预应力混凝土连续箱梁桥设计与施工探讨

卫菊瑞

摘 要：近年来，预应力混凝土连续箱梁桥广泛应用于高速公路及城市桥梁。预应力混凝土连续箱梁桥对设计、施工的要求均较高，同时对设计与施工工艺的结合也有着较高的要求。该文介绍了预应力混凝土连续箱梁桥的设计基本理论与施工工艺，并结合工程实例做一些探讨。

关键词：预应力 混凝土 连续箱梁桥 设计施工

中图分类号：U448.35 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0042-02

预应力混凝土连续箱梁以变形小、舒适顺畅、易养护、结构刚度较好、抗震能力极强等作为其优势，被极为广泛地应用于城市桥梁修建以及高速公路建设中。但是，任何一事物都有其两面性，预应力混凝土连续箱梁桥就对建设设计方案以及施工高标准、高要求。该文介绍了预应力混凝土连续箱梁桥的设计基本理论与施工工艺，并结合工程实例做了一些探讨。

1 浅谈预应力混凝土连续箱梁桥的设计基本理论

在建设一座任何桥梁之前，建筑工程师首先要对桥位处的地质环境情况、地形及水力水文情况做一个具体的了解。在对桥梁设计的造型结构方面也需要别具匠心，对建桥材料也需要有相关的了解和认识，在开工之前对施工方法有大体的构想，方便日后的灵活应用，围绕设计、施工、招标、成本管控等工程建设各项环节业务节点优化工作流程。

1.1 桥型布置

平面布置和立面布置是桥梁建设首当其冲的考虑的方面。

（1）平面布置。在建筑工程师对地理地势环境进行详尽的了解之后，根据桥梁走向、路线分布做了细致的考量。合理规划河流和被交线路的夹角，以方便做桥梁布局，一般情况下有正交、斜交、单向曲线和反向曲线4种布置方式。4种方法有难有易，其中最为简单的就是正交桥梁的构造，在正交桥梁的设计过程中，伸缩缝、墩台都和主梁的中线呈平行状态；斜交桥梁相对较难，伸缩缝、墩台和主粱中线既可以斜交也可以垂直，灵活性强且极易操作，但是在建设过程中考虑的内容较多，比如：桥下泄洪的要求或者是桥梁上、下行车的要求，稍有不慎就会影响日后交通需要。

（2）预应力混凝土连续箱梁桥的立面布置在初步设计和施工图设计中均占有十分重要的地位，就目前的建设环境来讲，桥梁建设随着时代的发展，从死气沉沉的建筑风格，开始向时尚、设计、美观靠拢，建筑不再是单一地满足人们生活的需要，而是具有了一定的观赏性，而标新立异的建筑在极具新意的基础上也增加了建筑施工的难度，立体布置很好地适应了当下建筑环境，对建造出适用、安全、经济、美观的桥梁具有极大的帮助，可以更好地对桥跨布置、梁高选择、下部构造和基础形式进行考量和比较。

1.2 結构构造

（1）横截面形式。桥梁的建设要满足极强的抗弯、抗扭曲的性能，在这一方面我国的表现极为突出，也是目前国内混凝土连续箱粱桥应用最广、技术最熟练、革新最成功截面形式。

等截面连续箱梁在建设桥梁方面极具优势，不光构造简单，施工时也能节约大量的时间，通常情况下跨径是40～80 m（国外也有达到80跨径者）；立面布置最为灵活，可以选择等跨径也可以选择不等跨布置，边跨与中跨的比通常情况下不应该少于0.6，高跨比一般为1/15～1/25；在支架施工以及逐跨架设施工方面都可以广泛应用。

变截面连续箱粱可以很好地满足粱内各截面受力要求，通常情况下适合用在大跨径预应力混凝土连续梁桥上。在建设过程中通常会采用圆弧线、折线以及二次抛物线等，改变桥梁截面的底板、顶板以及腹板的厚度；为了使得桥梁承受住各种负反力，建筑设计师在进行孔径布置方面，就会相应地改变变截面梁的梁高和跨径，其中边孔与中孔跨径的比通常在0.5～0.8的范围之内，但是，如果遇到边跨和中跨的比小于0.3的识货，就要改变为拉压式，变截面连续箱梁一般采用悬臂法施工。

（2）横隔粱设置。箱梁的抗弯和抗扭刚度方面具有极强的优势，既可以承受压力也能够满足支座布置及承受支座反力，在操作的过程中可以少量设置中横隔梁，方便增加截面的横向刚度，改变以往极易畸形的桥面。多箱截面是一种适用性很强的应用模式，它可以增强桥面板和各箱之间的关联的联系，可在箱间设置数道横隔梁。

（3）横隔粱的尺寸、配筋形式与支承方式有着极为密切的关系。支承和主梁腹板之间位置的变换也会影响到钢筋的使用，当支承在主梁腹板下面的时候，就要将横隔梁肋宽度设定为300～500 mm，横隔梁中只需配置一定数量普通钢筋，当支承在主梁腹板上面的时候，就应该采用预应力混凝土，横梁肋宽一般小于800 mm，这样就能很好地规避横隔粱内的抗剪、抗弯的风险发生。

2 预应力混凝土连续箱梁桥的施工工艺

预应力混凝土连续箱梁桥的常规施工工艺包括整体现浇施工法、先简支后连续施工法、悬臂施工法、顶推施工法等，以下简单地介绍这几种施工方式。

2.1 整体现浇施工法

整体现浇施工法一般在整体浇注混凝土中应用较为广泛。操作第一步是支架的搭设，在已经搭设好的支架上安装模板，通过对钢筋骨架进行一系列的处理之后（绑扎和安装的时候要预留好孔道），在现场施加预应力并浇筑混凝土，但是因为操作时候需要大量的模板支架及材料，通常在中小跨径的桥梁建设或者交通不便的边远地区应用。随着科学技术理念的不断成熟，设计师们对桥梁结构形式有了新的考量，随即出现的就是一些变宽的异形桥和弯桥等，这些桥往往使用复杂的混凝土结构，极大地增加了施工难度。又因为近年来对临时钢构件和万能杆件系统的批量应用，为了追求短工时、易操作、低费用、施工方便，在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便、费用较低时也通常会在中、大跨径桥梁中采用这一施工法——满堂支架施工法。

2.2 先简支后连续施工法

先简支后连续施工法将以往的技术革新进行融汇贯通，逐渐形成体系，操作过程中一边完成桥简支梁的施工方法在预制场进行梁体预制，一边进行正弯矩区预应力体系的施工，两步双管齐下。此时简支梁就可以进行下一步的安装工作，以方便后续一联所有梁体联接形成一体，同时在负弯矩区预留孔道内穿入预应力束，浇灌梁端横梁和湿接缝使其形成整体，随后进行负弯矩区预应力束施工形成连续体系。endprint

2.3 悬臂施工法

悬臂施工法通常有两种表现形式：一种为悬臂浇筑法；另一种为悬臂拼装法。如果施工者在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工，这就是悬臂浇筑法。反之，悬臂拼装法以预制节段块件的安装为主，从桥墩的两个侧面依次对称安装节段，不断地增加悬臂的长度知道合拢为止。

2.4 顶推施工法

顶推法往往应用在预应力钢筋混凝土等截面连续梁桥和斜拉桥梁的桥梁建设中。首先将梁体在桥头逐段浇筑和拼装，用千斤顶纵向顶推，借助滑动力使桥梁的梁体通过各个墩顶就位到面的施工方法。

3 预应力混凝土连续箱梁桥的设计与施工应用

在下文中，笔者将结合当下施工实例，具体分析一下在工程实际上的应用中该如何对预应力混凝土连续箱梁桥进行设计与施工方面的操作。

3.1 工程概况

某跨越河流桥梁全长636.2 m，桥梁与航道交叉角度为65°，与桥下被交路的交叉角度为49°。全桥跨径组成为：4×30+4×30+（65+110+65）+5×30 m。其中第三联跨越航道，第四联跨越被交路，主桥采用变截面连续箱梁，引桥采用30 m跨径预应力混凝土连续箱梁。

3.2 主桥的设计与施工

（1）结构设计。主桥上部为（65+110+65）m预应力混凝土变截面连续箱梁，使用单箱双室截面。箱梁高度从跨中到距主墩中心处按二次抛物线变化为6.5 m。主桥箱梁在墩顶0号块处设置厚度为3.0 m的横梁，边跨端部设厚度为1.5 m的横梁。箱梁在平曲线直线段横桥向底板保持水平，顶板2%的双向横坡，通过外侧腹板和中腹板高度来设置。箱梁在平曲线曲线段保持边腹板外侧梁高一致，横坡变化通过中腹板及梁底横坡来设置。

箱梁顶板的厚度是0.25 m；底板厚度由跨中的0.25 m按二次抛物线变化至距0号块中心线3.5 m处的0.67 m；腹板厚度5号块及以前为0.8 m，8号块及以后是0.5 m，在6-7号块范围内由0.8m按直线变化到0.5 m。为改善箱梁根部截面受力，在0号块两端附近的截面顶、底板局部加厚。

（2）施工方法。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，各单“T”箱梁0、1号块采用在支架上现浇外，其余分为13对梁段，均采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。悬臂浇筑梁段中最大重量为1 815 kN，挂篮自重及施工机具重量按800 kN考虑，中跨合拢段施工吊架自重及施工机具重量按400 kN考虑。

3.3 引桥的设计与施工

（1）结构设计。引桥采用30 m跨径预应力混凝土等截面连续梁，采用纵向和横向双向预应力体系，单幅桥布置。箱梁顶板宽15.5 m，底板宽6.30 m，两侧翼缘悬臂长度3.95 m，梁高1.7 m，单箱双室；箱梁腹板厚水平0.40 m，在横隔梁处渐变至0.70 m；箱梁顶底板厚0.25 m，顶板根部厚0.40 m，底板根部0.45 m；中横隔梁宽2.0 m，端横隔梁宽1.2 m。引桥纵向预应力采用15Φs15.2和9Φs15.2兩种规格的钢铰线束，OVM锚固体系。

（2）施工方法。引桥箱梁整体现浇施工法，支架采用满堂门式支架，门式支架纵横间距为1.0 m，其基础采用50 cm厚5%灰土+15 cm厚C25混凝土整板基础，门架上安装可调式托架分配槽钢，上铺定型钢模。

4 结语

总之，设计决定施工，一座桥梁的成功与否首先取决于设计是否合理。随着技术水平的不断进步，笔者相信，我们的桥梁建设理念会得到不断更新，以提高施工质量为目标，节约经济成本，避免人力与物力的浪费，最终促进施工更方便，达到结构经济性的目的。

参考文献

[1] 唐登波，李田田.浅谈预应力混凝土连续箱梁桥设计与施工[J].企业技术开发，2009（4）：67-69.endprint