馬 君

（江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司， 江西 南昌）

關(guān)于斜梁橋設(shè)計

馬 君

（江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司， 江西 南昌）

通常，橋有四種：懸索橋、斜拉橋、拱橋和梁橋，其中梁橋又分為正橋和斜橋。當(dāng)橋上的行車方向線與橋支承線的法線重合時為正橋，當(dāng)行車方向線位于橋支承線的法線兩側(cè)，即與該法線成一角度時為斜橋。從受力情況來講，斜橋遠(yuǎn)比正橋復(fù)雜。本文主要講述關(guān)于斜梁橋設(shè)計。

斜梁橋；設(shè)計

0 前言

本項目是位于在萍鄉(xiāng)秋收起義廣場附近萍水河上的昭萍橋，是一座斜度為40°的右斜橋。其行車方向線位于橋支承線的法線右側(cè)，與該法線成40°夾角。橋設(shè)兩組橋墩和兩個橋臺，共三跨。每跨跨度為20米。采用墩帽大梁上鋪設(shè)預(yù)制板方案，車行道部分為預(yù)應(yīng)力空心板，人行道部分為仰放鋼筋砼槽型板，均套用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖。預(yù)制板鋪好并灌縫后，車行道部分鋪一層較厚的現(xiàn)澆砼鋪裝，人行道部分則在槽型板上鋪預(yù)制平板，并做水泥砂漿粉刷，平板下的空間作為管線過橋之用。上世紀(jì)九十年代中期，該橋墩臺已建好，其上部構(gòu)造由萍鄉(xiāng)市建筑公司負(fù)責(zé)施工，綜合施工條件、經(jīng)濟效益以及工期要求等方面考慮，最終決定所有預(yù)制構(gòu)件改為現(xiàn)澆，但由于原設(shè)計單位拒絕修改。為了保住這個有較大投資的施工項目，公司決定組織技術(shù)人員成立設(shè)計小組，報請上級批準(zhǔn)后進(jìn)行這項修改設(shè)計。

1 斜梁橋設(shè)計的準(zhǔn)備階段

1.1 做好準(zhǔn)備工作

首先，收集資料，包括設(shè)計規(guī)范、原設(shè)計圖紙、建設(shè)單位對設(shè)計的具體要求及有關(guān)參考資料等，其次，赴現(xiàn)場實地察看，了解現(xiàn)場的實際情況；最后，全面掌握收集來的資料和橋梁設(shè)計規(guī)范。

1.2 進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置

首先，考慮現(xiàn)澆鋼筋砼的露天情況，同時考慮降低計算的復(fù)雜性，減少計算工作量，將車行道與人行道分開，并在車行道橋面中央設(shè)一道通長的縱縫，同時在墩臺支座部位設(shè)置橫縫。把車行道部分劃分為6塊，人行道部分也分成6塊，每塊即成為一個計算單元，支座均為簡支。

其次，繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖和橋的橫剖面圖。這牽涉到要預(yù)先設(shè)定一些數(shù)據(jù)，如橋面梁的截面尺寸和梁的間距、橋面板和鋪裝的厚度、橫隔板的截面尺寸等。

最后，確定梁板端部處理和橫隔板的布置方式。由于斜橋本身特點，同一橫剖面各片梁的縱向與梁跨的相對位置不同，使梁的撓度變化差異大，這種撓度差會在車行道板內(nèi)產(chǎn)生有害的附加力矩。為了減小附加力矩，應(yīng)在擬定梁的截面尺寸、梁的間距、梁支座類型、橫隔板的設(shè)置等方面加以考慮。

1.3 車行道梁板內(nèi)力計算和截面設(shè)計

由梁板組成的車行道計算單元為一空間結(jié)構(gòu)，且車輛荷載為移動的動力荷載，而且本橋為一斜度較大的斜橋，使得其內(nèi)力計算非常復(fù)雜。因此，在截面設(shè)計時采取必要措施：

1）由于本斜橋斜度較大，但實際中往往按對稱考慮。將電算給出的最大彎矩保持一定長度，此長度在跨度中點兩邊各L/8即2.5米，兩邊共5米。

2）由于電算最大剪力各梁不同，為方便起見，各梁均取同一數(shù)值。

3）根據(jù)斜橋的力學(xué)特點和車輛荷載移動性質(zhì)，必須對梁作多截面驗算。由于電算未提供內(nèi)力包絡(luò)圖，故各驗算截面內(nèi)力只好按獨立梁相應(yīng)截面內(nèi)力乘以系數(shù)求得。此系數(shù)取為電算給出的最大內(nèi)力與獨立梁最大內(nèi)力之比值。由電算得知，梁內(nèi)力由掛車-120控制，故按獨立梁計算時亦取掛車-120的荷載。

4）橋面鋪裝的作用，本來是排水、抗磨損、擴大車輪荷載的作用面積，以及保證結(jié)構(gòu)的整體性。為了提高梁的安全度，要求施工中做到鋪裝砼與橋面結(jié)構(gòu)層砼有良好的結(jié)合。

2 斜梁橋設(shè)計階段

2.1 梁板截面設(shè)計

考慮到車行道梁板在支座范圍剪力大，故將其截面尺寸予以加大。其做法是對板加腋，對梁端部加寬，都是從距支座一小段距離的跨中開始向支座逐漸加大尺寸到設(shè)定數(shù)值。截面尺寸驗算、配筋計算均按橋梁設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。梁的受拉主筋布置與建筑工程中的梁大不相同。采用的大直徑、高強度鋼筋，以一根摞一根的形式置于梁中，0.2米寬的梁中布置兩摞受拉主筋，每摞主筋上根與下根之間，按規(guī)范規(guī)定隔一定距離施以雙面電焊，焊縫的具體尺寸規(guī)范亦有明確規(guī)定。同時，還按計算設(shè)置彎起鋼筋。梁的箍筋設(shè)置系經(jīng)抗剪和抗扭計算綜合確定其直徑和間距，同時將抗扭縱筋配置在梁腹兩側(cè)邊。車行道板的配筋計算和布置，一般與建筑樓板者無甚區(qū)別，只是銳角處的懸臂板配筋，無論是計算還是布置都有一點麻煩，必須慎重考慮和處理。

2.2 其它構(gòu)件設(shè)計

1）車行道梁板當(dāng)然是橋的最主要組成部分，不過其它部分也必須設(shè)計好。

2）人行道梁板設(shè)計。采用薄腹梁，按簡支T型梁計算。板按單跨雙懸臂板計算。橫撐考慮承受過橋管線荷載按單跨梁計算。同時，由于人行道部分每計算單元只設(shè)兩根梁，故又按建筑中的雙 T板做過計算并進(jìn)行對比，同時按橋梁設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。

3）墩帽大梁設(shè)計，橋梁設(shè)計規(guī)范規(guī)定，墩帽大梁按連續(xù)梁計算。橋面上任一處有車輛荷載，計算單元內(nèi)各梁均將受力，因而各梁均會在墩帽大梁上產(chǎn)生反力，當(dāng)然其大小是不同的。當(dāng)求某一跨大梁內(nèi)力時，其有利荷載會同時產(chǎn)生不利影響，而不利荷載會同時產(chǎn)生有利影響。于是決定計算時不考試車輛荷載的橫向分布，由此產(chǎn)生的誤差，在配筋中作適當(dāng)考慮。

3 斜橋梁的荷載試驗

3.1 設(shè)定大梁截面尺寸、計算出大梁各跨的計算跨度、求出作用在大梁上各種荷載

根據(jù)橋梁設(shè)計規(guī)范規(guī)定，掛車全橋只考慮一輛，故大梁上車輛荷載采用汽車-超20級車隊荷載，并取其可能發(fā)生橋面梁最大支座反力的情況進(jìn)行布置。橋面梁的恒載反力則采用電算提供的數(shù)據(jù)。人行道梁的反力和大梁自重均按實計算。所有荷載均按規(guī)范規(guī)定乘以各種系數(shù)。具體的計算采用傳統(tǒng)的彎矩分配法和結(jié)合萍鄉(xiāng)的習(xí)慣進(jìn)行。經(jīng)過計算，求得必須驗算的多個截面的彎矩和剪力?？紤]到大梁兩邊橋跨的橋面梁系分別支承在大梁頂面縱向中心線的兩側(cè)，當(dāng)只有一側(cè)有車輛荷載時，大梁將同時發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因此還計算了多截面的扭矩。

3.2 大梁內(nèi)力求出后，即按橋梁設(shè)計規(guī)范進(jìn)行配筋計算，并做出具體的鋼筋配置

這包括梁上、下縱向受拉主筋和縱向抗扭鋼筋、橫向抗剪箍筋和抗扭箍筋，當(dāng)然二者系經(jīng)綜合后進(jìn)行配置。由于梁寬較大，故采用內(nèi)箍和外箍組成的四肢箍筋。內(nèi)箍以抗剪為主，外箍以抗扭為主。為了加強每跨梁端部的抗剪能力，還設(shè)置了一定的彎起鋼筋和鴨筋。車行道梁支座、擋塊和墊塊設(shè)計。在橋面的銳角處車行道邊梁下，設(shè)置可在水平方向移動和轉(zhuǎn)動的支座，是減小由于同一橫剖面上各梁的撓度差在橋面板內(nèi)引起附加力矩的措施之一。設(shè)置橡膠支座完全可以滿足這項支座要求，同時為方便施工，故確定所有梁全部采用圓形板式橡膠支座，其直徑、厚度以及其中的加強鋼板均按設(shè)計規(guī)范計算確定。

3.3 橋面露天，為防止雨水滲入承載構(gòu)件內(nèi)銹蝕鋼筋，應(yīng)設(shè)置橋面橫坡來排除雨水

本橋為寬橋面斜橋，采用這個方法確實很不經(jīng)濟。因此決定采用在橡膠支座下加墊塊的方法來形成橋面橫坡。各梁墊塊厚度根據(jù)橋面橫坡要求經(jīng)簡單計算求得。由于橋面橫坡并不很大，因此最厚的中央墊塊的厚度也不大。墊塊的平面尺寸無需計算，只需略大于橡膠支座即可。墊塊砼采用與梁砼相同的強度等級。為了提高安全儲備，還是在墊塊內(nèi)配置了鋼筋網(wǎng)予以加強。

3.4 橋臺穩(wěn)定性驗算

橋臺功能是為了承載和擋土?？紤]到橋臺基礎(chǔ)系做在巖層上，基坑由人工錘鑿加工，表面非常粗糙，摩擦系數(shù)很大，滑移不可能發(fā)生，故只需驗算抗傾覆穩(wěn)定性。橋臺抗傾覆穩(wěn)定性驗算并不復(fù)雜，只需計算出穩(wěn)定力矩和傾覆力矩，二者相除得出穩(wěn)定系數(shù)，再跟設(shè)計規(guī)范一對照便可得出結(jié)論。對于土的容重，經(jīng)過現(xiàn)場觀察，憑經(jīng)驗設(shè)定一個數(shù)值，這可做到比較接近實際情況。對于橋臺的實際尺寸經(jīng)了解施工時完全按圖施工，未有變更，因此可從原設(shè)計圖紙中查得。剩下來要考慮的就是車輛荷載布置問題。這當(dāng)然要選擇對橋臺穩(wěn)定性的最不利布置，即橋跨上無車無人，橋背填土上有車有人的情況。

驗算中的具體計算，完全按有關(guān)橋梁設(shè)計規(guī)范之規(guī)定進(jìn)行，車輛荷載則根據(jù)驗算要求并結(jié)合斜橋之實際可能進(jìn)行布置。經(jīng)過詳細(xì)的計算后發(fā)現(xiàn)，橋上部構(gòu)造改現(xiàn)澆后，現(xiàn)有橋臺不能滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求，必須進(jìn)行加固處理。經(jīng)過初步核算，決定在橋背下部新做一個厚實的矮擋土墻。墻的厚度和高度均經(jīng)計算確定。其理論依據(jù)是，臺背土壓力分布圖為一上小下大的梯形，新做擋土墻承擔(dān)土壓力之大頭，這樣橋臺穩(wěn)定性就有保證，經(jīng)過驗算確實如此。實踐證明，這個加固方案既有效又經(jīng)濟，更是省時省力。

此外，由于現(xiàn)澆橋面梁的截面高度比原設(shè)計的預(yù)應(yīng)力空心板厚度要大一些，使得臺帽背墻有所增高，因此同時對臺帽背墻的配筋進(jìn)行了修改。

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1007-6344（2017）10-0091-01