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摘要：本文針對大跨度渡槽的支撐及槽身結構設計，從安全、便于施工及預應力鋼筋混凝土在大跨度渡槽限裂方面的使用進行了簡述，在結構對比過程中對槽身和支撐設計施工方面進行了分析，并提出了預應力施工技術要求。

關鍵詞：預應力鋼筋混凝土；大跨度渡槽；設計施工

1工程概況

省道217線是景泰通往白銀段的重要組成路段，更是通往國家地質公園景泰黃河石林4A級景區的唯一通道。起點接Sl01線，沿原S217線改建，終點接白銀市區G109線。采用設計速度80km/h的一級公路技術標準，路基寬度25.5m。該條公路在K44+051.99處要穿越引大入秦工程的一條輸水渠道，該渠道是鋼筋混凝土矩形渠，渠深1.6m、內寬1.5m、壁厚0.2m，每單跨長5.0m，設計流量2.75m3/s，高程比擬建公路路面高程高15m左右，公路需要從原渠道的下方穿越，需將原來的鋼筋混凝土渠道改為12+20+20+12長度為64m的鋼筋混凝土矩形薄壁渡槽，中間兩跨渡槽單跨長20m，渡槽址區在地貌單元上屬石質剝蝕丘陵區，底層表層為2～3m不等的第四系沖洪積圓礫石層，稍密；下為第三系褐紅色砂巖，中細粒結構，層狀構造，具體布置詳見圖1。

2大跨度槽身設計方案的對比

由于渡槽跨度20m，跨度大，從強度上考慮，為了最大程度抵抗槽身撓度變形，增大跨中橫面的慣性矩，采用鋼筋混凝土箱梁結構形式。為增強箱梁的截面抗彎模量，需將槽身的高度加大，造成渡槽斷面大、自重也隨之增大，跨中撓度變形也會相應增大，很容易造成槽身下沿裂縫，盡管結構強度滿足要求，但不滿足水利工程建筑物規范要求和正常通水要求，因此只能從縮短渡槽跨距或者從渡槽下部的支撐形式兩個方面去考慮，在支撐方面如果采用懸拱，拱形桁架，雙曲拱對渡槽槽身底部形成多點支撐，也可以解決上述問題，但這幾種支撐方案，施工工序多、施工難度大，對下部支撐和附屬條件要求高，工期長且造價高，無論從工期和現場地質條件及施工條件都很難滿足，最終選擇簡支結構，簡支結構的優點是便于施工，環節少，工期短，且節省投資，但是簡支對大跨度渡槽槽身的剛度要求高，尤其是必須解決該跨槽身下沿的限裂問題，因此還是從該跨渡槽的槽身結構設計上進行研究。從箱梁式渡槽的槽身結構安全上進行較核計算，經過對鋼筋混凝土結構槽身計算和模擬驗算較核，按鋼筋混凝土結構設計槽身的承載能力極限狀態較核，結構滿足安全要求，但在正常使用工況下該狀態不滿足使用要求，即結構達不到槽身抗裂要求。如果要達到抗裂要求，需加大槽身縱向剛度，為解決這一問題，決定在渡槽槽身下部采用施加縱向拉預應力，通過計算，利用鋼絞索張拉后回縮產生的壓預應力，抵抗由于渡槽槽身自重及荷載而產生的槽身下沿拉預應力而產生應變，從而達到限裂要求。從結構上講，鋼筋混凝土結構本身滿足在簡支承情況下的安全要求，利用預應力達到限裂要求，兩者結合，因此采用預應力鋼筋混凝土能夠解決大跨度槽身的結構安全和槽身抗裂問題。結合上述分析和計算，最終確定該大跨度渡槽的設計方案為槽身采用預應力鋼筋混凝土結構，渡槽下部支撐采用簡支結構，這樣不但解決了因渡槽斷面增大而使得槽身自重大易產生變形的問題，同時也降低了工程運行后期由于槽身重易產生沉陷或變形的風險，降低了工程造價和施工難度，減少了施工環節，滿足了工期需要等問題。

3渡槽設計

3.1槽身。槽身采用矩形截面，預應力混凝土結構，凈寬1.8m，凈高1.8m．壁厚25cm，底板厚30cm。3.2橋墩。橋墩采用1m×2m實心矩形墩，樁基直徑為1m；2號、4號橋墩采用柱式墩，墩柱直徑為1.2m，樁基直徑為1.4m。3.3渡槽承臺。槽臺采用柱式橋臺，樁基直徑為1.4m3.4槽身伸縮縫。伸縮縫采用橡膠止水帶，伸縮縫兩邊用螺栓固定鋼板壓緊橡膠止水帶，用瀝青砂漿填補空隙。3.5主要材料。20m主槽采用C50混凝土；12m主槽以及明渠段槽身均采用C35混凝土。橋墩：蓋梁、擋塊、墩柱、承臺、樁基均采用C30混凝土。橋臺：蓋梁、擋塊、墩柱均采用C30混凝土。人行道板采用C30混凝土。材料容重：鋼筋混凝土γ=26kN/m3，瀝青混凝土γ=24kN/m3。各構件具體混凝土強度等級以設計圖紙為準。

4上部結構預應力混凝土施工技術要求

4.1鋼絞線、波紋管、錨具、夾具的運輸、貯存、加工制作和安裝。預應力鋼絞線應符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）的要求。鋼絞線全長不允許有各種形式的接頭、斷絲等缺陷，表面不允許帶有降低鋼絞線與水泥漿鉸接，咬合的任何具有腐蝕性和潤滑性的油污等雜質，不得有銹斑。預應力筋錨具和夾具要有可錨固性能、足夠的承載能力和良好的適應性，應符合國標（GB/T14370-2000）預應力夾具及錨具有關要求。所有上述預應力材料均應有出廠合格證書和標牌，進場后必須抽樣進行檢測或檢查，不符合要求的嚴禁使用。在運輸和存放過程禁止受雨淋、潮濕或腐蝕性物質的侵蝕。未鍍鋅的鋼絞線和鋼絲應采取防腐措施。鋼絞線的制作和安裝應根據施工圖紙規定和臨理人的指示進行施工。在制作過程中應采用機械切斷，禁止利用高溫切割工具熔斷。下料長度必須滿足設計要求尺寸，為使鋼絞線順利穿入張拉千斤頂和工具錨內，需將鋼絞線端頭打磨光滑。在加工廠制作好后用汽車運往施工區域，用吊車將預應力鋼絞線吊到鋼管腳手架上，利用人工水平運輸至需要穿束的孔位，配合機械穿束。安裝前，必須檢查鋼絞線的編號尺寸與預留孔的孔號尺寸是否相符。為保證水渠內側的糙率較小，預制渡槽及明渠段施工的水渠內側模板需光滑，模板需用大塊，單塊模板不小于3m2。4.2預應力施工。預應力混凝土采用后張拉法施工，提交同期試樣混凝土強度報告，混凝土強度必須達到設計強度后才能進行張拉。預應力鋼束張拉必須按同步、對稱、同號同鋼絞線孔兩端兩向同時張拉的原則，從中間向兩邊對稱張拉，每次張拉不少于兩根鋼束。預應力張拉同步對稱張拉。張拉中，夾具必須與鋼絞線端頭咬合緊固，每條鋼束滑絲或斷絲數不得大于一根，同時滑絲斷絲的總重量不超過同一截面鋼絲總數的1%。預應力張拉采用雙控，即應力控制和伸長值控制。張拉過程中要做好對預應力鋼束的應力和延伸率的測量記錄，張拉伸長量的測定值與設計值誤差不得超過±6%，如有超出則停止張拉，查明原因。4.3灌漿。在張拉前應對預留張拉孔（套管）進行清理，如用水清洗后則采用高壓風對空內的積水進行清吹，孔洞中不得有水、污垢和異物。張拉完畢后都應及時進行壓力灌漿。灌漿的漿液用原525R普通硅酸鹽純水泥漿，水泥漿配合比0.4∶1，并摻入高效減水劑及復合膨脹劑UEA，要求R28≥50Mpa。灌漿采用強制灌漿機和自動灌漿記錄儀，并記錄整個灌漿過程的流量、壓力、水灰比等參數。壓漿速度應緩慢、連續，注漿孔內（管）不得形成氣泡，注漿應飽滿，不得有間斷，注漿過程中和注漿結束后的48h內環境溫度應在4～35℃范圍內。灌漿后24h內，預應力鋼筋混凝土渡槽槽身上下不得放置或施加其他荷載。4.4施工質量控制要點。施工前要對所有的施工環節進行排序，并且固定相關施工人員，對施工人員要提前進行施工技術規范要求和施工技術要領的培訓。對各施工環節要求嚴格按照各工序工種和施工工藝要求相關技術規范和設計要求進行。對工程全過程中的各個環節和施工過程，要有詳實的記錄，為工程質量的最終評定提供完整的記錄資料。

5結束語

隨著我國在工程材料生產技術和施工能力的提高，在設計方案的選擇上盡可能地充分利用已成熟的施工技術，充分利用建筑材料的（物理、化學）特性，從結構上進行優化組合，進一步優化施工工序多的、質量難以把控的、投資大的設計施工項目，滿足安全使用、便于施工、質量便于控制、工期短、造價低，從而達到設計及施工方案最優化。

作者:胡斌章 單位:甘肅省引大入秦工程管理局