多肋梁在中小跨径变宽桥应用

公路线形设计是公路总体设计的关键，方案一经确定后，中小桥梁的布设就必须服从路线线形的要求。不可避免的就会出现一些桥涵构造物位于路基宽度渐变范围内。当桥梁处于路基渐变段时，对于大跨径的桥梁多采用了现浇悬臂箱梁，通过调整悬臂长度来满足桥面变宽的要求，而中小跨径桥梁的上部一般采用钢筋混凝土或预应力混凝土空心板梁，布设在变宽范围内的此类桥梁处理起来一般比较复杂。现通过一个实例对中小跨径桥梁的加宽方法予以汇总，为以后简化设计，方便施工提供借鉴。

　　1、方案论述和比选

　　合六叶高速公路的终点叶集是西入安徽省的门户，原有国道312 h的主线收费站为4进4出，由于高速公路的修建，已不能满足交通量的需求，需扩充至7进l1出。扩建范围为K0+500～Kl+120，全长620m。在收费站扩建范围内有一座1—16．0m的空心板桥，原桥面宽2 x 12m。桥梁上跨一条小河，河流测时水位距离原桥梁底1m左右。由于收费站的扩建，该桥需加宽处理，小桩号左右幅各加宽19．3m，大桩号左右幅各加宽16．2m，大小桩号变宽幅度为3．1m。

　　现场查看该桥的实际情况并核查老桥的设计图纸，老桥上部结构为钢筋混凝土空心板结构，下部结构为柱式台桩基础，现场凿开桥面后发现老桥曾采用框架结构加高过20cm。现对老桥加宽有两方面的难点。

　　（1）设计水位较高，原设计桥梁河流设计水位与梁底距离较小，在桥面标高受限的前提下加宽该桥，就要求加宽桥上部结构建筑高度只能小于等于原桥上部结构建筑高度。

　　（2）老桥跨径长16m，变宽幅度达3．1m，预制结构处理方案难度较大。

　　根据以往处理变宽桥的经验，对此类型的桥梁列出三个方案，从设计与施工角度进行类比，进而提出最优方案。

　　1．1方案一：全桥采用16米的整体式现浇空心板如图1所示。

　　设计方案简介：整体式空心板梁，可以保证梁高与原梁高一致，并通过调整孔洞数量及孔洞之间的距离来满足变宽的需要。

　　方案评价：

　　从设计方面讲，该方案能够满足该桥变宽设计的要求，结构整体性能较好。但其构造及受力模式比较复杂。

　　从施工方面讲，该桥为整体式空心板，无法采用预制吊装工艺，需要满堂支撑现浇施工。由于桥下为一小河，改河及基础处理难度较大，费用较高，满堂支架施工难度较大。内腔孔洞数间距不同，钢筋布置不统一， 施工较为复杂等一些不确定因素导致施工质量难以保证。

　　1．2方案二：多个异型板进行拼宽设计

　　设计方案简介：将已有空心板粱优化成多个异型板，通过多个异形板之间铰接来满足变宽的需要。

　　方案评价：该方案能满足该桥的变宽设计要求。但变宽需要异形板形式较多，模板数量较多，施工预制难度较大。

　　1．3方案三：多肋梁

　　我们的空心板梁的截面虽然不是T型截面，但其受力模式归根结底是一个T型截面梁的计算。从广义上来讲，工字形、箱形以及空心板截面，其正截面强度计算均可以按T形截面来处理。通常为方便我们计算，我们将一块板梁等效成T梁或工字型梁进行计算。现在我们逆向考虑，将异形板简化成一个梁高等同的T梁，通过调整腹板的宽度来满足单片梁的刚度要求单片梁之间进行刚接，通过增加横梁的个数来满足桥面横向的整体刚度与稳定性。

　　老桥原梁板高75cm，由于老桥被加高过20cm，给我们采用多肋梁在刚度方面的设计提供了有利的条件。根据老桥的现有状况，我们将设计梁高取为85cm，利用等截面换算的方法将现有空心板梁成T梁。利用其在桥梁中心线上投影跨径不变的前提下，调节其与桥梁中心线的角度来满足变宽的需要。

　　方案简介：

　　（1）根据面积、惯性矩及形心位置不变的原则将16米的空心板等效肋梁，并对肋梁结构断面进行优化。

　　（2）根据桥面宽度选定合适的肋梁悬臂长度，并确定多肋梁片数。本设计两片梁肋间距以小于等于150cm进行控制，加宽部分采用13片肋粱。右图分别是梁端两个断面。

　　（3）根据最大悬臂的肋梁及梁的片数采用刚接横梁法计算横向分布系数m，以该横向分布系数下的肋梁进行控制设计。

　　（4）对单片粱进行受力分析。

　　3、结论

　　通过以上三种方案的比选，最终确定多肋梁的设计方案为该桥的首选方案。多肋梁的设计归根结底是一个T型截面梁的设计，由于其梁高较T梁小，肋数较多，故起名为多肋粱。在设计方面，多肋梁是对单片梁分析的，受力比较明确。在施工方面，多肋梁梁肋部分采用标准断面预制，湿接缝部分采用现浇，通过调节梁肋长度和现浇湿接缝的宽度来满足桥面变宽的需要。多肋梁上部预制与现浇相结合可以保证施工质量，上部与下部同时施工可节约施工工期，从总体上讲节省了工程造价。

　　多肋粱在叶集主线收费站变宽桥上的应用，其施工简单，节省造价，施工质量易控制的优点得到很好体现，是今后中小跨径桥梁加宽的一种很好的比选方案。