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【摘 要】本文结合某道路与临近高速立交A6#-A8#墩盖梁设计的工程实例分析，提出了预应力门架式盖梁设计上除了需满足视觉效果，盖梁结构安全及耐久性外，须考虑盖梁施工过程安全以及预应力对墩柱的影响，以达到工程的安全和可控性，达到设计上结构安全与外形美观的统一。
【关键词】工程；设计；预应力
1.工程概况
该工程A6#-A8#墩上部的结构为两跨35m简支小箱梁，前后连接现浇箱梁。桥宽19m，为一幅桥断面，断面布置为0.5m护栏+8.5m车行道+1m中央分隔带+8.5m车行道+0.5m护栏，斜交角为21°，盖梁斜长度为18.852m。一孔桥布置6片小箱梁，每片自重1980kN（含二期），一列车活载1090kN。
２.盖梁外形设计
盖梁长度根据小箱梁的布梁、斜交角度及抗震挡块位置确定，盖梁上端宽度根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）11.2.1条确定取220cm，盖梁高度暂定为2.0m。方案一：盖梁下端做窄，宽度取墩柱宽150cm同时底部做抹角，立面和墩柱连接处导圆，墩柱抠槽力求外形美观。
方案二：采用传统做法截面等宽，矩形墩柱。
方案三：采用三圆柱，与方案一类似做成上下变宽，但由于墩柱采用圆柱盖梁不做抹角及导圆。
方案一造型美观，但由于盖梁支点处上部受拉下部受压，减小盖梁下部宽度等于减小受压区混凝土面积，容易造成压应力超标，应力计算结果较差。方案二为传统做法，计算容易满足内力计算，但设计上墨守成规，缺乏新意。方案三可谓方案一和方案二折中的做法，三根圆柱代替两根方柱，跨径长度从原先的633cm减小到542cm，计算可以满足规范，但由于取消了抹角和导圆又显得棱角过多，视觉上比方案二稍好却又不如方案一。且全桥均采用方柱，仅此三个墩位采用圆墩则显得不够整齐统一，影响整体美观。
经过方案对比及各方案的利弊取舍，选择方案一为工程实施方案。为克服该方案受压区偏薄的弱点，将盖梁高2m增高到2.2m，即可以满足内力计算的需要，同时也能达到造型美观的要求，与整个立交的设计风格协调一致。
3.钢束张拉与上梁顺序的关系
预应力门架式盖梁的钢束张拉与上梁顺序有密切的相互影响，甚至直接影响结构的安全。如果二者协调不好，容易出现两种结果：预应力施加过量或者预应力不足。在未上梁前超量张拉预应力束易引起盖梁端上挠，从而结构下部产生拉应力，甚至造成盖梁下缘开裂。施工过程中预应力施加不足，即上梁片数过多、从而超过已张拉钢束的承受能力，则会引起盖梁上缘拉应力超过允许值，甚至造成盖梁上缘开裂。
故必须安排好钢束张拉和上梁次序的关系，保证施工过程的安全。因此该种结构的计算必须严格控制施工阶段的应力值。钢束及梁位布置见图4，三排钢束从下至上分别命名为钢束1～钢束3，六片小箱梁从左至右分别为梁1～梁6。
采用桥梁博士3.2.0计算，计算模型，1-40号单元为盖梁，41-66号单元墩柱单元。节点52,66为固结，节点14,52,28,56为主从约束。节点单元3,4,10,11,17,18,24,25,31,32,38,39为小箱梁恒载，每个节点恒载为半片小箱梁重量即990kN集中力。
初步拟定先张拉钢束1和钢束3，再按从中间向两边的顺序上梁3，梁4，梁2，梁5，梁1，梁6。计算结果发现在张拉钢束3后节点11主拉应力达到2.11kpa，上梁3、梁4后达到2.09kpa，上梁2、梁5时为1.55kpa，远远超出规范要求。
经过反复核算，小箱梁由外侧向内上梁对盖梁受力更为有利，且小箱梁横向存在湿接头，活动富余量较大，不存在中间梁由于施工误差放不上去的问题。最终确定具体施工过程如下：
（1）张拉钢束1、钢束2，张拉完毕后立刻灌浆。
（2）分别按次序上梁1，梁6。
（3）张拉钢束3，张拉完毕后灌浆。
（4）分别按次序上梁2，梁5，梁3，梁4，全部梁上完后浇筑桥面板，二期铺装及护栏。
4.预应力产生的墩柱裂缝控制设计
由于盖梁与墩柱主从约束的存在，张拉预应力束使盖梁悬臂上挠同时使墩柱顶端向内偏移，两根墩柱底端为承台连接，假定墩柱底端固结，故在墩柱顶端内侧和底端外侧会产生预应力引起的裂缝。
现以A7#墩为例，墩柱高4.8m，墩柱顺桥向宽1.5m，由于墩柱圆角的存在间距10cm的钢筋最多能放14根。墩柱横桥向宽度初拟定2m，单排Φ32钢筋。发现墩柱下端裂缝远远超过规范规定的0.2mm。钢筋加大到两排Φ32，裂缝为0.2011mm须进一步进行调整，改变墩柱长度及顺桥向宽度都因条件限制难以实现，故采用改变墩柱横桥向宽度的方法。现将墩柱横桥向宽度增大到2.5m和减小到1.5m，墩柱上缘下缘裂缝见图14、图15。
上缘裂缝增大下缘裂缝减小，达到上下缘裂缝的平衡反而更趋于安全。但由于横桥向1.5m宽墩柱虽能满足计算要求，但造型上显得墩柱过于单薄而盖梁过于厚重，影响门架式盖梁的整体视觉效果，采用横桥向2m宽墩柱，增加第三排Φ28钢筋，裂缝控制在0.17mm以内，同时满足了安全和视觉要求。
A6#墩和A8#墩墩高分别达到7.4m和8.2m，通过计算发现，墩柱增长可以大大降低柱底下缘裂缝，采用单排Φ32钢筋即可满足规范要求。
5.结束语
通过该项目的设计分析，笔者得出以下几点：
(1)盖梁设计在恒载活载较大且因墩柱位置受下部条件限制盖梁悬臂较大时，普通钢筋混凝土盖梁会产生较大裂缝，不能满足安全和耐久性的需要，须采用预應力盖梁。
(2)预应力盖梁在计算建模时，如只建立盖梁模型，忽略了墩柱与盖梁之间的相互影响，会与实际情况产生较大偏差。故预应力门架式盖梁需整体建模，既要考虑墩柱对盖梁的影响，又要考虑预应力对墩柱产生的影响。 [科]
【关键词】工程；设计；预应力
1.工程概况
该工程A6#-A8#墩上部的结构为两跨35m简支小箱梁，前后连接现浇箱梁。桥宽19m，为一幅桥断面，断面布置为0.5m护栏+8.5m车行道+1m中央分隔带+8.5m车行道+0.5m护栏，斜交角为21°，盖梁斜长度为18.852m。一孔桥布置6片小箱梁，每片自重1980kN（含二期），一列车活载1090kN。
２.盖梁外形设计
盖梁长度根据小箱梁的布梁、斜交角度及抗震挡块位置确定，盖梁上端宽度根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）11.2.1条确定取220cm，盖梁高度暂定为2.0m。方案一：盖梁下端做窄，宽度取墩柱宽150cm同时底部做抹角，立面和墩柱连接处导圆，墩柱抠槽力求外形美观。
方案二：采用传统做法截面等宽，矩形墩柱。
方案三：采用三圆柱，与方案一类似做成上下变宽，但由于墩柱采用圆柱盖梁不做抹角及导圆。
方案一造型美观，但由于盖梁支点处上部受拉下部受压，减小盖梁下部宽度等于减小受压区混凝土面积，容易造成压应力超标，应力计算结果较差。方案二为传统做法，计算容易满足内力计算，但设计上墨守成规，缺乏新意。方案三可谓方案一和方案二折中的做法，三根圆柱代替两根方柱，跨径长度从原先的633cm减小到542cm，计算可以满足规范，但由于取消了抹角和导圆又显得棱角过多，视觉上比方案二稍好却又不如方案一。且全桥均采用方柱，仅此三个墩位采用圆墩则显得不够整齐统一，影响整体美观。
经过方案对比及各方案的利弊取舍，选择方案一为工程实施方案。为克服该方案受压区偏薄的弱点，将盖梁高2m增高到2.2m，即可以满足内力计算的需要，同时也能达到造型美观的要求，与整个立交的设计风格协调一致。
3.钢束张拉与上梁顺序的关系
预应力门架式盖梁的钢束张拉与上梁顺序有密切的相互影响，甚至直接影响结构的安全。如果二者协调不好，容易出现两种结果：预应力施加过量或者预应力不足。在未上梁前超量张拉预应力束易引起盖梁端上挠，从而结构下部产生拉应力，甚至造成盖梁下缘开裂。施工过程中预应力施加不足，即上梁片数过多、从而超过已张拉钢束的承受能力，则会引起盖梁上缘拉应力超过允许值，甚至造成盖梁上缘开裂。
故必须安排好钢束张拉和上梁次序的关系，保证施工过程的安全。因此该种结构的计算必须严格控制施工阶段的应力值。钢束及梁位布置见图4，三排钢束从下至上分别命名为钢束1～钢束3，六片小箱梁从左至右分别为梁1～梁6。
采用桥梁博士3.2.0计算，计算模型，1-40号单元为盖梁，41-66号单元墩柱单元。节点52,66为固结，节点14,52,28,56为主从约束。节点单元3,4,10,11,17,18,24,25,31,32,38,39为小箱梁恒载，每个节点恒载为半片小箱梁重量即990kN集中力。
初步拟定先张拉钢束1和钢束3，再按从中间向两边的顺序上梁3，梁4，梁2，梁5，梁1，梁6。计算结果发现在张拉钢束3后节点11主拉应力达到2.11kpa，上梁3、梁4后达到2.09kpa，上梁2、梁5时为1.55kpa，远远超出规范要求。
经过反复核算，小箱梁由外侧向内上梁对盖梁受力更为有利，且小箱梁横向存在湿接头，活动富余量较大，不存在中间梁由于施工误差放不上去的问题。最终确定具体施工过程如下：
（1）张拉钢束1、钢束2，张拉完毕后立刻灌浆。
（2）分别按次序上梁1，梁6。
（3）张拉钢束3，张拉完毕后灌浆。
（4）分别按次序上梁2，梁5，梁3，梁4，全部梁上完后浇筑桥面板，二期铺装及护栏。
4.预应力产生的墩柱裂缝控制设计
由于盖梁与墩柱主从约束的存在，张拉预应力束使盖梁悬臂上挠同时使墩柱顶端向内偏移，两根墩柱底端为承台连接，假定墩柱底端固结，故在墩柱顶端内侧和底端外侧会产生预应力引起的裂缝。
现以A7#墩为例，墩柱高4.8m，墩柱顺桥向宽1.5m，由于墩柱圆角的存在间距10cm的钢筋最多能放14根。墩柱横桥向宽度初拟定2m，单排Φ32钢筋。发现墩柱下端裂缝远远超过规范规定的0.2mm。钢筋加大到两排Φ32，裂缝为0.2011mm须进一步进行调整，改变墩柱长度及顺桥向宽度都因条件限制难以实现，故采用改变墩柱横桥向宽度的方法。现将墩柱横桥向宽度增大到2.5m和减小到1.5m，墩柱上缘下缘裂缝见图14、图15。
上缘裂缝增大下缘裂缝减小，达到上下缘裂缝的平衡反而更趋于安全。但由于横桥向1.5m宽墩柱虽能满足计算要求，但造型上显得墩柱过于单薄而盖梁过于厚重，影响门架式盖梁的整体视觉效果，采用横桥向2m宽墩柱，增加第三排Φ28钢筋，裂缝控制在0.17mm以内，同时满足了安全和视觉要求。
A6#墩和A8#墩墩高分别达到7.4m和8.2m，通过计算发现，墩柱增长可以大大降低柱底下缘裂缝，采用单排Φ32钢筋即可满足规范要求。
5.结束语
通过该项目的设计分析，笔者得出以下几点：
(1)盖梁设计在恒载活载较大且因墩柱位置受下部条件限制盖梁悬臂较大时，普通钢筋混凝土盖梁会产生较大裂缝，不能满足安全和耐久性的需要，须采用预應力盖梁。
(2)预应力盖梁在计算建模时，如只建立盖梁模型，忽略了墩柱与盖梁之间的相互影响，会与实际情况产生较大偏差。故预应力门架式盖梁需整体建模，既要考虑墩柱对盖梁的影响，又要考虑预应力对墩柱产生的影响。 [科]