白小东 李征徽
（中交一公局公路勘察设计院有限公司，北京，100024）
【摘 要】无缝桥梁具有管养维护费用小、提升桥梁耐久性、抗震性和行车舒适性方面优势明显，综合经济效益显著。在美国及西方发达国有应用比较广泛，目前在国内并没有得到普遍的推广和使用。结合广西路网设计中半整体式无缝桥梁的试点应用，介绍广西路网设计中半整体式无缝桥梁的设计方法，以及适用范围。对半整体式无缝桥梁的设计提供一些参考。
【关键词】无缝桥梁；半整体式桥台；路网设计
一、无缝桥梁概述
无缝桥梁：是一种通过采用整体式或半整体式桥台、连续的桥跨等方式取消了桥面全部伸缩缝的结构。整体式桥台：梁体与柔性桥台采用全弯矩的连接方式，取消支座与伸缩缝；半整体式桥台：梁体与刚性桥台采用零弯矩的连接方式。半整体式全无缝桥梁：在传统半整体式无缝桥梁的基础上取消了搭板末端的伸缩缝或路桥接缝，梁体变形通过搭板传递至加筋接线路面，并由带预压缝的接线路面吸纳全部变形。无缝桥梁体系的基本原理就是取消全面的桥面伸缩缝，将全部的桥梁伸缩变形移出桥梁结构，并移至接线路面。无缝桥梁较普通桥梁的优点：取消了伸缩装置，减少桥头跳车不良现象的发生提高了行车舒适度，同时减少伸缩装置的养护维修费用；增强了桥梁的整体性与连续性，有利于抗震以及桥梁的整体受力；
A）整体式桥台 B）半整体式桥台
图1无缝桥梁示意图
二、半整体式无缝桥梁设计原理及特点
半整体式无缝桥梁工作原理：取消了所有的伸缩缝，梁体的纵向变形通过搭板传递至加筋接线路面，并通过带锯缝的接线路面吸纳全部变形。梁体变形时的纵向约束主要来自搭板与接线路面的底部摩擦力，设计中在接线路面面层与基层之间设置隔离层，弱化粘结，减少层间摩阻力。半整体式无缝桥梁特点：取消全部伸缩缝，桥梁整体稳定性好；主梁与桥台零弯矩连接，对桥台的刚度以及台后填土材料以及填筑顺序要求较整体式无缝桥梁不高；由于梁体所受的纵向约束较小，因此上部连续的主梁设计与常规桥梁设计方法与计算基本一致。
三、无缝桥梁的适用范围
无缝桥梁的适用范围：适用于直线梁桥，曲线梁桥因为受力较直线桥梁复杂多变，有可能产生一些意想不到的问题，因此曲线桥梁尽量不要采用无缝设计；适用于桥面等宽梁桥，如果桥面是变宽，两桥台所受到的土压力不一样，引起纵向变形不一致，对于主梁受温度变化产生的影响不均。无缝桥梁适用的跨径不宜超过100m，本次试点设计仅对处于直线上的中、小预应力混凝土或钢筋混凝土梁桥进行无缝化设计。
四、工程实例
2014年广西自治区公路管理局在全区路网设计中引进无缝桥梁设计技术，对巴马燕洞至田东二级公路等6条二级道路作为试点进行无缝化设计。本次试点设计主要以中小跨径的直线梁桥进行无缝设计。采用半整体式桥台无缝化设计形式，上部结构采用装配式预应力混凝土或钢筋混凝土箱梁；巴马燕洞至田东二级公路上K52+850千东屯中桥采用无缝设计，上部结构采用4x16m预应力混凝土预制小箱梁，先简支、后连续结构体系，下部结构采用双圆柱式桥墩，桩基础；肋板式桥台，桩基础；桥平面位于直线上；正交布置；墩台与主梁间采用支座连接，桥墩与桥台处均设置板式橡胶支座。公路等级：公路Ⅰ级；桥面宽度：9m；路面结构面层采用24cm水泥混凝土，桥面铺装采用15cm厚混凝土，台后均设置钢筋混凝土搭板，搭板厚35cm；
图2千东屯中桥立面图
4.1桥墩的设计
对于无缝化桥梁的设计，桥墩应选择柔性结构，桥墩的设计原则即为满足抗弯强度以及竖向承载能力的前提下，尽可能的减少其纵桥向刚度，来适应其纵桥向变形。上部结构与桥墩一般情况下采用支座连接，在有条件的情况下可以采用墩梁固结，充分利用柔性墩的变形来吸纳主梁因温度变化引起的变形。千东屯中桥采用φ120cm双圆柱墩，φ140cm钻孔灌注桩基础，上部结构与墩盖梁采用橡胶板支座进行连接。
4.2桥台的设计
半整体式无缝桥梁桥台与主梁采用零弯矩连接，因此桥台的设计与有缝桥梁桥台的设计无异。桥台处必须采用滑动支座连接，以保证上部结构在温度荷载作用下产生的变形和轴力能通过搭板向接线路面平顺传递，梁体的纵桥向变形的约束仅来自于支座、搭板与路基之间的摩阻。台后填土应采用透水性较好的砂砾填筑，分层碾压，压实度在97%以上，同时应设置台后排水措施，确保台后填土不发生沉降，不影响台后搭板与基层的受力传递。千东屯中桥桥台采用埋置式肋板式桥台，桩基础。为了保证台后填土的压实，桥台施工采用先填筑压实后，反开挖施工措施。锥坡以及两侧路基边坡采用浆砌片石护坡，确保桥台稳定性。
4.3搭板与主梁的连接设计
搭板是无缝桥梁的一个重要组成部分，与主梁结构连成整体，共同参与结构的受力，同时又将结构的纵向变形传递至台后路基，是桥梁与路基的一个过渡，搭板的设计是无缝桥梁设计的关键部分，影响其结构的耐久性。主梁与台背之间预留4cm缝，使其在温度变化范围内以及台后填土对桥台作用下主梁与背墙不发生顶紧的状态，搭板与主梁通过主梁预埋钢筋在浇筑搭板时浇筑在一起形成整体，在顶部桥面铺装处设置连续短钢筋，防止连接处出现裂缝。在桥台背墙顶设置1cm厚钢板加塑料薄膜形成滑动支承，目的是减少梁体与搭板连接体的摩阻力，使其能在纵向自由变形。在搭板后与接线路面处设置2cm胀缝。
图3桥台无缝化构造图
4.4桥梁施工顺序
为了降低温度变化、混凝土收缩徐变对结构的影响，在接线路面与搭板直接设置一段后浇段，后浇段一般预留50—60cm的宽度。
步骤1：墩台下部结构的浇筑，同时预制上部结构；
步骤2：浇筑支座垫石，摆放好支座，架设主梁、浇筑搭板。
步骤3：浇筑搭板与接线路面后浇带，在搭板与接线路面混凝土强度达到90%后，选择在低温度下浇筑后浇带；浇筑桥面铺装，使桥梁上下部结构形成整体。
五、结语
本文同过工程实例分析介绍半整体式无缝桥梁的设计，总结为今后半整体式无缝桥梁的设计中提出以下设计注意事项：
1、在墩顶级台顶桥面连续钢筋应加强，由于无缝结构对温度变化比较敏感，以免由于温度变化引起结构裂缝，影响其整体耐久性。
2、桥墩的设计尽可能的采用纵桥向抗推刚度较小的结构形式。
3、对局部连接处应精细化设计，对应力集中处应加强结构强度，提高整体结构耐久性。
4、半整体式无缝桥梁已经在国内建成运营很多座，其运营状况都较为良好，发挥出自身的优点，得到业主及社会的好评，具有良好经济与社会效应，应在有条件的情况下推广使用。
参考文献：
[1]邵旭东.半整体式无缝桥梁新体系北京：人民交通出版社，2014.1
[2]无缝化技术在西部地区中小跨径桥梁上的应用研究.湖南大学，2012.10
论文作者:白小东,李征徽
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/27
标签：桥台论文; 桥梁论文; 结构论文; 整体式论文; 接线论文; 路面论文; 桥面论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;