连续刚构桥梁底板防崩技术探讨

王强

一、连续刚构桥梁底板崩裂原因分析

1.设计因素

深圳市宝安区松福路跨沙井河桥梁工程在设计阶段，笔者发现经常会发生一些问题，影响到梁底板的稳固性。第一是连续刚构桥的计算问题，钢束预应力有径向力，会使得底板出现变形弯曲，并产生弯曲应力。而且因为计算不准确会使得其挖空面积过大，混凝土就有拉开和崩裂的可能性，在实际设计时还有很多因素都会影响其受力，出现桥梁底板崩裂的情况；其次是底板径向力预估错误，没有重视桥面预拱度和竖曲线、管道定位的误差，使得合龙段两端的高差过大；第三是截面设计时底板受力情况没有考虑进来，只注意到了整体截面的受力，使得底板厚度不达标，可能出现钢束间距和过箱梁底板厚度不合理的构造问题等；第四是设计时桥梁预拱度的预留，使得预拱度增加，径向力也加大了；第五是不重视设计期间底板的横桥向应力，没有计算其受力情况，使得在设计底板整体防崩和横向钢筋时没有理论支持；最后一点就是设计时不能将施工期间的误差周全考虑进来，使得施工期间预径向力增大，桥梁底板崩裂的可能性增大。

2.施工因素

在松福路跨沙井河桥梁工程的桥梁道路施工中，有些区域的预抛高度非常容易被忽略，这样就会加大底板径向力，一旦发生立模标高偏差，径向力就会明显增大。而且施工中预拱度会经常调整，局部折角就有增大的可能性。因为合龙段的两端的高度会有一定差别，一旦折角出现在混凝土保护层中，就会出现应力集中，底板就有崩裂的可能。其中波纹定位也时常发生偏差，或者出现定位钢筋不稳固，此时波纹管就会偏位，径向力增加。加工底板闭合箍筋不能与其尺寸相吻合，其缝隙就会明显加宽。而且波纹管底板周边的混凝土不密实，影响其强度，分批张拉底板的预应力也会对桥梁底板崩裂产生影响。

二、连续刚构桥梁底板防崩的设计

在计算底板横向受弯时，要提高其精确度，可以运用有限元分析法。通过腹板高度和板厚来计算弯矩修正系数，并得出支点弯矩和跨中弯矩。跨沙井河桥梁工程在计算空间实体有限元时，笔者先进行底板应力建模，取其中一半的跨合拢段，保证箱梁截面左右对称，并对30个预应力管道孔道进行模拟，固定腹板上端。此时根据底板按简支梁就可以得出弯矩、底板厚度（跨中弯矩）、支点弯矩（支点上缘应力）、中轴线下缘应力等。在计算过程中，轴力对箱梁的影响、管道注浆都不计算在其中。而在提高底板抵抗径向力时，要防止合拢段周围产生外崩力，因此，笔者适当增加梁底曲率，并提高预拱度计算的准确度，减少施工中的预拱度调整。同时也要降低横隔板的底板应力，在径跨周围可多加横隔板，提高底板的防崩力。因为有径向力存在，底板会受到影响，并出现横向受弯的情况，而腹板底部也会出现横向负弯矩，必须要结合横向受弯情况进行横向钢筋的设置，这是整个桥梁底板防崩的关键步骤。在布置底板钢筋时，要提高其钢筋的整体性能，保证其下缘和上缘的横向主筋可以一起受力，并通过焊接肋板钢筋，形成一个整体。在设计桥梁底板时，底板下缘和波纹管间必须要有一定厚度的保护层，使得净保护层厚度和波纹管外径的比重在0.95左右，外径和波纹管净间距的比重在1左右。另外，还考虑到了尽量分散径向力，可以运用降低钢绞线数量的方式进行，降低管道对截面的削弱作用。

三、连续刚构桥梁底板防崩施工要点

1.跨径

通常连续刚构桥的主跨不超过200m，松福路跨沙井河桥梁工程在设计时，笔者注意与其他桥型进行比选论证，边中跨比要大于0.55。如果过渡墩高或者边跨现浇段运用落地支架现浇困难，要保证边墩支座的压力，其边中跨比最小只能是0.53。

2.构造尺寸

在桥梁梁高施工中，箱梁的高度必须要足够，这样才能改善主梁的应力状况，提高箱梁承载力，因此，在松福路跨沙井河桥梁工程设计中，箱梁根部梁高必须是主跨跨度的1/16～1/18，跨中梁高是其1/30～1/55。在实际施工中还结合具体标准和实际情况进行调整，保证净空不受限制，这样梁高得到适当增加。而腹板厚度施工中，箱梁腹板厚度是40～80cm，其厚度变化可以在1～2个节段完成。单箱单室截面箱梁底板的宽度不能超过8.0m，其翼缘板悬臂长不能超过4.0m，一旦难以满足就必须运用单箱双室断面。自跨中到墩顶底板厚度和负弯矩的成正比，箱梁高度通常是墩顶箱梁底板厚度的10～12倍，其跨中厚度在30～35cm间。在箱梁中必须设置端横隔板、墩顶横隔板和中跨跨中横隔板，检修人孔也需要在横隔板中设置。而箱梁顶面混凝土的调平层厚度最好在6～8cm间。

3.预应力体系

预应力体系包括三种：纵向预应力体系、竖向预应力体系和横向预应力体系。其中纵向预应力体系中要注意改善箱梁腹板的主拉应力，可以在腹板配置腹板下弯束，将其锚固在箱梁顶面，最好是截面高度的2/3，并适当增加负弯距钢束，这样有利于减少跨中正弯距钢束。在腹板附近可以布置底板钢束，在腹板锚固平弯，使得锚固齿板和腹板连成一个整体。一般而言波纹管净距要大于7cm，在最不利荷载的组合下，保证正截面的最大压应力小于规范限值的0.9倍，而其最小压应力储备在1MPa左右。在运营期间也要有备用束的孔道，所以松福路跨沙井河桥梁工程跨中底板预留的连续束要大于2孔的备用孔道。而竖向预应力体系中的竖向预应力最好是一种安全储备，如果有必要可以考虑0.5倍的竖向预应力效应。其设置通常是在腹板对称、跨径较大的桥梁运用钢绞线，如果运用精轧螺纹钢筋，必须要配合二次张拉工艺。最后是其横向预应力体系，其中主要运用的是扁锚体系，一端张拉和一端轧花可以作为其锚固方式，当然最好可以在其两端交叉锚固。通常横向预应力滞后2～3个节段张拉。

4.普通钢筋

在松福路跨沙井河桥梁工程普通钢筋施工中，闭合箍筋都要配置在腹板和齿板中。而且底板中还要有防止底板崩裂受力钢筋的配置，防崩钢筋必须有连续钢束节段，运用闭合箍筋的方式进行，提高其防崩系数。在节段线两侧80cm左右要加强防崩系数，如果节段没有连续钢束，可以运用135°的弯钩钩筋，钩住底板的最外层钢筋。在运用钢束定位钢筋时，可以制成“井”字型，直线段钢束的间距必须不超过80cm，曲线段钢束的间距不超过50cm。如果桥墩的高度和截面尺寸都比较大，在其表面要配置带肋钢筋网，这样可以避免温度过高、使得底板出现收缩裂缝。