多跨预制梁桥面连续结构形式问题的探讨.docx

多跨预制梁（板）桥面连续结构形式问题的探讨江浙工程处 吴 云 姜志刚 宋大成［摘 要］ 多跨预制空心板桥面连续结构形式是间于简支结构和连续结构之间的一种独特的结构形式，在高等级公路被广泛应用；分析高等级公路桥面连续破损的原因，从 设计和施工质量控制入手，提出桥面连续改进措施［关键词］ 桥面连续 破损原因 改进措施1 前言对于基本跨径组合为13m、16m、20m的多跨预制空心板桥，不论是预应力混凝土还 是普通钢筋混凝土，传统的设计方法是上部结构直接套用现成的简支梁板标准设计图随着 高等级公路的发展，对桥面平整顺畅、行车舒适等要求越来越高90年代初，对多跨预制空 心板桥采用简支梁桥面连续结构形式与传统的多跨简支梁桥相比，其设计简便快捷、施工 工艺简单成熟，施工质量容易控制，而且避免使用和更换较多的伸缩缝，方便养护、节约资 金，在高速公路上使用大大地提高了运营能力和服务水平多跨预制空心板简支梁桥面连续 结构以其良好的性能在高等级公路上被广泛的使用目前绝大多数高速公路中小桥均采用桥 面连续结构2 桥面连续破损原因分析连续梁桥与简支梁桥最大的区别在于连续梁桥不仅仅承担上部结构竖向荷载，还可以适应梁端转角和水平位移。

采用桥面连续结构取消桥面伸缩缝，通过桥面铺装和桥面磨耗层使 行车表面连成整体，实际受力时通过桥面连续处传递水平荷载，对上部结构板梁而言，桥面 连续后上部结构受力体系没有发生改变对于下部结构，情况就有所不同，由于桥面连续， 使上部对下部作用的水平荷载的传递完全发生了变化，桥面上任何跨或位置内的水平力作 用，可以直接通过墩顶支座传递给下部结构，其内力分配方式也与简支体系完全不同，而与 连续体系相似因此，评价下部结构的受力，应把桥面连续后的上部结构视连续梁来处理进几年来，随着交通客流量的迅速增长，对桥梁结构使用性能提出更高的要求与其它 相类似，预制空心板简支梁桥面连续结构也不可避免地暴露出一些缺陷，集中表现在板端桥 面连续附近桥面铺装破损较为严重，分析破损原因主要有：原因一：桥面连续在顺桥向位于墩顶负弯距区，在荷载作用下必然产生较大的拉力，由 于预制板为简支状态，受力主要由桥面连续混凝土及其中钢筋承担，传统的桥面连续内设置 钢筋极少（一般为按20 厘米间距布置），由于配筋不足导致开裂原因二：空心板行车过程中会产生较大的震动，特别是由于施工原因，在支座安装不平 整的情况下震动会进一步加剧，在震动作用下加速了桥面连续的破损。

原因三：车辆荷载经过预制板跨中时板端会产生上翘，导致预制空心板与桥面连续之间产生微小的错动，车辆荷载频繁作用下使桥面连续部分开裂原因四：桥面连续结构所用的混凝土为普通混凝土，在受力较大且在车辆产生的竖向震动和预制板变形产生的错动的频繁作用下，材料的抗疲劳性能达到极限进而导致破损原因五：桥面连续的基础是简支体系在设计中，简支体系的结构受力模式很容易被缺乏分析地沿用到桥面连续简支体系中去，甚至忽略桥面连续的作用，认为其结构就等于单跨 简支结构的组合，使设计墩顶反力与实际受力有出入，部分墩产生竖向位移，直接影响桥面 连续部分受力，导致破损原因六：施工时没有严格按照设计要求进行施工质量控制，导致连续端本身存在某种缺 陷，如桥面连续处混凝土配合比不符合设计要求、混凝土振捣不密实、连续端钢筋焊接不牢 固、预应力筋张拉不到位、管道压浆不饱满、现浇铺装层太薄、沥青混凝土面层剥落等另 一方面，由于对桥面连续结构认识不足，涉及桥面连续的相关措施没有认真对待，如支座设 置不当、个别支座脱空、支座破坏，伸缩缝设置和安装不当，板梁预制和安装控制不严格使 梁与梁或梁与台背间歇过小，导致该滑动的部位不能滑动，该伸缩的又不能伸缩，人为地改 变了桥面连续的受力性能。

3 提出改进措施3.1 调整下部结构桩长以申嘉湖高速公路为例，主线桥梁（不变宽桥梁）13m、16m、20m跨径的预制空心 板下部结构桩基础，原设计桥面连续通过对不同跨径分别采用0度、 30度、 45度三种交 角情况按结构连续计算不同荷载下的支反力，在计算过程中发现：由于简支结构和连续结构 的不同受力特点，导致多跨桥桥墩单桩竖直力较原设计增大约10％-15％ ，桥台单桩坚直力 较原设计减小约10％-15％！根据计算确定的单桩竖直力，对全线采用 13m、16m、20m 预制空心板的桥梁桥墩桩 长进行重新计算，计算时对施工图设计采用的系数进行了相应调整，以便尽量缩短桩长，详细桩长计算结果已汇总分析（见表）共30 座桥中有17座已施工，部分已施工桩基桥梁采 用结构连续存在桩长不足的情况（部分桥梁正在实施中）简支、连续结构空心板桥桩长比较序 号标 段中心桩号跨径角 度简支梁桩顶反 力（Kn）连续梁桩顶反 力（Kn）简支结构桩长（m）连续结构桩长（m）桩长 差值 （m）备注1J1K1+087.05x16100312433734850.1-2.12K3+770.53x20853823418948462已施工3J2K6 + 507.03x20105382341895258.9-6.94K6+844.03x16110314434334344.5-1.55K7+264.55x13120234826365053.9-3.96J3K11 + 350.03x2010038234189595727K16+535.03x1390233026363331.61.4已施工8K18+086.03x1660314434335657.7-1.79J4K19+815.03x1660314434333942.7-3.7已施工10K21 + 374.03x1690312433735256-411K22+987.03x1390233026363639.1-3.112K23+607.03x1390233026363838.6-0.613K23+994.03x16100312433735257.2-5.2已施工14K24+630.04x1680312433736165.3-4.3已施工15J5K32 + 794.73x1365234826863841.4-3.416J6K35+948.53x13105233026364345.2-2.217K36+496.53x13100233026365151.9-0.918K36+900.03x1670314434335863.8-5.8已施工19K37+895.03x1680312433735459-5已施工20J7K38+379.53x20115382342274753.4-6.4已施工21J8K47+059.03x16135321435035258.7-6.7已施工22K48+404.53x1355240727503738.4-1.423K49 + 542.03x1665314434335460-6已施工24K49+792.03x2085382341896264.7-2.7已施工252627282930K50+808.53x1645321435036268.3-6.3已施工K52+219.03x1680312433736062.2-2.2K52+782.05x1645321435035560.2-5.2K53 + 534.03x16135321435036268.6-6.6已施工K54+603.53x1390233026364450.5-6.5K55+201.53x2085382341896869.8-1.8J9经过研究，对已施工桩基的桥梁在上部结构中进行改进，对尚未施工的桥梁桩基进行加 长变更。

3.2 上部结构整体化 根据桥面连续的特性，在简支梁跨与跨之间增加跨两端的钢筋混凝土结构，即增加一定 宽度（38厘米）的现浇混凝土湿接头（中横梁）也有采用暗埋式桥墩盖梁的，但施工工艺 比较复杂，一般中、小桥不采用）对于 13m、16m 跨径预应力空心板，墩顶连续采用普通钢筋混凝土，混凝土配合比需 加高效减水剂，采用微膨胀水泥、石子粒径不大于2cm,振捣密实，然后进行桥面横向连接， 浇筑桥面混凝土对于20m跨径的预应力空心板，墩顶连续设预应力负弯矩连续束，也采用高强度混凝 土浇筑，墩顶负弯束张拉压浆后进行桥面横向连接通过横向、纵向连接后，预制梁、铰缝 及墩顶整体化混凝土全桥一体，共同受力，与结构连续基本一致对于已经按原桥面连续结构施工桩基础的桥梁，为有效减小车辆荷载产生的震动对桥面 连续的影响，将相邻两跨板的板端共30厘米范围内，预制板顶、桥面连续底设置3毫米厚橡胶垫层，替代原两遍沥青并设置一层塑料薄膜的垫层；同时将原两跨板端间填充的轻质包装板改设为橡胶缓冲块，以便更好的隔离震动，吸收能量，并允许梁端有微小的错动同时原桥面连续中顺桥向钢筋设置由原012钢筋调整为016，钢筋间距由原20厘米调 整为15厘米，增强桥面连续抵抗负弯距的能力。

桥面连续范围内，采用钢纤维混凝土来增 强混凝土的弹性和抗疲劳性能，使桥面连续抵抗整体性能将得到大大加强（见图），能够大 大推迟桥面连续破损的时间，减小破损程度3.3合理选用支座与一般连续梁不同的是，桥面连续体系墩顶具有双排支座，需简化成单排后，再按一般 的连续梁体系，分析计算墩顶与支座的合成刚度桥面连续后，无论制动力或温度应力等， 其传递都与支座与墩台的合成刚度有关，合成刚度越大，该墩顶分配到的水平力也就越大， 作为刚性支座的固定支座，因其刚度较大而不利于桥面连续的下部结构，这在先简支后连续 体系中，改变简支体系中支座一固一活的观念和作法是很重要的而柔性支座（橡胶支座） 对水平力的传递具有很好的消滞作用，所以在桥面连续中普遍采用由于桥面连续后上部结构可视为连续梁，其温度变形等较单跨温度变形大，连续的跨数 越多，其差值就越大，但连续桥跨中支座吸收梁身变形的作用是很小的，主要是依靠连续桥 跨两端支座所以，在全桥统一的支座不能满足上述变形时，就必须采用活动支座或提高橡胶支座的高度（减小其刚度）此外，同一结构形式由于不同地区温度变化不同也要采用不 同性能的支座支座施工时，严格按照施工图提供的支座型号选用，支座成品力学性能、橡胶物理性能均应满足有关规范要求，同时必须采取必要的施工措施，保证支座安置的水平和密贴，避免 支座脱空。

合理设置和使用桥梁支。