1 企口深浅和铰接板共同工作的矛盾
空心板梁是典型的铰接板体系,要想保证各块板之间的共同工作就必须靠企口和桥面铺装的作用。从结构型式上分,空心板一般可分为翼缘空心板、深铰空心板和浅铰空心板。翼缘空心板由于翼缘部分较为薄弱,横向铰接效果不好,导致横向整体性较弱等问题,目前国内已很少采用;深铰空心板克服了翼缘空心板的缺点,只要铰缝间混凝土的施工质量得到保证,就可以发挥其横向整体性好、铰缝间连接可靠的优点,因而应用最为广泛,但其缺点是铰缝间的混凝土量较大,增加结构自重,而且该部分混凝土在施工中的振捣质量也难以保证;浅铰空心板与深铰空心板相比,主要优点是同样的板宽,由于铰的高度小,其截面挖空率更高,降低了结构自重,经济性更为优越,且铰缝间混凝土的施工质量易保证,但浅铰空心板横向联结差,整体性不好,因而其应用受到一定限制。在目前的空心板设计中,一方面为增大挖空率、减小铰缝自重、采用小企口和减少铺装层厚度,另一方面如果这样做,则桥梁结构横向整体性较差,有可能导致各板不能共同工作。虽然设计人员为增强结构横向整体性,可在浅铰缝中设置钢纤维混凝土,但这样铰缝混凝土与桥面铺装层必须分开浇注,施工麻烦且造价也有所提高。有人提出采用变高度铰缝,即铰缝的高度随预应力束布置的变化而变化。在跨中处,一般预应力束布置靠近板的下缘,则该段采用深铰缝;在靠近支点处,预应力束由在跨中的靠近下缘逐渐向上弯起靠近上缘,该段铰缝的高度也随之变化,铰缝的高度从跨中到支点逐渐由大变小,在梁端处变为浅铰或无铰。
2 梁高降低与结构上拱度之间的矛盾
在城市桥梁及高速公路线上,降低梁高有利于提高桥下净空,降低路堤高度,从而带来巨大的经济效应,因此设计人员都希望能够设计低高度梁。但是梁高的降低会使预应力钢筋的用量有所增大,同时还会导致截面刚度的大幅度减小,这样会使结构在预应力施工阶段的上拱度有较大增加,在巨大预应力的长期作用下,结构的收缩徐变使得上拱度增大,从而对于桥梁的使用性能会造成很大的不便。为此,可降低预应力度,采用部分预应力混凝土空心板梁A类构件,一方面可以一定程度的减少预应力筋的用量,降低结构的上拱度,保证桥梁的正常使用;另一方面又可以增加结构的延性,避免出现脆性破坏。采用缓粘结预应力体系,可以做到不预留孔道,不需孔道灌浆,施工时与无粘结体系一样,而在施工完成后,靠包裹于预应力筋的缓凝砂浆或油脂随时间延长而逐渐凝结硬化与预应力钢筋形成粘结而达到与有粘结预应力体系几乎完全相同的效果。另外缓粘结预应力筋,可以采用分散布束,减小预应力布束所占的空间,可以使截面的挖空率得到进一步降低。但是由于采用分散布束,预应力筋需要布置在腹板上才能满足承载力的要求,所以预应力筋的抗弯效率会有所降低,这样必然会增加预应力筋的用量。