梁式橋種類很多,也是公路橋梁中最常用的橋型,其跨越能力可從20m直到300m之間。公路橋梁常用的梁式橋形式分為以下幾個(gè)類型。
按結(jié)構(gòu)體系分為:簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等。
按截面型式分為:T型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。
梁式橋跨徑大小是技術(shù)水平的重要指標(biāo),一定程度上反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)、交通、橋梁設(shè)計(jì)和施工各方面的成就。
現(xiàn)從以下幾種常用的結(jié)構(gòu)形式介紹梁式橋在公路橋梁上的使用和發(fā)展趨勢(shì)。
一、簡(jiǎn)支T型梁橋
T型梁橋在我國(guó)公路上修建最多,早在20世紀(jì)五、六十年代,我國(guó)就建造了許多T型梁橋,這種橋型對(duì)改善我國(guó)公路交通起到了重要作用。
T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了,從16m到50m跨徑,都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨,在工地預(yù)制,吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢(shì)為:采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線群錨:混凝土標(biāo)號(hào)40—60號(hào);T形梁的翼緣板加寬,25m是合適的;吊裝重量增加;為了減少接縫,改善行車,采用工型梁,現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面,在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負(fù)彎矩鋼束,形成比橋面連續(xù)更進(jìn)一步的“準(zhǔn)連續(xù)”結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便,跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。其最大跨徑以不超過50m為宜,再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。
目前的預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大,影響橋面線形,帶來橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點(diǎn),建議預(yù)制時(shí)在臺(tái)座上設(shè)反拱,反拱值可采用預(yù)施應(yīng)力后裸梁上拱值的1/2—2/3。
預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支或“準(zhǔn)連續(xù)”T形梁,建議由交通行業(yè)主管部門組織編制一套適用的標(biāo)準(zhǔn)圖。
二、連續(xù)箱形梁橋
箱形截面能適應(yīng)各種使用條件,特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋。因?yàn)榍豆淘谙淞荷系膽冶郯?,其長(zhǎng)度可以較大幅度變化,并且腹板間距也能放大;箱梁有較大的抗扭剛度,因此,箱梁能在獨(dú)柱支墩上建成彎斜橋;箱梁容許有最大細(xì)長(zhǎng)度;應(yīng)力值較低,重心軸不偏一邊,同T形梁相比徐變變形較小。
箱梁截面有單箱單室、單箱雙室(或多室),早期為矩形箱,逐漸發(fā)展成斜腰板的梯形箱。
箱梁橋可以是變高度,也可以是等高度。從美觀上看,有較大主孔和邊孔的三跨箱梁橋,用變高度箱梁是較美觀的;多跨橋(三跨以上)用等高箱梁具有較好的外觀效果。
隨著交通量的快速增長(zhǎng),車速提高,人們出行希望有快速、舒適的交通條件,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋能適應(yīng)這一需要。它具有橋面接縫少、梁高小、剛度大、整體性強(qiáng),外形美觀,便于養(yǎng)護(hù)等。
連續(xù)箱梁橋的施工方法多種多樣,只能因時(shí)因地,根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)、保證質(zhì)量、降低造價(jià)、縮短工期等方面因素綜合考慮選擇。一般常用的方法有:立支架就地現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝(可以整孔、分段串聯(lián))、懸臂澆筑、頂推、用滑模逐跨現(xiàn)澆施工等。
預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線,可以分段或連續(xù)配束,一般采用大噸位群錨。為了減輕箱梁自重,可以采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束。
由于連續(xù)箱梁在構(gòu)造、施工和使用上的優(yōu)點(diǎn),近年來建成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋較多。其發(fā)展趨勢(shì)為:減輕結(jié)構(gòu)自重,采用高標(biāo)號(hào)混凝土40—60號(hào);隨著建筑材料和預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展,其跨徑增大,葡萄牙已建成250m的連續(xù)箱梁橋,超過這一跨徑,也不是太經(jīng)濟(jì)的。我國(guó)公路橋梁在100m以上多采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。
中等跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,如跨徑40~8Om,一般用于特大型橋梁引橋、高速公路和城市道路的跨線橋以及通航凈空要求不太高的跨河橋。
三、T形構(gòu)橋
這種結(jié)構(gòu)體系有致命弱點(diǎn)。從60年代起到80年代初,我國(guó)公路橋梁修建了幾座T形剛構(gòu)橋,如著名的重慶長(zhǎng)江大橋和滬州長(zhǎng)江大橋,80年以后這種橋型基本不再修建了,這里不贅述。
四、連續(xù)剛構(gòu)橋
連續(xù)剛構(gòu)橋也是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之一,一般采用變截面箱梁。我國(guó)公路系統(tǒng)從上世紀(jì)80年中期開始設(shè)計(jì)、建造連續(xù)剛構(gòu)橋,至今方興未艾。
連續(xù)剛構(gòu)可以多跨相連,也可以將邊跨松開,采用支座,形成剛構(gòu)一連續(xù)梁體系。一聯(lián)內(nèi)無縫,改善了行車條件;梁、墩固結(jié),不設(shè)支座;合理選擇梁與墩的剛度,可以減小梁跨中彎矩,從而可以減小梁的建筑高度。所以,連續(xù)剛構(gòu)保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。
連續(xù)剛構(gòu)橋適合于大跨徑、高墩。高墩采用柔性薄壁,如同擺柱,對(duì)主梁嵌固作用減小,梁的受力接近于連續(xù)梁。柔性墩需要考慮主梁縱向變形和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響以及墩身偏壓柱的穩(wěn)定性;墩壁較厚,則作為剛性墩連續(xù)梁,如同框架,橋墩要承受較大彎矩。
由于連續(xù)剛構(gòu)受力和使用上的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋時(shí),優(yōu)先考慮這種橋形。當(dāng)然,橋墩較矮時(shí),這種橋型受到限制。
近年來,我國(guó)公路上修建了幾座著名的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,如廣東洛溪大橋,主孔180m;湖北黃石長(zhǎng)江大橋,主孔3×245m;廣東虎門大橋副航道橋,主孔270m。我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,幾乎都采用懸臂澆筑法施工。一般采用50—60號(hào)高標(biāo)號(hào)混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束。
現(xiàn)在,有人正準(zhǔn)備設(shè)計(jì)300m左右跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),筆者認(rèn)為,若能采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料,其跨徑有望達(dá)300m左右。由于連續(xù)剛構(gòu)跨徑加大,自重隨著加大,恒載比例已高達(dá)90%以上,故片面增大跨徑,已無實(shí)際意義。此時(shí)應(yīng)考慮選擇斜拉橋或別的橋型。
(作者單位:七臺(tái)河市公路管理處)