高墩大跨连续刚构桥设计

曹 岩

(黑龙江省公路勘察设计院,黑龙江 哈尔滨 150080)

1 工程概况

某桥梁跨径组合为20×40+(64+118+64)+19×30 m，全长为1 622.08，桥面净宽2×11.0 m，桥梁全宽24.5 m，桥梁右交角90°。上部结构采用预应力砼连续刚构+30 m装配式预应力混凝土T梁+40 m装配式预应力混凝土T梁；下部结构主桥主墩采用双肢薄壁空心墩，主引桥共用墩采用空心墩，引桥桥墩采用柱式桥墩，桥台采用柱式桥台，墩台均采用钻孔灌注桩基础和挖孔灌注桩基础两种形式。

大桥为跨越斑竹河所设，是此段路线的控制性工程之一。桥位处地势起伏较大，呈U形，沟底距桥面最大深度达到107 m。本桥主桥位于直线上，引桥位于直线上，纵坡由2.1%变为3.355%变为2.5%，大桥在满足安全、经济、环保、适用、便于施工的前提下，注重桥型方案的美观设计。

2 技术标准

(1)设计时度：80 km/h；

(2)荷载等级：公路-Ⅰ级；

(3)地震动峰值加速度：0.05 g；

(4)桥梁宽度：0.5 m(边护栏)+11.0 m(行车道)+0.5 m(中护栏)+2×0.25 m梁间隙+0.5 m(中护栏)+11.0 m(行车道)+0.5 m(边护栏)=24.5 m；

(5)环境类别：Ⅱ类；

(6)结构设计安全等级：一级，桥梁结构的重要性系数取1.1。

3 设计要点

3.1 上部结构设计要点

箱梁采用单箱单室断面，从支点到跨中梁下缘按1.8次抛物线变化，墩顶梁高取为7.0 m，跨中和端支点梁高定为2.8 m。上部箱梁顶板全宽1 200 cm，两侧悬臂长275 m；箱内顶板厚28 cm，悬臂板根部厚70 cm；

横桥向箱内上梗腋长175 cm；箱梁底板宽650 cm、底板厚30～95 cm，墩顶局部加强到150 cm，腹板厚度60～80 cm。主梁采用C55混凝土。

箱梁采用三向预应力体系。纵向束采用15～15、15～19、15～22三种型式，采用ΦS15.2mm钢绞线，配合15～15、15～19、15～22群锚锚具，两端或单端张拉。箱梁顶板横向预应力束为3ΦS15.2 mm钢绞线，单端交错张拉，配15～3扁锚。竖向预应力采用3ΦS15.2 mm钢绞线，配15-3锚具，纵向间距为50 cm。

3.2 下部结构设计要点

本桥主墩采用双肢薄壁空心墩，墩高分别为80.9 m和84.5 m。桥墩横桥向宽7.5 m，顺桥向厚2.5 m，双肢中心间距为3.0 m。承台尺寸为10.2×13.8 m、12×16.5 m，厚4.0 m。承台下接12颗直径为1.8 m的钻孔灌注桩基础。

4 施工注意事项

4.1 上部结构施工注意事项

0#块结构及受力均较为复杂，加之纵向及竖向预应力管道集中，钢筋密集，混凝土方量大，为了确保结构强度并防止有害裂缝出现，浇筑时需采取必要措施控制混凝土水化热的影响。

为防止支架沉降、挂篮刚度不足导致结构开裂，模板变形导致截面尺寸削弱或混凝土超方，必须确保支架、挂篮及模板的刚度。浇注直线段所采用的临时墩或支架必须进行预压，以消除非弹性变形，预压重量不少于箱梁重量的100%；挂篮经试拼后，应按设计荷载进行预压，以测定挂篮的弹性变形并消除其非弹性变形。

箱梁逐段悬浇过程中，梁段混凝土的浇注、钢束的张拉、挂篮和机具的移动等，均应遵循对称、均衡、同步进行的原则。平常梁面上应尽量少堆放材料和施工机具，并注意悬臂两端对称堆放。

混凝土龄期达7 d以上、同时混凝土强度达到设计强度的90%以上，方可施加预应力，预应力张拉应严格按照设计提供的顺序和控制应力进行。预应力钢束均采用张拉应力与伸长量双控。箱梁纵向预应力钢束在箱梁横截面应保持对称张拉，同一根纵向钢束张拉时两端应保持同步。

4.2 下部结构施工注意事项

主桥桥墩较高，桥墩施工时应严格做好施工控制。桥墩可采用爬模或翻模施工。基桩施工可采用人工挖孔或机械钻孔施工。基桩施工时，清底和竖向偏差应严格按施工规范执行，尤其是主桥桥墩基桩，应从严执行。孔底的沉淀厚度应≯5 cm。

为防范空心墩墩身因与承台混凝土体积、龄期不同的影响而产生的裂缝，要求首节墩身与承台混凝土龄期差不小于14 d。主桥主墩承台施工时应注意布置冷却管，并注意水流速度及进出水口的温度，防止承台开裂。

4.3 混凝土梁的开裂施工控制措施

(1)合龙段顶推方法

大跨梁桥在边跨合龙后由静定结构变为超静定结构，其上部结构受到混凝土的收缩、徐变和温度变化(主要是降温作用)等影响会产生附加内力，会使桥墩向跨中方向发生水平位移。同时，梁体的水平位移和后期的收缩徐变会造成梁体竖向挠度和主墩偏位。这样不仅对主墩受力产生不利影响也会造成跨中下挠加剧。为此，在连续梁桥边跨合龙完成后、中跨合龙前对梁体施加水平顶推力，利用千斤顶对两侧悬臂梁段端面进行顶压，通过施加顶压力，将连续梁桥悬臂段适当地顶开，使梁体产生一个与将来混凝土收缩徐变相反的水平位移，这样可在成桥后大大消除混凝土早期的收缩、徐变变形，从而达到改善主墩应力状态，减小主梁跨中下挠的目的。

(2)严格控制混凝土加载龄期

由混凝土的徐变收缩规律可知，较短的加载龄期会很大程度上增加徐变收缩效应。施工中应做到混凝土强度和弹性模量双控，并严格控制加载龄期不低于7 d。

(3)加强混凝土的养护

控制混凝土入模前的温度，重视混凝土浇注后的养护，采用有效措施降低混凝土收缩、温度梯度作用对混凝土梁的影响。