（广东省长大公路工程有限公司）
摘要：本文主要以介绍台州湾大桥为双塔双索面钢混组合梁斜拉桥，主跨488米，主梁采用 PK 式流线形扁平钢箱组合梁，桥面板标准厚度为 28cm，局部加厚至 40cm。组合梁斜拉桥拉索锚固区桥面板常见45°裂缝，为了控制裂缝，采用”放“的思路，提出边腹板湿接缝分块滞后浇筑措施，通过有限元分析及受力计算，证实其合理性，实践证明该项措施对锚固区混凝土桥面板的裂缝控制效果良好。可供类似工程借鉴。
关键词：组合梁；斜拉桥；桥面板；裂缝；滞后浇筑
1.桥梁概况
台 州 湾 大 桥 为 双 塔 双 索 面 钢 混 组 合 梁 斜 拉 桥 ， 桥 跨 布 置 为85m+145m+488m+145m+85m，主桥全长 948m，边中跨比 0.471，边跨设辅助墩。斜拉索采用空间双索面布置，梁端标准索间距为 10.5m，边跨靠近尾索区索间距为 8.4m。结构体系采用五跨连续半漂浮体系，在索塔处设置竖向支座和横向抗风支座， 辅助墩墩顶设置竖向支座，过渡墩墩顶设置竖向支座及横向抗风支座。
图 1 台州湾跨海特大桥主桥总体布置图（结构尺寸单位：cm）
主梁采用 PK 式流线形扁平钢箱组合梁，钢梁外侧设置风嘴。主梁含风嘴全宽 38.5m，不含风嘴宽度为 34m；中心梁高为 3.5m，其中钢梁中心线梁高 3.1m。主跨标准节段长 10.5m。主跨标准节段每隔 3.5m 设一道实腹式横隔板，箱梁设四道内外腹板，均为直腹板。桥面板标准厚度为 28cm， 在钢梁顶板和横隔板处加厚至 40cm；为了减小边跨箱内压重量，小边跨的桥面板均采用 40cm 厚。为避免在运营阶段桥面板出现拉应力，在中跨跨中及边跨区域各布置 30 根 15-12 预应力钢绞线。主梁钢梁采用 Q345D 钢材，风嘴采用 Q235B 钢材，预制桥面板采用 C55 混凝土，其中现浇缝采用 C55 微膨胀混凝土。斜拉索采用抗拉标准强度为 1770MPa 平行钢丝斜拉索，根据索力的不同， 采用 PES7-151、LPES7-199、LPES7-241、LPES7-283、LPES7-301 五种规格，全桥共 176 根斜拉索。斜拉索在主梁上采用钢锚箱锚固，在索塔上采用钢锚梁构造锚固，张拉端设置在塔端。
图 2 主桥横截面布置图（结构尺寸单位：cm）
2.防裂方法提出
组合梁斜拉桥一直被认为是综合混凝土斜拉桥和钢斜拉桥两者优势的一种斜拉桥型，能够填补了混凝土斜拉桥和钢斜拉桥在跨度 400m~700m 经济指标不理想的跨度区间，是一种极具竞争力的大跨桥梁结构形式。斜拉桥的钢-混凝土组合梁中，混凝土桥面板支承在由钢纵梁和钢横梁构成的格构体系上，通过剪力键的作用而与钢梁共同参与受力，混凝土桥面板的受力模式主要如下：作为组合梁的上翼缘参与结构的纵向整体受力，与钢梁共同承担由于拉索索力及荷载作用引起的弯矩、轴力和剪力；作为横梁的上翼缘参与结构的横向受力，与钢横梁形成组合梁截面，共同承担由桥面板自重和汽车活载引起的横向弯矩、轴力和剪力；桥面板作为行车道板，直接承受铺装层扩散后的汽车轮压效应。
在这三种综合的受力模式下，组合梁斜拉桥的混凝土桥面板经常存在开裂的现象。常见的裂缝形态主要有以下几种：（1）横桥向贯通裂缝。（2）斜拉索锚固区斜向45°裂缝。（3）斜拉索与桥面交接处的放射形裂缝。（4）桥面板纵向裂缝。⑸桥面板横向裂缝。
因此，组合梁斜拉桥混凝土桥面板在施工阶段可能产生裂缝，从而降低结构刚度，引起内力再次分配。严重时，甚至影响正常使用。
第二种裂缝发生在斜拉索与桥面交接处的桥面板上，夹角开口方向朝向桥塔，裂缝长一般为 2m 左右，其主要原因为：桥面板受到边腹板传递的顺桥向剪力，以及横梁传递的横桥向剪力，在这两个桥面板平面内剪力的作用下，桥面板有沿 45°开裂的趋势。而裂缝通常首先出现在桥面板顶面，主要是因为拉索锚固区局部负弯矩较大，使锚固区桥面板顶面局部拉应力过大。
裂缝控制方法主要存在两种方法，“抗”的原则和“放”的原则。“抗”采用的是提高混凝土自身的抗拉强度， “放”即采用降低约束或者设置后浇带、伸缩缝等以此来释放约束力。针对本桥具体形式，提出“边腹板湿接缝分块滞后浇筑”的防裂措施。
3.有限元分析及受力计算
有限元分析模型选取 3#、4#、5#、6#、7#和8#梁段，共计6个节段，计算工况为8#梁段斜拉索二张完毕，吊装 9#梁段。模型一浇筑所有湿接缝（横向和纵向），模型二预留6个梁段拉索锚固区附近的边腹板湿接缝。
图 3模型一桥面板
图 4模型二桥面板
如图2所示，组合梁横桥向沿桥梁中心线对称，可建单幅模型，并在主梁对称面处施加“对称”边界。其外部边界条件为一端固结，另一端为悬臂自由端。钢梁与混凝土桥面板界面的相互作用采用切向无摩擦、法向硬接触；剪力钉与钢梁之间采用“绑定”约束；剪力钉与混凝土之间及预应力钢束与混凝土之间的相互作用采用“埋入”约束；锚垫板与锚箱接触面采用“绑定”约束。斜拉索索力从空间杆系整体计算模型中提取，以集中力的方式施加于锚垫板平面的耦合点上；采用降温法（降温 596.15℃）对斜拉索进行张拉；单台桥面吊机自重按 75t 计算，重心距离前支点约 4.25m，吊机自重及被吊梁段重量换算为吊机前、后支点反力，以面荷载施加于前、后支点相应位置。
图 5和图 6分别为模型一和模型二的桥面板顶面主拉应力云图。表 1为模型一和模型二的 4#～8#拉索锚固区桥面板顶面最大主拉应力对比。
需要说明的是图5,6中预应力接长锚固部位的主拉应力较大，实际施工中桥面板为后场预制、叠合，不会出现该工况，故不做考虑。
对比表1模型一、二最大主拉应力均有不同程度的降低。其中4#～7#斜拉索锚固区面板最大主拉应力降低了0.74～0.88MPa，说明“边腹板湿接缝分块滞后浇筑”的措施法对锚固区混凝土桥面板的拉应力控制效果良好。8#斜拉索锚固区面板最大主拉应力降低了2MPa，此处处于桥面吊机前支点作用范围，下降明显，极大的改善了标准梁段吊装工况下的桥面板受力状况。
同样通过计算，锚固区桥面板顺桥向及横桥向正应力均有不同程度的降低，但面内剪应力变化不大，表明该措施可以降低拉索锚固区桥面板的弯曲应力，但对桥面板面内剪应力降低不明显。
防裂措施实施
4.1边腹板湿接缝分块滞后浇筑位置
图 7 边腹板滞后现浇缝尺寸
4.2边腹板湿接缝分块滞后浇筑工序选择
架桥机吊装梁段i#时，相邻的i-1#，i-2#梁段对应的斜拉索索力变化较大，从而引起桥面板应力的显著增加。实际施工过程中，可在浇筑i#和i-1#梁段工地现浇缝时，浇筑i-2#和i-3#边腹板滞后现浇缝，即滞后2个梁段浇筑。
5结束语
本文主要针对台州湾大桥主桥组合梁吊装施工阶段为了控制裂缝，采用”放“的思路，提出边腹板湿接缝分块滞后浇筑措施，另外结合提前挂索等方法，有效的避免了裂缝的产生。台州湾大桥已于2019年1月顺利通过验收并通车，实践证明上述措施的合理性，在施工过程中严格控制，既保证了本项目工程的安全、质量及工期目标，也给今后类似工程施工提供了宝贵的经验，希望能给同类桥型一些参考。
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论文作者:郑烨
论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期
论文发表时间:2019/5/8
标签：桥面论文; 斜拉桥论文; 组合论文; 锚固论文; 腹板论文; 裂缝论文; 应力论文; 《科技新时代》2019年3期论文;