高等级公路预应力桥梁的设计与施工分析

　　摘要：随着我国经济的发展，我国高等级公路建设得到了快速发展，同时由于我国很多地区地形复杂，其对高等级公路预应力桥梁的设计与施工提出了更高的要求。本文为此通过对高等级公路预应力桥梁的原材料选择、设计与施工措施的探讨来论述预应力桥梁的可持续发展。
　　关键词：高等级公路；原材料；设计；施工
　　
　　1高等级公路预应力桥梁的原材料要求
　　⑴混凝土：预制预应力梁、横隔板、翼板湿接头采用C50；伸缩缝预留槽采用C50钢纤维混凝土；桥面现浇层混凝土采用C40；桥面铺装采用沥青混凝土。⑵预应力钢绞线：采用符合ASTM-416-98标准、270级高强度低松弛预应力钢绞线。公称直径φs15.2mm，公称面积139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量Ep＝1.95×105MPa。⑶锚具及管道成孔：所采用的锚具应满足设计要求，并应符合《公路桥涵施工技术规范》的规定[1]。正负弯矩钢束成孔方式均采用塑料波纹管及真空辅助压浆工艺。波纹管材料的物理力学指标应符合交通行业标准《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》的规定。⑷普通钢筋：采用热轧R235、HRB335钢筋，钢筋的主要技术性能必须符合国家标准GB13013-1991、GB1499-1998的有关规定。⑸钢板：应符合国家标准《炭素结构钢》GB/T700规定的普通炭素结构钢[2]。⑹支座：简支处采用圆形聚四氟乙烯滑板式橡胶支座，规格GYZF4φ450×102mm，连续处采用圆形板式橡胶支座，规格GYZφ650×120mm。必须符合交通行业标准JT/T4-2004的要求[3]。
　　2高等级公路预应力桥梁的设计分析
　　(1)预应力梁采用MIDASCivil2006软件进行计算。主梁按部分预应力混凝土A类构件设计。横向分配系数采用刚接板梁法计算。不考虑10cm厚现浇混凝土参与受力。(2)主梁由预制预应力梁，现浇横隔板湿接头及现浇翼板湿接头构成。每孔设五道中隔板及两道端隔板，中隔板与腹板正交，端隔板沿径向设置。预制预应力梁梁顶横坡为每孔两端横坡的平均值。桥面横坡由盖梁及支座、垫石调节形成。为使支座水平设置，在预制预应力梁简支端设置满足主梁纵坡的梁靴[4]。(3)有关设计参数：相对湿度50%；管道摩擦系数μ＝0.16；偏差系数k＝0.0015；预应力松弛系数取0.3；体系均匀温升、温降±25℃；非线性温度梯度，正温差温度基数T1＝14℃，T2＝5.5℃；负温差温度基数T1＝-7℃，T2＝-2.75℃；两端张拉，锚具变形及钢束回缩总变形值取12mm。(4)桥面铺装：顶层沥青混凝土厚10cm，底层C40混凝土厚10cm，两层之间设防水层。在预制T梁与底层C40混凝土之间设置连接钢筋，以加强铺装与预制T梁的连接。位于曲线上的桥梁，平纵坡组合后各点桥面沥青混凝土铺装厚度不尽相同，以最薄处不少于8cm，最厚处不大于13cm控制。(5)梁体预应力钢束分正弯矩钢束和负弯矩钢束两种。正弯矩钢束采用圆形锚具和圆形塑料波纹管，在梁体预制时张拉；负弯矩钢束采用扁形锚具和扁形塑料波纹管，在连续段混凝土浇注后张拉[5]。
　　3高等级公路预应力桥梁的耐久性设计
　　合理的结构形式是耐久性的最大保证，各种类型结构的耐久性差异较大，一般而言：梁式结构桥梁的耐久性是最好的，拱桥、斜拉桥、自锚式悬索桥等结构的耐久性相对较差，尤其是其中的吊杆、拉索等构件，需要经常的维护更新；梁式结构中预应力混凝土结构要好于普通钢筋混凝土结构；结构连续结构要好于桥面连续结构；预应力混凝土连续好于钢筋混凝土连续；现浇箱梁好于预制拼装结构；T梁好于组合箱梁；中小跨径好于大跨径。本初步设计在结构选择中充分考虑了结构耐久性设计，在结构选择中确定了如下的设计原则：所有结构均采用梁式结构；对于跨径大于等于13m的桥梁均采用预应力结构，大于20米跨径的桥梁均采用先简支后连续结构，且均采用预应力混凝土连续结构；大于20米跨径的桥梁采用T梁，不采用组合箱梁；小半径曲线路段桥梁采用现浇箱梁，而不采用预制拼装结构；采用箱涵、盖板涵和圆管涵，而不采用拱涵。结构的受力状况是影响耐久性的重要因素，在结构设计中要严格控制结构应力水平，应力分布情况，是否均匀，控制重点部位应力幅度，防止结构疲劳，同时加强局部构造措施设计，只有这样才能保证结构的耐久性。
　　4高等级公路预应力桥梁的施工方法
　　全段桥涵基础工程宜在旱季施工，以避免雨季河渠水位过高及农灌用水需要给施工带来困难和干扰，并有利于确保工程质量，加快工程进度。全段桥梁服从路线走向，按路线平纵面线形布设，施工时应对设计文件中提供的尺寸进行核实，并加强对预制构件尺寸的检测，构造物应内实外美。各部位施工缝的处理必须严格按有关规范进行，并应注意施工缝的外观质量，不得留下明显印迹。位于弯道内的桥梁在预制主梁时应注意各梁长度和边梁翼缘宽度的变化，同时还应注意各孔超高横坡值的变化及主梁顶板预制横坡值的变化，各片主梁应做好编号，以利于安装。部分桥梁边孔已部分进入挖方地段，施工时应将距主梁底50cm范围内的土层清空，以保证结构的受力。桥面C40号混凝土铺装表面应拉毛，铺沥青混凝土铺装之前应将水泥混凝土铺装表面清洗干净，并喷1mm厚防水粘结层，既能防水又能增强沥青混凝土与水泥混凝土的粘结。桥涵基底埋置深度均根据地质钻探资料确定，各合同段桥涵基础施工过程中应检查、核对地勘设计资料的正确性，若施工时发现设计所采用的地质钻探资料在纵横向局部范围与实地不符，应及时通知监理工程师和设计代表，视具体情况酌情调整桩长和基底设计标高，确保结构安全。当桥涵扩大基础置于泥岩或粉砂质泥岩等软质岩层中时，在清除岩层至设计标高并经监理工程师检查认可后，应迅速浇筑基础混凝土或浆砌圬工封闭，避免基岩因长期暴露而进一步风化变软，使其承载力降低，更不允许基坑内关水积水，使基底岩层软化。挖孔桩浇筑非水下混凝土时桩底沉淀土厚度t=0，浇筑水下混凝土时t≤10cm；钻孔灌注桩基底为坚硬岩石时桩底沉淀土厚度t≤5cm，其它情况按有关规范规定执行。应注意上、下部结构施工间配合，主梁底对应支座位置必须设置调平钢板，相应墩台帽位置的支座垫石顶面必须严格整平，以确保主梁支座的安装为面接触，避免产生点线接触使支座与主梁梁底脱空而使主梁受扭破坏。各块预制主梁应做好编号，以方便安装。准确控制好构件各部尺寸和标高，避免不必要的返工和发生较大的标高误差。清渣由于工作面相对较宽，挖掘机、自卸车可以进入工作面，采用机械清渣，可大大提高施工效率，危石人工配合机械清除。桥涵施工的中间检查及施工验收应严格按照中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》执行。
　　总之，高等级公路预应力桥梁的设计与施工工作是繁重、琐碎的，所以在实际工作中不能忽视各种工程隐患的存在，从而严格把控工程质量。
　　
　　参考文献：
　　[1]冯忠居，张永清，李晋．堆载引起桥梁墩台与基础的偏移及防治技术研究[J]．中国公路学报，2004，17(3)：74-77．
　　[2]程乾．山区高等级公路桥梁设计的特点和方法[J]．山西建筑，2007，33(19)：328-330．
　　[3]刘芳.浅论钻孔灌注桩施工质量控制要点[J]．中国科技信息，2005，14：127-128.
　　[4]李声平.钻孔灌注桩施工管理控制[J]．广东科技，2008，7：204-205.
　　[5]翁述雄，刘瑞敏.钻孔灌注桩的质量控制及施工管理[J]．山西建筑，2006，32(11)：90-92.

《高等级公路预应力桥梁的设计与施工分析》

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