【正文】 1 尺寸擬定與方案比選 工程背景及使用要求 工程背景介紹廣州新洲至化龍快速路，位于廣州市東南部，起點與新港東路對接，并與廣州環(huán)城高速公路東環(huán)線連接，跨越珠江后航道之官洲河和瀝窖水道、穿越長洲島，終點于番禺金山大道與廣珠高速公路化龍至坦尾段連接。新洲至化龍快速路是廣州南部地區(qū)未來道路主骨架網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是廣州市南出口的主要通道之一。該項目為官洲河特大橋工程，主橋跨越官洲河水道。官洲河特大橋為廣州南部地區(qū)(侖頭至龍穴島)快速路的sd3標段，本標段范圍為k2+839~k3+。本橋跨官洲河（小洲）水道，位于小洲村瀛洲生態(tài)公園以南，南接新造島北新造立交。 工程使用要求廣州市官洲河大橋，必須遵照“技術(shù)先進、安全可靠、使用耐久、經(jīng)濟合理”的要求進行設(shè)計，同時應(yīng)滿足美觀、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。廣州市官洲河大橋西引橋的主要技術(shù)標準如下：(1) 設(shè)計荷載：公路Ⅱ級；(2) 設(shè)計速度：60 km/h（雙向四車道）；(3) 橋梁全長：330m（每跨T梁長30米）；(4) 橋面寬度：，（防撞護欄）+（行車道）+（防撞護欄）；(5) 設(shè)計洪水頻率：百年一遇；(6) 通航等級：無。 方案比選 方案比選下表列出了3種方案，簡述了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、簡支預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的美觀、安全和適用的性能，通過對三種橋型的比較，選擇合適的方案進行設(shè)計計算。表121 方案比選表方案設(shè)計方案一設(shè)計方案二設(shè)計方案三橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋簡支預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋美觀性全橋線條簡潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀。橋梁的線型簡單單調(diào)，但也不缺乏這特有的簡單之美。橋型美觀，氣勢宏偉，與周圍景觀協(xié)調(diào)一致。安全性1. 選用作為引橋的橋型，橋跨度合適，采用箱形斷面，剛度大，施工安全；2. 橋梁本身構(gòu)造簡單，現(xiàn)澆施工，整體剛度好；3. 橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較低。1. T形截面，制造簡單，接頭也方便，預(yù)應(yīng)力混凝土則為2050m。2. 施工采用吊裝施工，需要一定的吊裝設(shè)備以保證工期； 的懸臂澆筑法施工能安全的建成，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時設(shè)備，故施工方便，質(zhì)量可靠，工期較短；；。適用性30米，與河道的適應(yīng)性好； 2. 建筑高度小，外形簡單且久用不衰；3. 橋面平順，行車舒適性較好。1．采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，最大跨徑為50米；，構(gòu)造簡單，施工方便，經(jīng)濟合理，裝配式結(jié)構(gòu)，節(jié)約大量模板，縮短了工期，使用廣泛。，以提高橋梁的整體剛度。，與航道適應(yīng)性好，通航凈空大，防撞要求低；，有利于汛期泄洪；，故只在兩岸橋臺處各有一伸縮縫。 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁介紹 構(gòu)造布置當跨徑超過20m時，一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁。我國后張法裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的標準設(shè)計有25，30，35，40 m四種?！M隔梁在裝配式T形梁中起著保證各根主梁相互連成整體的作用；它的剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地協(xié)同工作。然而，設(shè)置橫隔梁使主梁模板工作稍趨復(fù)雜，橫隔梁的焊接接頭又往往要在設(shè)于橋下專門的工作架上進行，施工比較麻煩。實踐證明，對于簡支梁橋，一般在跨中，四分點，支點處各設(shè)一道橫隔梁就可滿足要求。 主要尺寸主梁：高跨比的經(jīng)濟范圍是1/15～1/25之間，跨徑大，取偏小值；肋厚14～16cm，在接近梁的兩端的區(qū)段內(nèi)，為滿足抗剪強度和預(yù)應(yīng)力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。梁高：我國后張法裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的標準設(shè)計有25，30，35，40m四種，～，～。標準設(shè)計中高跨比值約為1/17～1/20，其主梁高度主要取決于活載標準，主梁間距可在較大范圍內(nèi)變化，通常其高跨比在1/15～1/25左右。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數(shù)量增加不多，但可以節(jié)省鋼筋用量，往往比較經(jīng)濟。肋厚：預(yù)應(yīng)力混凝土，由于預(yù)應(yīng)力和彎起束筋的作用，肋中的主拉應(yīng)力較小，肋板厚度一般都由構(gòu)造決定。原則上應(yīng)滿足束筋保護層的要求，并力求模板簡單便于澆筑。國外對現(xiàn)澆梁的腹板沒有預(yù)應(yīng)力管道時最小厚度為200mm，縱向或豎向管道的腹板需要300mm，既有縱向又有豎向管道的腹板需要380mm。對于高度超過2400mm的梁，這些尺寸尚應(yīng)增加，以減少混凝土澆筑困難，裝配式梁的腹板厚度可適當減少，但不能小于165mm。如為先張法結(jié)構(gòu)，最低值可達125mm。我國目前所采用的值偏低，一般采用160mm，標準設(shè)計中為140~160mm，在接近梁的兩端的區(qū)段內(nèi)，為滿足抗剪強度和預(yù)應(yīng)力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。橫梁：中橫梁為主梁高度的3/4，端橫梁與主梁同高，寬12～20cm，可挖空；預(yù)制時，做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模。橫隔梁的高度可取為主梁高度的四分之三左右。在支點處可與主梁同高，以利于梁體在運輸和安裝中的穩(wěn)定性。但如果端橫隔梁高度比主梁略小一些，則對安裝和維修支座是有利的。橫隔梁的肋寬常用12～20cm。預(yù)制時做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模。箱梁橫隔梁的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應(yīng)力。在支承處的橫隔板還擔負著承受和分布較大支承反力的作用。箱形截面由于具有很大的抗扭剛度，所以橫隔板的布置可以比一般肋形的橋梁少一些。目前許多國家認為可以減少或不設(shè)置中間橫隔板。從受力角度來分析，中間橫隔板對縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小，活載橫向彎矩的增加很少超過8%，而恒載應(yīng)力又不受橫隔板的影響，因此，單從結(jié)構(gòu)上來考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強腹板或采取特殊的橫向框架的辦法來代替。翼板：端部較薄，根部加厚，不小于主梁高度的1/12。T梁翼板的厚度，在中小跨徑的預(yù)應(yīng)力簡支梁中，主要滿足于橋面板承受的車輛局部荷載要求。根據(jù)受力特點，翼緣板一般都做成變厚度的，即端部較薄，至根部（與梁肋銜接處）加厚，并不小于主梁高度的1/12。翼緣板厚度的具體尺寸，有兩種處理方法：一種是考慮翼緣板承擔全部橋面上的恒載與活載，板的受力鋼筋設(shè)在翼緣板內(nèi)，在鋪裝層內(nèi)只有局部的加強鋼筋網(wǎng)，這時翼緣板做得較厚一些，端部一般取80mm；另一種是翼緣板只承擔橋面鋪裝層的荷載、施工臨時荷載以及自重，活載則由翼緣板和布置有受力鋼筋的鋼筋混凝土鋪裝層共同承擔（例如：在小跨徑無中橫隔板的橋上），在此情況下，端部厚度采用60mm就夠了。目前高速公路上的橋梁及城市高架橋梁均設(shè)置防撞欄桿，根據(jù)防沖撞的要求，翼緣板端部厚度不小于200mm。為使翼緣板和梁肋連接平順，在截面轉(zhuǎn)角處一般均應(yīng)設(shè)置鈍角式承托或圓角，以減少局部應(yīng)力和便于脫模。下馬蹄：面積不宜過小，一般應(yīng)占截面總面積的10～20％； 下翼緣也不應(yīng)過大、過高，否則，會面形心，減小預(yù)應(yīng)力筋的偏心距。 在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的下緣，為了滿足布置預(yù)應(yīng)力束筋及承受張拉階段壓應(yīng)力的要求，應(yīng)擴大做成馬蹄形。馬蹄的尺寸大小應(yīng)滿足預(yù)施應(yīng)力各個階段的強度要求。個別橋由于馬蹄尺寸過小，往往在施工和使用中形成水平縱向裂縫，特別是在馬蹄斜坡部分，因此馬蹄面積不宜過小，一般應(yīng)占截面總面積的10～20％，具體尺寸建議如下：馬蹄總寬度約為肋寬的2～4倍，并注意馬蹄部分（特別是斜坡區(qū)），管道保護層不宜小于60mm。 下翼緣高度加1/2斜坡區(qū)，高度約為梁高的（～）倍，斜坡宜陡于45176。 應(yīng)注意的是：下翼緣也不宜過大過高，這就要求將預(yù)應(yīng)力束筋盡可能按二層或單層布置，將其余的束筋布置在肋板內(nèi)，因為下馬蹄過大，會降低截面形心，減小預(yù)應(yīng)力筋的偏心距。 配筋特點受力鋼筋： (1) 預(yù)應(yīng)力筋根據(jù)結(jié)構(gòu)受力配置預(yù)應(yīng)力束。 (2) 非預(yù)應(yīng)力縱受力鋼筋在預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁中，有時為了補充局部梁段內(nèi)強度的不足，有時為了滿足極限強度的要求，有時為了更好地分布裂縫和提高梁的韌性，可以將非預(yù)應(yīng)力鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼筋協(xié)同配置，這樣往往能達到經(jīng)濟合理的效果。 (3) 斜筋一般不設(shè)斜筋。 (4) 箍筋預(yù)應(yīng)力混凝土梁中剪應(yīng)力一般較小，故按計算僅需布置少量的箍筋，但為了防止混凝土受剪時的脆性破壞，常按構(gòu)造要求配置必要的箍筋，規(guī)定如下：箍筋直徑不小于6mm，箍筋間距不大于25mm；下馬蹄中需設(shè)閉合箍筋，箍筋間距不大于150mm。 (5) 翼緣板橫向鋼筋 (6) 橫梁鋼筋 分布鋼筋： (1) 架立鋼筋根據(jù)構(gòu)造要求布置，用來架設(shè)箍筋，以便將各種鋼筋扎成骨架。其直徑依梁截面尺寸大小而定，通常采用10～14mm。 (2) 水平分布鋼筋由于梁的上下翼緣在橫向都比腹板厚，阻礙著腹板的收縮變形，因而有可能在腹板上產(chǎn)生平行于軸線的裂縫，為此，需在腹板內(nèi)設(shè)置防裂鋼筋。這種鋼筋宜用小直徑鋼筋組成網(wǎng)格放在混凝土表面，緊貼箍筋布置。 (3) 錨固區(qū)的加強鋼筋在梁端錨固區(qū)應(yīng)力非常集中，在錨具附近不僅有很大的壓應(yīng)力，還有很大的拉應(yīng)力，因此，為防止錨具附近混凝土裂縫，因此，必須配置足夠的鋼筋予以加強。 (4) 支座下局部加強鋼筋提高局部承壓構(gòu)件的裂縫荷載和極限承載力。 橫向聯(lián)結(jié)鋼板式接頭：焊接鋼板預(yù)先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當T梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預(yù)埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯(lián)成整體。接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現(xiàn)場要有焊接設(shè)備，而且施工難度大。 如圖所示是采用鋼板連接的接頭構(gòu)造。上緣接頭鋼板設(shè)在T梁翼板上，下緣接頭鋼板設(shè)在橫梁梁肋的兩側(cè)。焊接鋼板預(yù)先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當T梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預(yù)埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯(lián)成整體。端橫隔梁的焊接鋼板接頭構(gòu)造與中橫隔梁相同，但由于其外側(cè)（近墩臺一側(cè)）不好施焊，故焊接接頭只設(shè)于內(nèi)側(cè)。相鄰橫隔梁之間的縫隙最好用水泥沙漿填滿，所有外露鋼板也應(yīng)借水泥灰漿封蓋。這種接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現(xiàn)場要有焊接設(shè)備，而且有時需要在橋下進行仰焊、施工較困難?？郗h(huán)式接頭：將橫隔梁中伸出的環(huán)狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，～，就地澆筑混凝土連成整體。圖121 鋼板連接的接頭構(gòu)造與鋼板式接頭比較，施工復(fù)雜一些，但整體性及耐久性好。在缺乏焊接設(shè)備時，橫隔梁亦可采用現(xiàn)澆混凝土聯(lián)結(jié)，即扣環(huán)式接合。將橫隔梁中伸出的環(huán)狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，～，就地澆筑混凝土連成整體。這種做法也可用于主梁間距較大的場合，為減小翼板挑出長度，翼板與橫隔梁一起用扣環(huán)式筋聯(lián)結(jié)，然后現(xiàn)澆混凝土連成整體。這種形式構(gòu)造與鋼板式接頭比較，施工復(fù)雜一些，但整體性及耐久性好。目前正逐步取代前種連接形式。圖122 扣環(huán)式接頭企口鉸聯(lián)結(jié)：主梁翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的F6鋼筋網(wǎng)，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)。接頭構(gòu)造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。采用上面兩種連接構(gòu)造的裝配式T梁的翼板均當作懸臂板來處理，為了改善挑出翼板的受力狀態(tài)，往往將懸臂板也連結(jié)起來，通常采用橋面板的企口鉸聯(lián)接。如圖所示為裝配式T梁設(shè)計中所采用的聯(lián)結(jié)方式。主要翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的F6鋼筋網(wǎng)，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)?；蛘呖蓪⒁戆宓捻攲愉摻钌斐觯澽D(zhuǎn)套在一根長的鋼筋上，以形成縱向鉸，如圖b所示。顯然，此種接頭構(gòu)造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。圖123 企口鉸聯(lián)結(jié) 簡支梁橋的常用施工方法現(xiàn)場澆筑法：就地澆筑施工是一種古老的施工方法，它是在支架上安裝模板、綁扎及安裝鋼筋骨架、預(yù)留孔道、并在現(xiàn)場澆筑混凝土與施加預(yù)應(yīng)力的施工方法。目前，就地澆筑施工在簡支梁中較少使用。就地澆筑施工方法的優(yōu)缺點：(1) 橋梁的整體性好，施工平穩(wěn)、可靠，不需大型起重設(shè)備；　 (2) 施工中無體系轉(zhuǎn)換；　　(3) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，可以采用強大預(yù)應(yīng)力體系，使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡化，方便施工；　　(4) 需要使用大量施工支架，跨河橋梁搭設(shè)支架影響河道的通航與排洪，施工期間支架可能受到洪水和漂流物的威脅；(5) 施工工期長、費用高，需要有較大的施工場地，施工管理復(fù)雜。預(yù)制安裝法：預(yù)制裝配施工是將在預(yù)制廠或橋梁現(xiàn)場預(yù)制的梁運至橋位處，使用一定的起重設(shè)備進行安裝和完成橫向聯(lián)結(jié)組成橋梁的施工方法。目前，預(yù)制安裝法是簡支梁經(jīng)常采用的一種施工方法，預(yù)制梁的安裝主要有聯(lián)合架橋機法、雙導(dǎo)梁安裝法、扒桿吊裝法、跨墩龍門吊機安裝法、自行式吊車安裝法、浮吊架設(shè)法幾種。 (1) 聯(lián)合架橋機法:以聯(lián)合架橋機并配備若干滑車、千斤頂、絞車等輔助設(shè)備架設(shè)安裝預(yù)制梁；適用于多孔30m以下孔徑的裝配式橋梁。 (2) 雙導(dǎo)梁安裝法：又稱穿巷式架橋機，鋼桁架導(dǎo)梁由貝雷梁或萬能構(gòu)件組裝而成，其梁長大于兩倍橋梁跨徑。 (3) 扒桿吊裝法：橋跨兩墩設(shè)扒桿，預(yù)制梁兩端系在扒桿的起吊鋼束上，后端的制動索控制速度，使預(yù)制梁平穩(wěn)就位；適用于起吊高度不大和水平移動范圍較小的中、小跨徑的橋梁。 (4) 跨墩龍門吊機安裝法：兩臺跨墩龍門吊機分別設(shè)于待安裝孔的前、后墩位置，用跨墩龍門吊機上的吊梁平車將梁吊起，卷揚機使梁橫移就位；適用于岸上和淺水灘以及不通航淺水區(qū)域安裝預(yù)制梁。 (5) 自行式吊車安裝法：先將梁運到橋位處，采用一臺或兩臺自行式汽車吊機或履帶吊機直接將梁片吊起就位；適用于陸地橋梁、城市高架橋。 (6) 浮吊架設(shè)法：在通航河道或水深河道上架橋，可采用浮吊安裝預(yù)制梁。 方法特點：構(gòu)件標準化，機械化和自動化程度高，安裝速度快，但需要一定的設(shè)備，高空作業(yè)多。預(yù)制裝配施工的特點為：(1) 橋梁構(gòu)件的型式和尺寸可向標準化發(fā)展，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；(2) 在預(yù)制廠（場）集中生產(chǎn)，可充分利用先進設(shè)備，提高施工機械化和自動化的程度，因此可提高工程質(zhì)量、降低勞動強度、降低工程造價、提高生產(chǎn)效率；(3) 能節(jié)省大量支架和模板材料，多跨橋梁施工只需一套施工設(shè)備，能多次周轉(zhuǎn)使用；(4) 構(gòu)件預(yù)制不受季節(jié)的限制，上、下部構(gòu)造可同時施工，預(yù)制梁安裝速度快；(5) 需要有一定起吊能力的吊裝設(shè)備，施工時高