略述山区跨河大跨径连续梁桥设计要点

略述山区跨河大跨径连续梁桥设计要点

引言

连续梁的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，有利于降低梁体高度，增大桥下净空及桥梁跨径，具有刚度大，整体性好，安全度大等优点。随着高性能混凝土和高强钢绞线的应用，施工工艺改进，预应力砼连续梁桥的跨越能力不断增大。本文就设计过程中控制工程质量、影响工程造价的相关因素进行归纳总结，提出设计要点。

1总体设计

在线位的布设上，依据桥梁的功能定位，以最大限度的带动沿线城镇及居民点的经济发展。路线走向应路、桥结合，统筹考虑，桥位应选在河道顺直、水流稳定、河面较窄，且地质条件好的河段，亦有利于桥跨布置，降低工程造价。根据路线平面及航迹线进行平面布置；桥轴线应尽量与河道正交。根据路线纵断面、桥下净空及设计洪水位、设计最高通航水位拟定桥梁孔跨布置，并预留足够的净空安全值。

2主孔跨径、主墩墩位

主孔跨径的大小，对河道防洪、通航和桥梁建设投资均影响较大。跨径小，河道壅水高，易造成局部淤积和冲刷，有凌汛的河段还易产生冰塞冰坝。跨径越大，工程投资越多。因此，合理确定主桥的跨径非常重要。

目前很多山区河流均有航道升级规划，桥梁孔跨及主墩墩位布置应满足《内河通航标准》的相关规定：桥梁孔跨布置不得影响、限制航道的通过能力；通航孔的布置应满足桥梁所在河段双向通航的要求；桥墩墩柱不应过于压缩河道的过水面积，墩柱承台不得影响通航，不得造成危害船舶航行的不良水流；桥轴线尽量与水流流向正交，否则应考虑横向流速的影响，按规范或建立模型计算后适当加大通航孔桥跨。

3箱梁构造

边、中跨比：边、中跨比恰当与否直接影响到桥梁受力的合理性。边跨太大将导致边跨现浇段偏长，施工期间现浇支架容易产生不均匀沉降，边跨现浇段容易开裂。若边跨太短，为避免边支座产生负反力，则需对边跨进行配重或采取设

置地锚的方式进行特殊处理，结构构造复杂，施工难度较大。为此，通常边、中跨比取0.5～0.8较合适。当地基比较好、墩身较矮、水深较浅时，边中跨比取大值；反之，取小值。山区跨通航河流桥梁，主跨受通航孔限制位置基本确定，边跨梁体通常有部分伸入挖方区，拟定边跨长度时，还应尽量减少山体挖方量，节约工程造价。

梁高：主梁高度主要根据不同位置所需截面刚度拟定，跨中梁高宜采用L/30～L/45（L为主跨跨径，小跨取大值）；根部梁高宜取L/15～L/20。必要时，可适当增大梁高，以减小截面的剪应力、主拉应力。从箱梁根部至跨中及边跨现浇段，箱梁梁高应采用抛物线变化；L<150m，可采用二次抛物线；L≥150m，常设置1.6～1.8次抛物线，抛物线次数越低，L/4处截面高度越高，有利于腹板抗裂。

零号块：零号块宜采用以下两种构造：①设置两道上宽、下窄的三角形横隔板，并局部加厚零号块顶、底板；该构造能将支反力均匀传递至零号块各部位，有利于零号块应力削峰；②在墩顶零号块支座位置设置实体大横梁，能增强结构整体性，改善零号块受力情况。零号块施工时要求两挂篮合二为一，零号块纵向长度以10m～12m长为宜。

截面尺寸：桥宽B≤16m，可采用单箱、单室截面；B>16m，宜采用单箱、多室截面；箱梁悬臂长宜≤3.5m。箱梁截面尺寸通常根据计算确定，为防止支点底板宽度过窄，箱梁宜设计为直腹板，腹板厚度变化时应按5cm倍数成倍增减，并设置渐变段平缓过渡，渐变段宜在一个节段内完成；顶板厚度设计为等厚度为宜，但通常0#块顶面通过预应力钢束较多，施工阶段压应力较难控制，为此可根据计算情况局部加厚0#块顶板；底板应设计为变厚度，支点厚度宜为支点梁高的1/10左右。

节段划分：为便于施工时挂篮设计，悬浇节段长度一般不超过3种，以3m、3.5m、4m最常见，节段长度从1#块开始依次变大；有条件时，采用3m、4m两种节段长度。主要目标是使悬浇节段施工的重量（含横隔板重量）变化均匀，从1#节段至合龙段节段重量有缓慢下降趋势，避免重量突变。

4 预应力钢束

纵向预应力钢束应以结构在荷载作用下的弯矩包络图为依据配置。设计时，顶板纵向预应力束采用下弯束与水平束组合的布置方式，下弯腹板束有利于腹板抗裂，抵抗截面主拉应力；下弯束锚块应突出节段端面，并适当平弯后锚固于腹

板中心，且锚固点应结合计算置于截面中性轴以下；所有平弯、竖弯半径应尽可能大。底板纵向预应力束的起弯角度应尽可能小，起弯半径应尽可能大；所有预应力束均平弯后锚固于靠近腹板的位置。而横向、竖向预应力钢束宜作为安全储备考虑，可不参与结构受力计算，按构造配置即可，通常按间距50cm或100cm 设置。

大跨连续梁应设置体外束及相应的转向横隔、锚固装置、转向装置等构造。设计时桥梁宜按体内预应力设计，体外束作为后期运营中预应力储备。

5 计算内容

主要计算内容有：纵向总体计算（按全预应力结构设计）、横向环框计算、横隔梁（板）计算、锚固齿块及锚下局部分析、临时固结及抗风计算、预拱度计算、支座预偏量计算。纵向计算时，挂篮总重可取最大梁段重量的0.3～0.5倍。

6承台标高、施工水位

山区河流洪水变幅较大，水中承台标高主要根据施工方便性与经济性相结合的原则确定，有条件时承台尽量置于设计高水位、设计低水位之间。河床为基岩时，承台底面尽量高出基岩面，避免水下爆破作业、降低工程费用；位于库区的桥梁，承台顶面宜高出库区正常蓄水位；截面尺寸较大的承台通常会压缩河道过水断面，影响河流泄洪，设计时应适当调整承台埋置深度，满足行洪论证要求。

山区河流洪水历时短、陡涨陡落，设计时根据施工工艺、水上作业工作量、桥梁所在河段的水文特性及工程经验计算出所需工作持续时间；再根据工期安排、历年洪水统计资料，在水位过程线上确定出与水上作业持续时间相应的具有一定保证率的水位即为施工水位。

7 其它

设计中还应注意根据项目实际情况合理设计临时固结方式、边中跨合拢顺序及合拢段劲性骨架；主桥箱梁结构用混凝土建议采用桥梁高性能混凝土。

8结语

大跨径连续梁桥在设计阶段应给与充分重视，本文根据山区河流特点提出了山区大跨连续梁桥在总体设计、构造尺寸拟定、预应力钢束配置情况、施工水位等方面设计注意事项，以期建成安全可靠、耐久适用、经济合理的百年工程。

[参考文献]