根钢束发生了侧崩。分析侧崩原因时发现设置横向钢束张拉槽口时，横梁的骨架钢筋被截断，张拉纵向钢束时横向槽口内的骨架筋未恢复，另外，纵向钢束与横向槽口边缘的距离也较近，纵向钢束张拉时，在巨大的轴向压力作用下，锚下混凝土发生了侧崩。通过该工程实例，设计人员应意识到在端横梁外侧腹板位置，由于横向束槽口与纵向束槽口距离较近，若施工时横梁侧面骨架钢筋未恢复或做不到等强度恢复时，就有可能发生类似事故。从保证施工安全的角度出发，在端横梁位置应谨慎采用预应力横梁，必须采用时，也应做好局部位置的构造设计，采取相应措施(比如横向束采用扁锚等)确保施工安全。

表2 预应力横梁与普通钢筋横梁对比表

图5 某桥预应力横梁钢束布置示意图

4 变宽现浇箱梁腹板布置

在互通式立交桥里，主线桥加减速车道及渐变段、主线与匝道连接部位的桥宽一般是变化的，由于适应变宽的能力较强，现浇等高连续箱梁是采用得较多的结构形式，此时，桥梁腹板需根据桥宽的变化合理布置。由于桥宽的变化形式多样，腹板沿桥跨方向的布置形式也灵活多样。腹板布置一般可分为两大类，一类为均分桥宽，即沿桥跨方向腹板中心线为桥宽的等分线，一联内箱梁的箱室个数相等，适用于桥宽变化范围不大的桥梁；当桥宽变化范围较大时，则需通过增加箱室个数来分割桥宽。图6为某互通式立交主线桥中一联的平面布置图，该联桥起点位置为主线与匝道连接部，桥宽为2 443.3cm，终点为主线与加速车道连接部，桥宽1 800cm，加宽方式为桥梁左边缘单侧加宽，由于起终点桥宽变化较大，设计时第一、二跨按单箱六室布置腹板，第三、四跨按单箱五室布置，三号横梁处腹板由两根腹板合并为一个腹板完成箱室个数的调整。实际工程中，腹板的布置灵活多样，但应把握一些基本原则，腹板布置首先应考虑结构传力均匀、流畅，其次要考虑施工的便利性，例如箱室的宽度不能太小，要预留施工空间；另外，要方便预应力束布置，做好腹板分叉位置预应力束局部锚固的构造设计。

图6 某互通主线桥腹板布置图(单位：cm)

5 结语

本文结合实际工程，重点讨论了等高现浇箱梁设计过程的一些问题，包括箱梁一般构造取值、多联桥施工工序、预应力横梁与普通钢筋横梁的选择，变宽桥的腹板布置，除了以上探讨的内容外，等高现浇箱梁的设计中仍有一些问题值得设计人员关注和研究。例如，小半径弯桥的设计、宽桥多支座的布置、常见病害的设计预防措施等。随着我国公路路网和城市化建设的推荐，等高现浇箱梁这种桥型将被更广泛采用，应该在工程实践的基础上不断总结和研究与其相关的计算理论、设计方法，使之成为更为安全、经济、可靠、耐久的桥型。

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[2]刘世明，刘永健，耿东升，等.现浇箱梁预应力钢筋张拉方式影响分析[J].公路交通科技，2013(3)：83-88.

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[4]汪 飞.现浇箱梁典型施工常见问题及解决方法[J].山西建筑，2011(4)：76-77.

Discussions on Equal-height In-situ Continuous Box Girder Bridge Design

YANG Wen-zhi，SHEN Ying，XU Rong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Combined with practical engineering，this article discussed the common technical issues in the de-sign process of equal-height in-situ continuous box girder bridge，analyzed the merits and demerits as well as the applicable range of each design method，and proposed some design suggestions，thereby providing the design reference for similar projects.

Equal-height in-situ continuous box girder；Design；Construction size；Construction sequence；Cross beam；Bridge webs

U448.21+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.014

1673-4874(2015)04-0049-03

2015-03-06

杨文志，硕士，工程师，主要从事公路桥梁、城市桥梁设计工作。