公路曲线预制小箱梁桥面横坡的调整方法

公路曲线预制小箱梁桥面横坡的调整方法

刘波

中交四航局第六工程有限公司 广东 珠海 519080

摘要：本文将与工程实例相结合，首先分析各种公路曲线预制小箱梁桥面横坡的调整方法，然后对比各种调整方法的优缺点，希望能够为相关人员开展工作提供一定的借鉴意义。

关键词：桥面横坡；公路曲线；预制小箱梁；调整方法

前言：预制小箱梁由于其工期短、造价低、施工技术成熟等优势在中小跨径桥梁中得到了较为广泛的应用。出于促进标准化生产、减少预制模板种类的目的，交通运输部明确规定了预制小箱梁的底板水平，顶板横坡为2%的标准横坡。但是公路桥梁在平面线形指标的影响下，桥面横坡的2%标准横坡段存在双向坡、超高段、渐变段，所以在设计预制小箱梁的结构时，应该保证其能够与公路桥梁不断变化的横坡相适应。

1. 工程概况

广州从化至清远连州高速公路TJ13标，位于清远市连州市境内，起止里程桩号为K186+368~K209+800，线路全长2861km，主线大中桥梁共5.387km/15座，互通式立交交叉桥梁105m/2座。桥梁上部结构为预制箱梁、预制T梁，桥梁拥有25.5m的宽度，分为左右两幅，单幅拥有12.5m的宽度，拥有每小时120km的设计车速和0.5m的中央分隔带，主梁桥跨以25m、40m为主，部分桥梁处于超高段和超高渐变段。

2. 常见的预制小箱梁桥面横坡调整方法

为了方面后续的论述，本文将对3个不同的横坡概念做出如下约定：

1. i%为桥面设计横坡，就是某桩号处桥梁桥面铺装顶部的设计横坡值。在公路桥梁设计中i%的取值范围为±2%；

2. j%为小箱梁顶板预制横坡，也就是在预制梁厂时某片预制小箱梁设定的顶板预制横坡值；

3. k%为安装小箱梁后的顶板横坡，就是吊装到盖梁后某片预制小箱梁顶板的横坡值。若安装小箱梁时没有进行整体旋转，则j%和k%数值相同。

根据设计图纸基本原则，桥梁设计线路前进方向单幅桥左低右高时，上述三者的取值为正数，若是左高右低，三者的取值为负数^[1]。

预制小箱梁桥面横坡拥有较多的调整方法，通过总结主要分为以下三种类型：桥面铺装调整法、整体旋转法、顶板模板调整法。

2.1 顶板模板调整法

在超高段或超高渐变段梁片预制中，通过调整小箱梁顶板模板坡度，以适应不同桥面横坡变化。以跨为单位，大多情况下都是以本跨的平均桥面设计横坡为单跨桥的j%；在安装时不整体旋转预制小箱梁前提下，k%和j%数值相同。

塘尾大桥为5×25m的跨径、左右2幅总宽度33m预制小箱梁桥梁，拥有0#～3#墩号，桥面铺装C40防水混凝土10cm；0^#～3^#墩号的桥面设计横坡依次为2%、3%、4%、4%；对顶板模板调整法进行利用，则本桥0^#～1^#的j%为2.5%，1^#～2^#跨j%为3.5%，2^#～3^#的j%为4%。

桥面横坡结合每个墩位处盖梁顶、底的横坡设计，统一坡度；在超高渐变段，跨桥面横坡的平均值为每跨桥的j%，具体到某个桩号，则桥面设计横坡与小箱梁顶板预制横坡并不相等，致使桥面板湿接缝两侧的混凝土铺装层存在厚度差，在2#位置混凝土铺装层将存在±0.6cm的厚度差。

同一联桥相邻两跨存在不一致的k%和j%，将有竖向偏差在负弯矩区钢束孔道和小箱梁外轮廓产生，详细情况见图1。

图1 相邻两跨竖向偏差

与0^#～1^#的小箱梁顶板预制横坡相比，安装完成0^#～1^#梁板顶面横坡要高出1%，负弯矩区钢束孔道拥有0.4cm的最大竖向偏差，小箱梁中梁外廓拥有1.2cm的最大竖向偏差，两者均存在较小的竖向偏差，其高差能够在墩顶60cm现浇横梁范围完成过渡^[2]。

2.2 整体旋转法

在超高段或超高渐变段，使用±2%的标准横坡作为小箱梁顶板预制横坡；在预制的过程中，在梁端底部设置楔形块，从而在安装时通过楔形块整体旋转小箱梁，调整预制梁顶面横坡与本跨的平均桥面设计横坡相同。

新桥大桥预制为5×25m的跨径，左右2幅总宽度33m的小箱梁桥梁，拥有0#～3#墩号，桥面铺装C40防水混凝土10cm；0^#～3^#墩号的桥面设计横坡依次为2%、3%、4%、4%，采用整体旋转法进行横坡调整。本桥标准横坡j%为2%，安装完成后0^#～1^#的k%为2.5%，1^#～2^#的k%为3.5%，2^#～3^#的k%为4%，经设计计算在0^#～1^#、1^#～2^#、2^#～3^#小箱梁底部楔形块底的横坡分为0.5%、1.5%、2%，并且与k%-j%所代表的方向相比，楔形底块的横坡方向完全相反。

经实际，与顶板模板调整法相同，整体旋转法被用于超高渐变段时桥面板湿接缝两侧的混凝土铺装层也会有厚度差存在，同时在顺桥向同一联内相邻两跨中也会有竖向偏差在负弯矩区钢束孔道和小箱梁外轮廓产生，但是只会存在较小的竖向偏差和厚度差，处于工程规范范围^[3]。

利用混凝土楔形块，需要将一块钢板预埋在楔形块内与支座顶面接触，楔形块应在梁片预制时同步预制成型。为了使预制小箱梁拥有更高的横向稳定性，在安装的过程中应该控制3%以内的旋转坡度，所以拥有-5%～5%的桥面设计横坡范围。

2.3 桥面铺装调整法

在超高段或超高渐变段，使用±2%的标准横坡为j%，同时在安装时不旋转小箱梁，安装后j%和k%均等于±2%；通过不等厚的桥面混凝土铺装层和盖梁横坡来调整预制小箱梁顶板横坡和桥面设计横坡的差值。以横坡在2%以上的单幅桥为例，详细情况见图2。

图2 桥面铺装调整法

在安装完单片小箱梁后，其顶板、底面横坡为±2%；在超高段或超高渐变段，小箱梁桥面板湿接缝两侧拥有±120×（i%-2%）的C40铺装层厚度差；使用10cm厚的C40防水混凝土进行桥面铺装，也可以根据实际情况对适当调整厚度，但是厚度不能低于7cm；所以，对于预制小箱梁顶板横坡和桥面设计横坡之间的差值，使用桥面铺装法最高可以适用于2.5%以内的范围，在理论上这种方法可以调节-4.5%～4.5%桥面设计横坡。

另外，在利用桥面铺装调整法的过程中，只存在两种k%和j%，也就是-2%或﹢2%。想要顺利的连接小箱梁负弯矩区预应力钢束，在同一幅桥内的某一联小箱梁桥各跨预制梁应该保持一致的顶板横坡方向，也就是说桥面铺装调整法在调整的过程中是以联为单位的；如果某跨小箱梁两端拥有方向相反的桥面设计横坡，需要将一道伸缩缝设置在小箱梁的一端，正常情况下都是设置在拥有较小桥面设计横坡值绝对值的一端。

2.4 各种调整方法对比

顶板模板调整法在预制小箱梁时拥有较为复杂的模板，在安装过程中无需梁体旋转，能够与各种桥面设计横坡变化相适应；但是由于其在调整小箱梁顶板模板时较为困难，成本高，大多应用于桥面设计拥有较少横坡变化的项目中。

整体旋转法在预制小箱梁时需要在梁端设置楔形块，对楔形块拥有非常高的几何尺寸精度要求，且在安装过程中通过楔形整体旋转梁体，对梁体安装增加一定难度，在桥面设计拥有-5%～5%的横坡范围时适用，这种方法适用于一切常规桥梁项目，但是其需要非常高的施工精度^[4]。

桥面铺装调整法拥有简单的施工工序，但是存在有限的横坡设计调整范围并且在调整时需要以联为单位，在超高渐变段横坡方向改变的位置，需要合理选择伸缩缝的位置，可能导致短联现象出现。

结束语：

综上所述，通过对以上三种方式进行对比，在本次工程中结合桥梁横坡的特点选用了顶板模板调整法和整体旋转法，最终取得了较为良好的施工质量，随着桥梁建设的不断发展，预制梁横坡的调整方法也在推成出新，相信通过建设工作者的不断创新，会发明出越来越方便的工艺。

参考文献：

[1] 司选舟, 吕学彪. 关于超高变化段预制箱梁桥面横坡设计方案的分析[J]. 大科技：科技天地, 2011(24):2.

[2] 苏建岭. 预制小箱梁桥桥面纵向裂缝产生的原因及预防措施[J]. 交通世界, 2014.

[3] 董晓梅, 贾晓敏, 童怀峰,等. 一种桥面横坡调整结构:, CN206706543U[P].

[4] 葛真金. 宁波象山港大桥60m箱梁预制施工方案[J]. 交通世界(工程技术), 2014, 000(001):202-203,204.