■倪政斌

（福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004）

近年来，随着我国经济水平不断提高，城市化进程加快，城市规模不断扩大，为提高机动车通行效率，解决道路拥堵问题，快速路、高架桥的建设也随之增多[1]。 相对于现浇结构，上部采用预制结构，能降低工程造价；标准化、装配化施工能有效缩短施工周期，降低临时占地成本，减少对周边环境的影响。 研究表明，相比于传统的矩形盖梁，倒T 型盖梁结构体系通过将部分盖梁结构藏入预制装配式简支小箱梁高度范围，能有效降低主梁以下的结构外露高度，若将其与大悬臂设计相结合，能显著提高桥下空间利用率，节约建设成本，改善桥梁外观[2]。但限于其复杂的构造形态，设计细节上的疏忽或施工过程中的偏差往往会影响结构本身或相应附属构件的使用性能，进而对结构的适用性、耐久性、安全性产生重要影响。 基于此，本文通过实例项目，对大悬臂倒T 型盖梁设计要点及施工注意事项做进一步探讨。

1 大悬臂倒T 盖梁结构设计

1.1 工程概况

泉州某快速路项目定位为一级公路兼城市快速路，双向6 车道，设计速度80 km/h，主线高架桥总长约4.84 km， 设计宽度26 m。 高架桥上部结构采用8 片30 m 预制装配式简支PC 小箱梁， 梁高1.6 m；采用结构简支桥面连续构造形式，且每三跨设置1 处伸缩缝（每处2 道）；下部结构采用大悬臂倒T 型预应力盖梁，方柱桥墩配承台桩基础，全桥共计146 处，桥型横断面如图1 所示。 桥址区地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15 g，桥梁抗震设防类别为B 类，抗震措施等级为三级。

图1 桥型横断面图

1.2 盖梁结构设计

大悬臂倒T 盖梁长25.7 m，单侧最大悬臂长度9.6 m，跨中高度3.6 m，倒T 宽度1.5 m，倒T 高度1.9 m，盖梁下牛腿高度1.7 m，盖梁总宽度3.5 m，混凝土标号采用C50，构造如图2 所示。

图2 大悬臂倒T 型盖梁一般构造图

盖梁预应力钢束设计采用12 束φs15-14，均采用两端张拉，对应锚具采用M15-14 型，对应波纹管采用φ 内90 mm 塑料波纹管，钢束布置如图3所示。

图3 大悬臂倒T 型盖梁钢束布置图

1.3 结构计算

1.3.1 有限元模型

采用桥梁计算专业软件桥梁博士建立有限元计算模型。 盖梁共划分30 个单元、31 个节点，双柱式桥墩共划分10 个单元， 盖梁有限元模型如图4所示。

图4 盖梁有限元模型

1.3.2 设计荷载

（1）恒载：盖梁自身重量，盖梁倒T 范围的桥面铺装按均布载考虑，边、中砼护栏按集中力考虑。

（2）活载：公路-I 级，按6 车道计，并按车道数予以折减。

（3）温度荷载：结构所有单元均计入均匀温差作用。 ①均匀温差：升温温差取25℃，降温温差取-23℃；②梯度温差：按JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》[3]中100 mm 沥青砼铺装的模式取值。

（4）不均匀沉降：由于双柱墩共用承台，设计中不考虑沉降影响。

1.4 施工阶段应力验算

根据盖梁施工工序划分7 个施工阶段及1 个运营阶段，如表1 所示。

表1 施工工序划分

经验算， 各施工阶段盖梁应力均满足JTG 3362-2018 《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》[4]第7.2.8 条规定要求。 其中最不利工况盖梁上、下缘最小应力如图5～6 所示。

图5 施工阶段下缘最小应力图（第2 施工阶段）

图6 施工阶段上缘最小应力图（第5 施工阶段）

从图中可知， 盖梁下缘最小应力为0.71 MPa的拉应力， 该最不利工况出现在第2 施工阶段，即盖梁完成第一批次预应力钢束张拉。 此时上部梁片尚未架设，盖梁仅受自重及预应力作用，并与支架微脱离，盖梁中心上缘拉应力达到最大。 而盖梁上缘最小应力为0.7 MPa 的拉应力，该最不利工况出现在第5 施工阶段，即盖梁完成所有梁片架设并完成湿接缝及横梁浇筑。 此时第二批次预应力钢束尚未张拉，大悬臂根部上缘拉应力达到最大。

1.5 运营阶段应力验算

运营阶段盖梁结构按照A 类预应力混凝土构件进行正截面和斜截面验算，盖梁上、下缘最大、最小正应力、主应力分别如图7～10 所示，均满足JTG 3362-2018 《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》第6.3.1 条规定要求。

图7 盖梁上、下缘最小正应力图（频遇组合 短期效应组合）

1.6 承载能力验算

盖梁抗弯承载能力如图11 所示， 各截面承载能力均满足JTG 3362-2018 《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》第5.1.2 条规定要求。

图8 盖梁上、下缘最大正应力图（标准值组合）

图9 盖梁上、下缘主拉应力图（频遇组合 短期效应组合）

图10 盖梁上、下缘主压应力图（标准值组合）

图11 盖梁承载能力包络图

2 施工中易产生的问题与建议

2.1 施工过程中盖梁上下缘裂缝

通过前述施工阶段应力分析可知，在第2、5 施工阶段大悬臂盖梁根部附近上、 下缘存在拉应力，且应力值达到最大。 由于计算中未考虑温度效应、施工荷载作用以及混凝土养生情况等因素，若实际施工过程中混凝土养生不到位或上述两个阶段的持续时间过长，则盖梁表面极易出现裂缝[5]，如图12所示。 尽管后续施工过程中裂缝会逐渐闭合，但若此时内部钢筋已发生锈蚀，亦会导致结构耐久性的降低。 因此，在施工过程中应加强混凝土的养生，并建议在施工过程中尽量缩短盖梁第一批次钢束张拉至架梁以及架梁完成后张拉第二批次钢束的时间间隔，做到紧凑施工。

图12 混凝土表面裂缝

2.2 预应力钢束张拉槽口钢筋

由于大悬臂倒T 盖梁最上排预应力钢束张拉端位于盖梁造型与预制装配式小箱梁边腹板一致的斜边处，此处构造复杂且空间较小，若设计过程中未考虑预应力张拉槽口对盖梁侧面弯起的骨架钢筋影响，两者位置重叠，将造成槽口附近钢筋截断后搭接长度不足且施工操作困难，较难实现骨架钢筋的恢复， 如图13 所示。 故在设计阶段，可采用将骨架钢筋沿槽口构造进行弯折的方式避让槽口范围， 并在槽口外设置封锚钢筋网，待盖梁预应力钢束张拉完毕并压浆后进行封锚，如图14 所示。

图13 骨架钢筋与盖梁预应力张拉槽口重叠

图14 骨架钢筋沿盖梁预应力张拉槽口弯折避让

2.3 支座安装

由于倒T 型盖梁将部分盖梁结构藏入预制装配式简支小箱梁高度范围，梁底支座安装操作空间受到极大的限制，如图15 所示。 若支座为带有上连接钢板的盆式支座或减隔震支座，当采用焊接方式将支座上连接钢板与梁底预埋调平钢板进行连接时，焊接施工的操作难度加大，影响支座连接质量。故从支座连接的可靠性、易操作性以及便于后期运营过程中维护更换等方面考虑，建议支座上钢板采用螺栓连接的方式与预制装配式简支小箱梁进行连接，如图16 所示。 即将螺栓套筒与调平钢板一同预埋在梁体内， 并在支座垫石上预设地脚螺栓孔；吊装预制箱梁前先将支座和下套筒螺栓等连接成整体并放置在垫石顶面；吊装过程中确保支座上钢板预留螺栓孔与梁体预留螺栓孔对齐后就位梁体，并紧固螺栓进行锁定；确认支座位置及标高无误后，对垫石地脚螺栓孔进行压浆密实，完成支座安装。

图15 倒T 型盖梁支座安装空间受限

图16 支座上、下钢板连接示意图

2.4 标高控制与梁端缝宽

倒T 型盖梁结构体系上部横向由多片预制简支小箱梁组成，各梁片吊装到位后再通过现浇湿接缝及横隔板形成整体共同受力。 由于受到放样及吊装精度影响，架梁完成后梁端实际缝宽以及主梁与倒T 型盖梁顶面高程会存在一定偏差， 如图17 所示，若处理不当，将会对桥面连续结构及伸缩缝的耐久性造成不利影响。

图17 架梁后各结构顶面间高差

梁端缝宽一般设计取值在4～6 cm，其误差较难通过后续处理进行调整，故在架梁前的各施工环节中应注意以下2 点：一是在梁体预制过程中加强对梁长以及梁端纵坡竖直角的复核；二是在梁体吊装过程中加强对放样定位的控制。 而对于各结构顶面间的标高误差，应注意加强各施工环节中标高的复测，及时通过支座垫石高度进行调整。 若架梁后仍存在一定的标高误差，可采用环氧砂浆对结构顶面进行调平，两侧结构顶面标高达到一致后方可进行桥面连续结构的施工或伸缩缝的安装。 为加强桥面连续结构的抗裂性与耐久性，除了在桥面现浇层中设置局部加强钢筋外，亦可采用钢纤维混凝土铺筑桥面现浇层或采用钢混组合式桥面连续构造。

3 结语

以泉州某快速路项目为实例，对大悬臂倒T 型预应力盖梁进行结构受力计算分析。 通过对大悬臂倒T 型预应力盖梁施工过程中易产生的结构裂缝、预应力钢束张拉槽口钢筋、支座安装、标高控制与梁端缝宽等问题进行技术分析，提出设计与施工过程中应注意的相关事项与解决方法：

（1）通过对盖梁结构受力计算分析可知，在实际施工过程中，盖梁大悬臂根部附近上、下缘在各种因素影响下极易出现裂缝，将会对结构耐久性造成一定影响。 建议在施工过程中加强混凝土的养生，并做好施工组织安排，紧凑施工。

（2）倒T 型盖梁构造较为复杂，预应力钢束张拉槽口与骨架钢筋重叠，影响钢束张拉操作。 建议在设计过程中适当调整骨架钢筋构造并增加张拉面防裂设计。

（3）若支座为带有上连接钢板的盆式支座或减隔震支座， 支座安装操作空间将受到极大的限制。建议在设计过程中支座上连接钢板采用螺栓与预制装配式简支小箱梁进行连接，以保证支座连接的可靠性、施工的易操作性以及便于运营过程中养护更换。

（4）上部结构梁端缝宽以及各结构顶面间标高受到放样及吊装精度影响存在一定误差，将影响桥面连续结构以及伸缩缝的耐久性。 建议在施工过程中加强结构构造尺寸及标高的复测，加强对吊装定位的精度控制。

倒T 型盖梁结构体系相较于传统矩形盖梁体系拥有更为复杂的构造形态，因此对设计与施工提出了更高的要求，只有将精细化、标准化、规范化融入结构的全生命周期，方能充分发挥其优势。