劉立民

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司)

1 連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板崩裂的設(shè)計(jì)和施工原因

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

(1)連續(xù)剛構(gòu)橋的有限元計(jì)算不夠精確，無(wú)法正確反映箱梁、中跨底板預(yù)應(yīng)力束空間分布的效應(yīng)。①預(yù)應(yīng)力鋼束具有徑向力，底板形成彎曲應(yīng)力和變形。②預(yù)應(yīng)力管道挖空面積達(dá)，導(dǎo)致混凝土拉開(kāi)或者崩出的破壞。③另外還有很多受力因素被忽視，沒(méi)有充分考慮到，造成底板崩裂。

(2)沒(méi)有對(duì)底板徑向力進(jìn)行精確預(yù)估，沒(méi)有考慮以折代曲施工。另外，沒(méi)有充分重視橋面豎曲線和預(yù)拱度以及管道定位誤差和合攏段兩端高差。

(3)設(shè)計(jì)截面過(guò)程中，只考慮了整體截面受力，而沒(méi)有考慮底板受力，例如過(guò)箱梁底板厚度、鋼束間距等構(gòu)造，以至于底板厚度無(wú)法滿足需求。

(4)在設(shè)計(jì)階段，很多橋梁預(yù)拱度設(shè)置存在問(wèn)題，導(dǎo)致在施工過(guò)程中不得不增設(shè)預(yù)拱度，導(dǎo)致徑向力增加。

(5)設(shè)計(jì)階段沒(méi)有充分重視底板橫橋向應(yīng)力，缺乏受力計(jì)算，以至于底板上下層橫向鋼筋和防崩鋼筋的設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù)。

(6)很多施工誤差無(wú)法避免，但是如果在設(shè)計(jì)階段沒(méi)有充分考慮在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的徑向力作用，則會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的徑向力增大，導(dǎo)致橋梁底板崩裂。

1.2 施工方面的原因

(1)橋梁施工過(guò)程中，很容易忽視局部預(yù)拋高度，導(dǎo)致橋梁底板徑向力增大。如果懸臂施工部分節(jié)段立模標(biāo)高出現(xiàn)偏差，則會(huì)產(chǎn)生較大徑向力。

(2)施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)調(diào)整預(yù)拱度，會(huì)導(dǎo)致局部折角增大。

(3)合攏段兩端出現(xiàn)高度差，混凝土保護(hù)層出現(xiàn)折角，導(dǎo)致應(yīng)力集中。

(4)波紋管出現(xiàn)定位偏差或者定位鋼筋沒(méi)有固定都會(huì)產(chǎn)生波紋管偏位，導(dǎo)致徑向力增加。

(5)底板閉合箍筋加工尺寸無(wú)法有效配合，產(chǎn)生較大縫隙。另外，底板預(yù)應(yīng)力束分布過(guò)于密集，很容易與防崩鋼筋產(chǎn)生沖突，以至于防崩鋼筋少放或者沒(méi)有放置。

(6)波紋管底板附近混凝土不密實(shí)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不夠。

(7)施工時(shí)分批張拉底板預(yù)應(yīng)力束時(shí)間或步驟安排不妥。

2 底板防崩的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算方法

底板預(yù)應(yīng)力鋼束在張拉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生徑向荷載，導(dǎo)致底板橫向受彎，形成正應(yīng)力。同時(shí)，作用于管道底部的荷載會(huì)產(chǎn)生沿管道中心的局部受拉。所以，綜合考慮各種影響因素，必須注意以下技術(shù)要點(diǎn)。

(1)必須考慮箱梁整體分析和局部分析以及底板在預(yù)應(yīng)力外崩力作用下的橫向受彎和局部受拉計(jì)算，根據(jù)詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果配置鋼筋。

(2)可以充分考慮帶孔道的局部梁段上承受徑向力作用，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行橫向受彎效應(yīng)計(jì)算。

(3)可以將箱梁底板局部受力計(jì)算簡(jiǎn)化為直接抗拉計(jì)算。

2.2 箱梁底板橫向受彎簡(jiǎn)化計(jì)算方法

有限元分析法計(jì)算結(jié)果更加精確，所以箱梁底板受力情況可以采用有限元分析法。但是，簡(jiǎn)化計(jì)算對(duì)于設(shè)計(jì)而言，更加具有參考價(jià)值，并且可以為空間分析復(fù)核提供參考。

(1)首先按照單向簡(jiǎn)支板計(jì)算跨中內(nèi)力，如圖1 所示。

圖1 底板橫向撓曲計(jì)算圖式

(2)根據(jù)板厚t 和腹板高度h 確定彎矩修正系數(shù)，計(jì)算跨中彎矩和支點(diǎn)彎矩。

當(dāng)t/h ＜1/4 時(shí):

跨中彎矩:M中= +0.5M0

支點(diǎn)彎矩:M支=－0.7M0

跨中彎矩:M中= +0.7M0

支點(diǎn)彎矩:M支=－0.7M0

2.3 總體設(shè)計(jì)與構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

連續(xù)剛構(gòu)總體設(shè)計(jì)一般采用變高度梁，并且要求變高度梁底緣為拋物線。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該盡可能的減小預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的徑向力，或者提高底板抵抗徑向力。必須注意以下幾個(gè)方面:

(1)適當(dāng)加大梁底曲線的曲率，以避免合攏段附近出現(xiàn)較集中的外崩力。

(2)準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)拱度，以免在施工過(guò)程中預(yù)拱度過(guò)多的局部調(diào)整。

(3)橫隔板可以減小底板所受應(yīng)力，有效提高連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板防崩性，所以徑跨中附近位置可以增加橫隔板改善底板受力。

(4)在徑向力作用下，底板橫向受彎，在腹板底部會(huì)產(chǎn)生橫向負(fù)彎矩，中軸線附近產(chǎn)生橫向正彎矩，所以應(yīng)按照橫向受彎來(lái)配置一定橫向鋼筋。

(5)底板箍筋的布置是影響橋梁底板防崩裂的重要因素。所以，必須合理布置底板鋼筋，從而增加橋梁鋼筋整體性，有利于抵御，起到防止橋梁底板崩裂的目的。橋梁底板鋼筋應(yīng)該保證上下緣橫向主筋共同受力，并且與與肋板鋼筋焊接形成整體。

(6)在進(jìn)行橋梁底板設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證波紋管與底板下緣之間的保護(hù)層厚度，可以將波紋管外徑與凈保護(hù)層厚度之比控制在1.05 左右;將波紋管凈間距與外徑之比控制在1左右。底板預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)該盡量減少鋼絞線數(shù)，從而達(dá)到分散徑向力的作用，降低管道對(duì)截面的削弱。

(7)施工過(guò)程中很容易遇到各種復(fù)雜問(wèn)題，而且施工過(guò)程不可逆，所以必須做好安全儲(chǔ)備，盡量避免誤差。

3 防崩關(guān)鍵技術(shù)的施工要點(diǎn)

(1)必須嚴(yán)格控制底板預(yù)應(yīng)力鋼束在張拉過(guò)程中產(chǎn)生的徑向外崩力，施工過(guò)程中，很容易因?yàn)橹本€管道定位誤差和合攏段兩端誤差產(chǎn)生徑向外崩力，所以必須及時(shí)避免。

(2)在施工過(guò)程中必須及時(shí)預(yù)估預(yù)拱度和預(yù)拋高度，盡量避免高度調(diào)整。

(3)盡可能的避免施工誤差，精確施工放樣工作。

(4)將合攏段高度差控制在2～3 cm 之內(nèi)。

(5)在進(jìn)行連續(xù)剛構(gòu)底板施工過(guò)程時(shí)，應(yīng)該保證分批張拉底板縱向預(yù)應(yīng)力鋼束比小于張拉底板縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力值，將橫向應(yīng)力縮小7%左右，將豎向應(yīng)力縮小15%作用。這樣能夠有效避免抑制底板下緣因拉應(yīng)力集中造成橋梁底板崩裂。

(6)施工過(guò)程中，為了控制箱梁底板鋼筋崩裂，可以在設(shè)有底板束的梁段位置上，先在鋼筋加工場(chǎng)焊接閉合箍，形成一榀骨架，然后運(yùn)送到模板內(nèi)，再與肋板鋼筋焊。這樣不僅造價(jià)低、而且能夠保證鋼筋整體性。

(7)施工過(guò)程中，應(yīng)該保證管道之間和管道底部的混凝土具有一定的密實(shí)度。

4 結(jié) 語(yǔ)

優(yōu)秀的橋梁設(shè)計(jì)是橋梁的基礎(chǔ)，而科學(xué)的施工技術(shù)是保證橋梁質(zhì)量的重要因素。從設(shè)計(jì)和施工方面對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋梁底板崩裂原因進(jìn)行了具體分析，并且對(duì)橋梁底板設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)該注意的事項(xiàng)進(jìn)行了具體闡述。

［1］王克.探討植筋技術(shù)在橋梁拼接施工中的應(yīng)用［J］.中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2012，(2):12－13.

［2］趙煜，周博，賀拴海，等.基于裂縫特征的PC 簡(jiǎn)支梁損傷剛度評(píng)估方法［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，(4):9.

［3］王照宇，王洪濤.Φ3 m 超長(zhǎng)大直徑鉆孔灌注樁的關(guān)鍵施工技術(shù)［J］.四川建筑科學(xué)研究，2010，(2):37－39.