摘要：在湖南省醴陵至茶陵高速公路建設中，第三合同段K15+200至K21+100，長約5.9KM，其中橋梁就占了1.612KM，以大中橋為主，整個合同段基本位于山區，文章結合本工程中的橋梁建設對山區簡支結構連續梁橋T梁設計與施工進行了探討。
　　關鍵詞：簡支結構；連續梁橋；先簡支后；施工
　　我國地貌類型多樣，地勢西高東低，大致呈階梯狀分布，山區面積占全國總面積的69.24％(表1、表2)。湖南省山區高速公路地形地質復雜，構造物多，橋梁、隧道總長占路線長度的比例大，其中橋梁工程造價往往占到總造價的30％～40％。因此，橋梁設計對評價總體設計方案的優劣和工程造價的高低起重要作用。而且，設計且施工好其中的橋梁部分對于工程的建設就顯得十分重要。
　　表1我國各類地形所占比例%
　　              　　
　　　
　　1山區高速公路橋梁的主要特點
　　1．1選型原則
　　(1)由于受地形和線形標準制約，山區高速公路橋梁線形和橋位往往受控于路線布設。橋位除跨越溝谷外，沿溪流、陡邊坡行進或橋隧相連的情況也時常出現。曲線、大縱坡、高墩、長橋成為山區高速公路橋梁的一大特點。
　　(2)選型時應把握以下原則：盡可能采用標準化、系列化、規模化和施工機械化程度高的橋型；采用中、小跨徑為主的橋型；針對山區特點考慮視覺穩定、舒適性；注重環保、地形協調，選用合理橋型和墩臺形式；大型橋梁橋位、橋型、結構形式與路線方案、隧道方案協調；開展結構耐久性設計、材料耐久性研究。
　　1．2結構體系選擇
　　(1)根據路線平縱面條件、地形、地質、水文條件、施工條件、建筑材料來源等因素，綜合考慮施工組織、施工進度、施工機械化、規模化的要求，山區高速公路橋梁結構形式選擇以預制梁式橋為主。考慮高速公路運營的整體性和舒適性要求，盡量采用連續結構體系。
　　(2)山區高速公路橋梁多為彎、坡橋，單向行駛的大縱坡長橋在長期反復的汽車制動力作用下，梁體具有沿汽車行駛方向滑移的趨勢。如果采用全連續結構，往往造成梁體受力不平衡，支座脫空甚至破壞，從而導致梁體開裂。因此，山區高速公路橋梁宜采用先簡支后連續的結構體系，既適應平面線形，又適應橋梁受力特點，保證行車舒適，結構耐久適用。
　　(3)傳統的簡支梁橋在行車荷載作用下極易出現破壞，造成橋面鋪裝出現早期裂縫，且跨中彎矩較大致使梁的截面尺寸和自重顯著增加。傳統的連續梁結構復雜，不利于預制安裝施工，而往往采用支架現澆以致造價昂貴且工期較長。先簡支后連續梁橋克服了以上2種橋梁的缺點，發揮了它們的優點：結構較簡單，施工方便，有利于采用工業化大規模預制生產并用現代化的起重設備進行安裝；同時，橋面無斷點，行車舒適且支點負彎矩的存在使跨中正彎矩明顯減少而減少材料用量及結構自重，從而達到材料最省、造價最低、工期最短、壽命最長的最優效果。
　　1．3上部構造形式選擇
　　上部構造形式的選擇應結合橋梁的具體情況，綜合考慮其受力特點和經濟性，并應注意山區高速公路的特點，不追求大跨徑，盡量做到標準化、系統化、施工便利、節省造價。由于預制拼裝T梁在中等跨徑橋梁中具有造價省、施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，故成為中等跨徑梁橋的常用橋型。
　　1．4橋墩形式選擇
　　將雙柱墩與矩形薄壁墩進行比較，在橋墩面積、橫向寬度相等的情況下，雙柱式墩的橫向及縱向剛度是矩形薄壁墩的3倍以上。因此，以雙柱式墩作為中等跨徑T梁橋的墩型，在曲線、大縱坡、高墩橋梁中具有變形小的優勢。另外，山區高墩橋梁一般均需采用樁基，雙柱對應樁基，可省去承臺，節省工程量。
　　2先簡支后連續T梁設計
　　2．1分類及設計思路
　　根據結構實現形式的差異，山區高速公路中的先簡支后連續T梁可歸納為3類：簡支橋面連續梁橋；簡支結構連續梁橋(包括墩頂單支座單橫梁簡支結構連續梁橋、墩頂雙支座單橫梁簡支結構連續梁橋、墩頂雙支座雙橫梁簡支結構連續梁橋)；簡支剛構連續梁橋。3類連續T梁橋均以簡支梁為基礎，需先將預制梁簡支架設。其在結構實現形式上的差異見表3。
　　表3先簡支后連續T梁橋分類
　　類型 結構實現形式
　　簡支橋面 將相鄰跨簡支梁端面上緣翼板或頂板全部或部分采用鋼筋混凝土構造連為一體
　　簡支結構連續梁橋 改進簡支梁在負彎矩區段的構造，通過現澆混凝土濕接頭將相鄰跨主梁在墩頂連為一體，成橋狀態墩頂區段將承受負彎矩
　　簡支剛構連續梁橋 改進簡支梁在負彎矩區段的構造，通過現澆混凝土濕接頭將相鄰跨主梁及墩頂連為一體，形成墩梁固結橋梁，成橋狀態墩頂區段主梁將承受負彎矩，橋墩將承受彎矩
　　
　　2．2支承方式設計
　　從施工便利、梁體結構受力、橋墩受力、支座受力及耐久性、墩頂結構連續可靠性等方面綜合考慮，雙支座與單支座支承方式均可采用。鑒于目前墩頂濕接頭混凝土施工以及墩頂二次預應力建設質量實際狀況，原則上采用雙支座支承方式，并建議采用板式橡膠支座。
　　2．3受力分析和體系轉換
　　(1)先簡支后連續T梁從受力上分析可分成2個階段，即在一期恒載作用下呈簡支粱受力狀態，在二期恒載與活載作用下卻呈連續梁受力特點。它的連續是通過將相鄰兩孔間對應的主梁用普通鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土連接來實現的。在這一區段范圍內主梁主要承受負彎矩，是實現先簡支后連續梁的關鍵，也是設計的關鍵和難點。
　　(2)從施工到成橋均經過從簡支到連續的體系轉換。在簡支階段梁體主要是承受本身的預制重量和現澆濕接頭的重量，而連續階段主要是承受二期恒載(如橋面鋪裝及安全帶等)和活載(如汽車、掛車)。
　　2．4設計參數
　　必須根據成橋目標，按照施工過程進行正裝、倒裝結構分析，給出各主要工況下梁、板體及墩頂連續構造的幾何狀態參數，以便施工過程控制。設計要求的參數包括：T梁預制預拱度，預制T梁存放時間，墩頂濕接頭澆筑及體系轉換實施時間，二期恒載施加時間，二次預應力張拉時間，二次預應力張拉時混凝土強度，墩頂濕接頭混凝土品質要求等。
　　2．5構造設計
　　簡支T梁是簡支連續梁橋的基本結構。由于先簡支后連續梁橋在運營期的受力行為與簡支梁之間的差別較大，故根據結構體系的不同應對普通簡支梁構造進行改進設計。
　　2．6墩頂濕接頭設計
　　(1)先簡支后連續T梁是通過在墩頂處現澆相鄰兩簡支T梁的接頭來實現的，接頭設計是否合理直接關系結構的安全性、耐久性和經濟性。對接頭形式的選擇應根據其承受負彎矩的大小來決定。從以往設計經驗可知，跨徑不大于30m的先簡支后連續T梁宜采用普通鋼筋混凝土接頭，跨徑大于30m的先簡支后連續T梁宜采用預應力混凝土接頭。
　　(2)根據不同體系，濕接頭即為縱向連接2跨簡支梁、橫向連接同跨梁體的現澆混凝土段。根據施工情況及受力效果，施工時濕接頭連同其上的橋面鋪裝(范圍為梁端頭到第1塊預應力筋錨塊混凝土間)一起澆筑混凝土，此時梁的最大彎矩轉移到墩頂濕接頭處，且變為負彎矩；同時現澆段的剪力比原設計簡支梁梁端所受剪力還大。因此現澆段承受著最大彎矩及最大剪力，為連續梁的危險截面。
　　3先簡支后連續T梁施工
　　由于山區地形起伏大，橋梁工點的交通運輸條件差異較大，因此施工方案對橋型方案的選擇、橋梁基本造價、工期以及施工安全等都有較大影響。山區高速公路中，一般大、中橋主要采用裝配式結構，多用架橋機安裝；如因預制場地困難，現澆也是可行的；某些重點大橋還可采用移動支架的工藝。
　　3．1施工階段
　　施工時，第1階段是施工下部結構；第2階段架設預制梁，形成簡支梁，此階段主梁承受預制梁自重及預加力所產生的內力；第3階段澆筑墩頂連續段混凝土，待混凝土強度達到要求后，拆除臨時支座，形成連續梁。連續梁橋在運營階段承受的力有全部恒載、活載、溫度、支座沉降及收縮、徐變產生的次內力等。先簡支后連續梁橋跨中正彎矩要比現澆一次落架大，而支點負彎矩要比現澆一次落架小。
　　3．2施工工序
　　先簡支后連續T梁橋，必須考慮施工中體系(或支座)轉換及各工序下混凝土齡期的不同，并對各施工步驟中結構的安全提供設計保證。設計考慮的施工工序和流程如下：T梁預制→分批張拉T梁內抵抗正彎矩的預應力鋼束(一期束)→T梁安裝并連接T梁橫隔板→現澆墩頂濕接頭或墩梁固結混凝土→體系(或支座)轉換→張拉抵抗負彎矩的預應力鋼束(二期束)→二期恒載施加→成橋。
　　3．3施工工藝
　　先簡支后連續主梁預制施工工藝與普通主梁預制相同，但其主梁結構比普通主梁復雜，特別是連續結構的細部尺寸、鋼筋安裝、負彎矩鋼束的布置等應特別控制好。施工工藝流程見圖1。
　　
　　               
　　
　　
　　                                 圖1先簡后支連續（或連續剛構）T梁施工工藝流程
　　
　　
　　
　　3．4注意事項
　　先簡支后連續施工，重點在于臨時支座設置要可靠且墩頂連續縱向管道要通暢，便于穿鋼絞線。縱向連續預應力本身是一種成熟的工藝，主要是在梁預制過程中，墩頂連續縱向管道內要預穿鋼絞線，混凝土澆筑完后抽出，以保證管道暢通。如能適當加大管道，則更有保證。此外，現澆濕接頭承受著最大彎矩和最大剪力，故濕接頭的施工應重點控制。
　　4結論
　　(1)在山區高速公路建設中，中等跨徑的橋梁占相當大的比例，選擇一種受力合理、造價低廉、施工快捷及營運性能好的橋型對山區高速公路建設具有長遠的意義。由于先簡支后連續T梁具有施工方便、工期短、造價低等優點，同時又有行車舒適、養護維修費用省等特點，恰好能滿足上述要求，因此在山區高速公路建設中得到廣泛應用。
　　(2)本文對先簡支后連續T梁橋的設計特點進行了分析總結。隨著山區高速公路建設的深入開展，該橋型必將得到更加廣泛的應用和更加深入的研究。
　　(3)先簡支后連續梁橋的施工由于結構復雜，工序繁瑣且專業性強，每道工序都會影響整座橋梁的施工質量，因此必須組織專業化的施工隊伍進行施工。只要精心組織，科學安排施工，其施工質量是可以控制好的。
　　
　　參考文獻
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