CN118854758B - 免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法，其梁桥包括预制主梁、湿接缝、下部结构及下部结构上方的墩顶横梁，相邻预制主梁的混凝土桥面板通过湿接缝连接。上述梁桥的设计方法包括以下步骤：S1、主梁的初始设计；S2、主梁的非匀变下挠和桥面板的间接横向应力计算；S3、桥面板的直接横向应力计算；S4、桥面板的抗裂验算；S5、优化桥梁参数以降低行车面应力；S6、完成梁桥设计。该梁桥及其设计方法有效解决了现有无中隔板梁桥易在接缝处纵向开裂的难题，并实现了免桥面板湿接缝吊模和免负弯矩束悬吊张拉，且具有更好的力学性能及更优的经济、环境和社会效益，可便于该类桥梁在各类公路、铁路和市政工程中推广应用。

Description

免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法

技术领域

本发明涉及装配式桥梁技术领域，特别涉及免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法。

背景技术

现有技术

如图1、图2所示，目前采用混凝土桥面板的常规装配式桥梁因成本优势显著，仍为中国现存和在建桥梁的最主要结构形式，但在装配化建造时仍存在以下难点：

难点一是中隔板(即所有非墩顶处的横隔板)湿接作业量大且施工质量差——(1)中隔板湿接带需由施工人员悬吊于高空进行现场施工，安全风险大、施工速度慢；(2)如图1～2中常用的混凝土T梁桥(单跨40m、半幅桥宽12.75m)为例，每个桥跨在纵桥向需设3～5道中隔板，每道中隔板又有4～5处湿接带，每道中隔板均需分别从各片梁间的桥面板湿接缝处悬吊人员和机具进行钢筋焊接、搭设悬吊模板、浇筑混凝土、拆除悬吊模板，其φ25～φ28的粗钢筋对位难度大且焊接质量差，且现场作业量非常大、悬吊施工不便，显著降低了装配化建造效率。

难点二是桥面板湿接缝吊模量大且措施费高——(1)桥面板湿接缝在浇筑前需作为中隔板湿接缝施工时的上下通道使用，故其宽度需设为较大值，导致湿接缝的混凝土仅能作为湿重计算而不能分担恒载，材料性能存在显著浪费；(2)中隔板数量多又导致桥面板湿接缝需在桥梁全长范围内设置，因此现浇作业量大；(3)桥面板采用湿接缝刚接时需搭设大量的悬吊模板，显著降低了装配化施工效率；(4)桥面板湿接缝吊模在脱模时，且需搭设落地支架或频繁起吊人员以回收吊模，或只能直接任吊模落至地面导致损耗率高，高墩或跨河桥则需采用永久底模或需特制的悬吊平台来回收吊模，显著增加了现场措施费。

难点三是负弯矩束需锚固于齿块并高空悬吊张拉——(1)因装配式桥梁的预制混凝土桥面板通常较薄(一般厚16～20cm)导致负弯矩束无法直接在桥面板上预留槽口进行锚固，而需在桥面板下方设置齿块进行锚固，安全风险大、施工速度慢；(2)每片梁的负弯矩束张拉和锚固均需从两侧桥面板湿接缝处搭设高空悬吊平台进行作业，施工措施费高、悬吊施工不便、显著降低了装配化建造效率，且高空作业和狭窄空间内的施工质量较难保障。

可见，上述问题显著增加了装配式桥梁的现场工时、措施费和安全风险，应用于跨线桥时对既有交通的影响尤为显著，而采用钢结构桥梁时造价又会显著增加。可见，不管是混凝土还是钢结构的装配式桥梁，其实际装配化效率和效益仍有待提升。

对于难点一，部分研究者尝试了改善，但仍存在较大不足：(1)中国发明专利“CN201610162690-钢筋混凝土T梁桥及其施工方法”中现场进行钢结构螺栓连接和张拉横向预应力筋来实现预制横隔板间的连接，虽然避免了横隔板的现浇湿接缝作业，但混凝土结构间通过钢结构连接实际上需要很高的预制精度(混凝土振捣易使预埋钢结构发生一定的偏位)，并存在显著增加了材料费、仍未避免高空悬吊作业、对现场预制梁定位坐标和标高的误差适应性非常低、不适用于除单线铁路桥外其它通常需横桥向布置2片以上T梁的桥梁等问题；(2)实用新型专利“CN202121598690-一种横向无湿接预制简支T梁”采用结合齿构造(即常说的企口缝这类干式连接)实现预制横隔板间的连接，也同样面临更高的预制精度要求、现有预制技术水平在实际加工制造时难以满足，并且行车动力性能、结构抗震性能都非常低下；(3)中国发明专利“CN202010213138-一种便于后期拓宽改造的新型预制T梁构造及其拓宽方法”和实用新型专利“CN202122232380-一种钢混组合简支T梁桥”中也存在上述现有技术中类似的问题；(4)中国发明专利“CN201711444345-一种T梁悬吊作业平台结构及T梁中隔板施工方法”则是针对常规T梁桥的横隔板湿接缝悬吊作业平台进行了一定改进，这并未实质上解决常规T梁桥横隔板湿接缝需要大量高空悬吊施工所带来的安全性低、作业量大和效率低下问题。

对于难点二，部分研究者也尝试了改善，但仍存在较大不足：(1)在中国发明专利“CN201610092674-一种预制T梁及施工方法”和“CN202111335794-一种便于装配的预制T梁结构及施工方法”中，预制桥面板通过预留孔和腹板顶面的预埋钢筋穿孔连接，虽然避免了桥面板的现浇湿接缝作业，但腹板顶面的预埋钢筋因钢筋笼制作误差和混凝土振捣等导致很难按设计要求精准定位，该构造相当于将每片T梁翼板都设计成了类似于套筒灌浆的连接方式，根据套筒灌浆经验可知这种设计方式会带来巨大的施工定位和钢筋偏位矫正工作量，因此实施存在较大的难度；(2)中国发明专利“CN201710890164-一种预制混凝土T梁横向连接拼缝构造及施工方法”中采用桥面板湿接缝处钢筋错位布置并各自锚固的方式减少了湿接缝钢筋的焊接作业，但仍未解决其需要吊模浇筑的问题；(3)中国发明专利“CN202111335795-一种无粘结预制装配式T梁的连接结构”中采用类似于螺栓连接的方式将两片预制T梁间的翼板搭接在一起，这同样很难避免混凝土结构间通过钢结构连接时实际上需要很高的预制精度(钢筋笼精准定位难度大、混凝土振捣易使预埋钢结构发生一定的偏位)的问题，且需额外的悬吊平台在翼板下方进行翼板连接作业或者进行连接支架的拆除，进一步增加了现场作业时长和措施费用；(4)实用新型专利“CN201920685632-用于预制架设小箱梁跨线桥湿接缝施工的吊篮结构”则是针对常规T梁桥的桥面板湿接缝悬吊模板进行了一定改进，并未实质上解决常规T梁桥桥面板湿接缝施工的作业量大、措施费高、支模和拆模效率低下的问题。

对于难点三，部分研究者也尝试了改善，但仍存在较大不足：(1)中国发明专利“CN202010306429-预应力混凝土梁负弯矩区桥梁结构的施工方法”虽然规避了传统后张法预应力施加过程中孔道预留、钢束穿孔及浇筑孔道的困难，但其工序并不简单、需大量超高性能混凝土材料(UHPC)进行现场浇筑，材料成本显著增加、UHPC现场养护困难、实用性不高；(2)中国发明专利“CN202121443136-一种T梁可拆卸墩顶负弯矩锚垫板固定构造”对负弯矩束的锚垫板进行改进、降低了后期封锚施工难度，但并未解决常规T梁桥负弯矩束施工的根本性问题；(3)对于中国发明专利“CN201911176619-一种T梁中梁有限空间内负弯矩施工吊篮及使用方法”、“CN202110420161-高墩T梁负弯矩张拉装置及张拉方法”和实用新型专利“CN201821214280-一种T梁负弯矩筋张拉及钢箱梁翼缘板焊缝涂装操作台”、“CN201911176619-一种T梁中梁有限空间内负弯矩施工吊篮及使用方法”，都是对负弯矩束施工悬吊平台进行了改进，本质上仍未解决常规T梁桥负弯矩束的工作性能低、施工措施费高、悬吊次数多、安全风险大、施工速度慢、施工质量较难保障等问题。

技术问题

如能安全可靠地实现采用混凝土桥面板的装配式桥梁的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块设计，是彻底解决上述问题的最理想的方式。在中国1990年代所建的少数高速公路项目上，也曾大规模应用过无中隔板的T梁桥，但现实情况是：如专著《桥梁设计百问(第二版)》的第54页和论文《无中横隔梁T梁桥病害分析及加固效果评价》所述，这些桥梁长期运营后在桥面板新老混凝土接缝界面处的桥面铺装处，出现了大量长度方向沿纵向的裂缝，其根本原因是现有的设计计算方法应用于该类桥梁时不够完善，未能准确计算取消中隔板后桥面板的受力状态——因为按现行中国规范《JTG 3362-2018公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的条文4.2和《桥梁工程》中的桥面板设计方法进行桥面板受力计算时，桥面板接缝界面上缘在横桥向应为受压的受力状态，故无法解释为何该处会出现开裂现象。可见，现有的设计方法存在不足导致该类桥梁中隔板取消后未对桥面板进行相应的改进或合理的加强，最终产生了大量病害，且最终的解决方式又如《无中横隔梁T梁桥病害分析及加固效果评价》所述，通过重新增设中隔板以改善病害。

因此，亟需一种能够有效解决现有的无中隔板梁桥中桥面纵向开裂问题的结构及其设计方法，以避免无中隔板的T梁桥在长期运营后桥面板新老混凝土接缝界面处出现大量纵向开裂的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法，给出了无中隔板的装配式梁桥的结构及其设计计算方法，有效的解决了无中隔板梁桥中桥面板的接缝处纵向开裂的问题，并实现了免桥面板湿接缝吊模和免负弯矩束悬吊张拉，可便于该类桥梁的实际设计和推广应用。

为实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法，其所述免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥包括预制主梁、湿接缝、墩顶横梁、下部结构；相邻的所述预制主梁通过所述湿接缝连接，所述墩顶横梁连接所述预制主梁，所述墩顶横梁设置于所述下部结构的上方；

所述预制主梁包括腹板和混凝土桥面板；相邻的所述混凝土桥面板通过所述湿接缝连接，所述混凝土桥面板与所述湿接缝的接触面为接缝界面，所述腹板与所述混凝土桥面板一体成型；

基于所述免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥，所述梁桥的设计方法包括以下步骤：

S1、预制主梁的初始结构参数设计：根据已建梁桥结构尺寸的统计资料，假设预制主梁的截面形式、最大跨径L、截面惯性矩I；假设所述混凝土桥面板于所述接缝界面处的厚度为T₁、所述混凝土桥面板于所述腹板处的厚度为T₂，假设所述梁桥的横桥向布设的预制主梁片数为J；将所述腹板按横桥向从左至右依次编号为1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#，位于所述梁桥横桥向两端的所述腹板的中心线之间的横桥向距离为D；

S2、混凝土桥面板的间接横向应力计算：根据实际支承情况，将荷载设置于所述梁桥的横桥向最靠外侧处，计算所述预制主梁的非匀变下挠{△_n}，{△_n}＝{△₁,△₂,△₃,…,△_N-1,△_N}，△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N分别为第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号所述腹板的竖向挠度；沿所述梁桥的纵向取一节段，将所述节段的所述腹板底部均假定为竖向刚性支承，对第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号腹板的底部一一对应施加△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N的强制位移，计算此时的所述混凝土桥面板顶面的间接横向应力σ_b1；

S3、混凝土桥面板的直接横向应力计算：假定所述腹板的底部均为竖向刚性支承，将荷载设置于所述梁桥的横桥向最靠外侧处，计算所述混凝土桥面板顶面的直接横向应力σ_b2；

S4、混凝土桥面板顶面的抗裂验算：所述混凝土桥面板顶面的最不利横向应力σ_b按间接横向应力σ_b1与直接横向应力σ_b2叠加计算，即σ_b＝σ_b1+σ_b2；

若接缝界面处的σ_b≥f_tjp，f_tjp为接缝界面处的疲劳抗拉强度，则转S5步骤；

若接缝界面处的σ_b＜f_tjp，则转S6步骤；

S5、增大T₁和/或T₂和/或J和/或I和/或减小L，重新转至S2步骤，再次进行所述混凝土桥面板顶面的抗裂验算；

S6、按常规方法完成剩余设计：按常规的影响线方式施加多车道、多车辆活载及其它设计荷载，根据桥梁设计荷载组合下的最不利全桥内力状态和常规结构设计方法，确定所述预制主梁中钢筋和钢束的配置以完成所述梁桥设计。

上述发明内容的技术原理和效果为：荷载偏载于最靠外侧时，各预制主梁均产生下挠且下挠的值△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N是不一样的，但因中隔板的存在使得各预制主梁与相邻预制主梁之间的竖向挠度差基本一致(△₁-△₂≈△₂-△3≈…≈△_N-1-△_N)，即桥面板顶面下挠后的形状仍接近平面。而无中隔板时的各竖向挠度差将有显著区别，即出现明显的非均匀变化的下挠{△_n}，该非匀变下挠导致桥面板产生较大曲率并出现相对拱起的变形，从而使桥面板顶面尤其是接缝界面上缘产生横桥向的间接拉应力σ_b1，该间接拉应力与荷载直接作用时产生的横桥向弯矩带来的直接拉应力σ_b2叠加后，不应超过接缝界面处的f_tjp以避免其上缘开裂(这是现有设计方法计算桥面板时未作考虑的，σ_b过大也是现有技术中的无中隔板T梁桥行车面出现纵向裂缝的直接原因)。通过增大T₁、T₂、J或I，或通过减小L，均可实现将σ_b控制在低于f_tjp的水平，后续再按与有中隔板梁桥相同的常规计算方法即可完成全桥设计。

优选地，S2中设置荷载时，将单个汽车或列车荷载按所述梁桥的横桥向最靠左侧设置，所述荷载离所述梁桥最左侧端部的距离符合规范要求；S3中设置荷载时，将单个车辆荷载横桥向按所述梁桥的最靠左侧设置，所述荷载离所述梁桥最左侧端部的距离符合规范要求。

优选地，对纵向宽为a₀的所述混凝土桥面板的截面，S2步骤的所述σ_b1＝M_b1/W_b，W_b为纵向宽a₀的所述混凝土桥面板截面的截面模量，M_b1为纵向宽a₀的所述混凝土桥面板截面的间接横向弯矩；

M_b1＝M_b1maxd_y/(D/2)，d_y为所述截面距最左侧的所述腹板中心线的横桥向距离；M_b1max＝E_cI_bmax/R_eq，I_bmax＝a₀·[max(T₁,T₂)]³/12，E_c为所述混凝土桥面板的弹性模量，R_eq为在△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N的强制位移作用下的所述混凝土桥面板等效曲率半径；R_eq＝(D/2)²/(2△_g)，△_g为相对拱度；当N为奇数时△_g＝△_(N+1)/2-(△₁+△_N)/2，当N为偶数时△_g＝(△_N/2+△_N/2+1)/2-(△₁+△_N)/2。

上述发明内容的技术原理和效果为：各预制主梁的非匀变下挠导致桥面板产生相对拱起的变形，故σ_b1与桥面板曲率是正相关的，因此结合图5本发明中桥面板等效曲率半径R_eq的计算示意图可知：因桥梁结构在实际运营中的变形仍属于小变形，可假设拱起后的桥面板横断面上缘为弧形，故该弧形的曲率半径R_eq＝(D/2)/sinβ，根据小角度近似原理知sinβ≈β；进一步根据根据弦切角定理知β＝2α，根据平行线内错角相等定理知α＝θ；最后根据小角度近似原理知θ≈tanθ＝△_g/(D/2)，联立以上公式可证得R_eq＝(D/2)²/(2△_g)。同时，因桥面板变形仍属于小位移理论范畴，故相对拱度△_g≈全桥横桥向中心线处的桥面板竖向挠度-第1号与第N号腹板竖向挠度的均值。

优选地，步骤S2中所述非匀变下挠{△_n}＝{m_n}w，w为假设所述梁桥的1片所述预制主梁单独承受步骤S2中所述荷载时产生的竖向挠度；{m_n}为按S2加载时所有所述预制主梁的荷载横向分布系数集合，{m_n}按刚接板法计算，刚接板法中纵向单位宽度桥面板的等效惯性矩I_beq＝F(D/(N-1))³/(48E_cw_eq)，E_c为所述混凝土桥面板的弹性模量，F为单位力，w_eq为等效柔度；

w_eq的计算方法：将1、2号所述腹板中心线之间的所述混凝土桥面板假定为支承在所述腹板处的简支梁，在简支梁跨中施加F时按常规结构力学方法或有限元建模计算所得的跨中竖向挠度为w_eq。

上述发明内容的技术原理和效果为：横向分布系数的计算误差一般对预制主梁的纵向受力影响计算较小，但对无中隔板梁桥的桥面板间接横向应力σ_b1计算影响很大；而实际中的桥面板刚度沿横桥向往往是变化的，但刚接板法中的桥面板刚度仅能按一个定值考虑，这势必会带来较大误差；因此，可按单位力作用下位移相等为基准，将变刚度的桥面板近似按简支梁等效为等刚度的桥面板来求解其等效惯性矩I_beq，并将I_beq用于刚接板法的计算中。

优选地，计算S2中所述非匀变下挠{△_n}时，根据常规的Hambly梁格法建立全桥有限元模型，模型中虚拟横梁的宽度为所述混凝土桥面板的纵桥向的实际工作宽度a，a＝max{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3，2D/(N-1)/3}，a₁为车辆荷载的最重车轮的纵桥向着地尺寸，h_p为所述混凝土桥面板上方的调平层和铺装层的总厚度；将单个汽车或列车荷载按最靠左侧设置，计算所述预制主梁的非匀变下挠{△_n}。

上述发明内容的技术原理和效果为：汽车荷载按车道荷载施加时其车道荷载集中力很大，而实际上的车轮荷载是有一定宽度的均布力且会扩散到纵桥向一定范围内的桥面板上，导致常规梁格法的虚拟横梁在车道荷载集中力作用产生的变形和应力与实际情况差异较大。考虑到竖向挠度的计算误差对无中隔板梁桥的桥面板间接横向应力σ_b1影响很大，故按梁格法对无中隔板梁桥建模时，其虚拟横梁宽度取纵桥向的桥面板实际工作宽度a，可有效降低竖向挠度和桥面板应力的计算误差。

优选地，计算S3中所述σ_b2时，所述梁桥的纵向跨中处取纵向宽为a₀的节段，所述节段中所述腹板的底部均假定为竖向刚性支承，将单个车辆荷载的最重轴按所述节段的最靠左侧设置，根据常规结构力学方法或有限元建模计算所述节段的各截面处的横桥向上缘应力σ_b22；各截面处的σ_b2＝σ_b22a₀/a_n，当截面位于所述第n#号腹板与第(n+1)#号腹板之间时a_n＝min{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3,2D/(N-1)/3}+(n-1)D/(N-1)/3，否则a_n＝(a₁+2h_p)+2d_c，a₁为车辆载荷最重车轮的纵桥向着地尺寸，h_p为所述混凝土桥面板上方的调平层和铺装层的总厚度，d_c为车辆载荷最左侧车轮着地尺寸的最左缘距最左侧腹板中心线的距离。

上述发明内容的技术原理和效果为：在实际的全桥受力中，当车辆荷载位于第1号腹板与第2#号腹板之间时，在这两处腹板之间实际承受车辆荷载的桥面板的纵桥向宽度为a_n；而车辆荷载的效应扩散至第2#号腹板与第3#号腹板之间时，实际承受车辆荷载的桥面板纵桥向宽度将进一步放大；当截面位于第n#号腹板与第(n+1)#号腹板之间时也可以此类推；因此，故根据几何关系按45°角扩散并偏安全考虑可按上述公式计算。

优选地，S4中仅计算所述混凝土桥面板的纵桥向最大跨径处的跨中位置的σ_b，且仅验算距最左侧腹板中心线距离为d处的接缝界面；当J为奇数时，d为横桥向最左侧所述腹板的中心线至第(J+1)/2片所述预制主梁的左侧接缝界面的距离；当J为偶数时，d为横桥向最左侧所述腹板的中心线至第J/2片所述预制主梁的右侧接缝界面的距离。

上述发明内容的技术原理和效果为：纵桥向最大跨径处的跨中挠度为全桥竖向挠度最大值，此时各预制主梁间的非匀变下挠效应也最明显，即σ_b通常为纵桥向最大跨径处的跨中位置控制设计；而非匀变下挠导致的桥面板弯矩最大值通常出现在全桥横桥向中心线处且向两侧递减，故可仅验算最靠近该处的接缝截面即距最左侧腹板中心线距离为d处的接缝界面。

优选地，S4中所述的f_tjp＝γ_jγ_p·min(f_ty,f_tj)，f_ty为所述预制主梁的混凝土抗拉强度设计值，f_tj为所述湿接缝的混凝土抗拉强度设计值，γ_j为所述接缝界面处的混凝土抗拉强度修正系数，γ_p为混凝土疲劳受拉强度修正系数。

上述发明内容的技术原理和效果为：新旧混凝土界面处存在高水灰比的过渡层，易形成一层孔隙较为疏松的水泥砂浆基体，且旧混凝土凿毛时的初始损伤和新混凝土的收缩应力也影响了界面处的受力性能，因此须对接缝界面处的混凝土抗拉强度应进行折减。同时，考虑到桥梁长期承受活载且桥面板受力在受拉到受压之间反复变化，故应考虑疲劳效应对混凝土抗拉强度进一步修正，一般可取γ_j＝0.49，γ_p＝0.6。

优选地，所述预制主梁的横桥向端部设置有悬挑板，相邻的所述预制主梁之间的所述悬挑板的横桥向净距不超过60cm，所述悬挑板的上方设有垫板，所述垫板与所述湿接缝连接以形成整体共同受力。

上述发明内容的技术原理和效果为：按上述设计方法实现免中隔板后，不需再从桥面板接缝处上下人员施做中隔板，故可预设悬挑板并与相邻预制主梁之间仅留很小的净距，从而大幅减小湿接缝的现浇工程量，避免了湿接缝混凝土不能承受自身湿重导致性能浪费，无中隔板梁桥的预制主梁可在同等混凝土用量下具有大的抗弯刚度，从而节约钢材用量。同时，在悬挑板上方逐块放置小块的薄垫板后即可形成防护并作为永久性的底模，进而完成湿接缝的钢筋连接和现浇作业，且薄垫板也可采用混凝土材料预制并与湿接缝混凝土形成整体并共同受力，不会导致工程量的增加和材料性能浪费。

优选地，所述预制主梁在纵桥向方向上不少于2片，纵桥向相邻的所述预制主梁之间通过负弯矩束连接，且min(T₁,T₂)≥20cm，所述混凝土桥面板上预设有锚固槽口，所述负弯矩束锚固于所述锚固槽口内。

上述发明内容的技术原理和效果为：按上述设计方法实现免中隔板后，也不需再从桥面板接缝处上下人员进行负弯矩束的穿束、张拉和封锚，而免中隔板梁桥的桥面板厚度比常规装配式梁桥更厚，故可直接在桥面板上方作业将负弯矩束锚固于较厚桥面板处的预留槽口内。

优选地，所述预制主梁的所述混凝土桥面板在纵桥向和横桥向方向上均设置有间隔布置的桥面板孔洞，纵向相邻的所述桥面板孔洞之间均设置有桥面板横肋，所述桥面板横肋设置有沿横桥向间隔布置的抗剪钢筋。

上述发明内容的技术原理和效果为：桥面板设置孔洞后可在不增加恒载重量的前提下显著提高桥面板刚度，从而降低非匀变下挠效应而减小桥面板顶面拉应力，同时大幅减小桥面板横桥向钢筋用量；孔洞之间设置桥面板横肋后，横肋可与附近孔洞上下方的桥面板一起形成工字形截面承受车轮荷载，桥面板配筋可按常规工字形截面梁进行设计，相比无桥面板横肋时桥面板为刚性桁架的受力状态可显著简化其计算和配筋工作量。

优选地，所述预制主梁还包括闭口的箱形断面结构，所述腹板的底部设置有底板，所述底板、腹板、混凝土桥面板形成闭口的所述箱形断面结构，所述混凝土桥面板的横桥向端部设有端部加厚部，所述端部加厚部连接所述湿接缝。

优选地，所述混凝土桥面板的横桥向端部设置有端部斜面，所述端部加厚部包括加厚部斜面和加厚部平面，所述加厚部斜面与所述湿接缝连接，所述加厚部斜面斜率不大于1.00，且T₁>T₂。

上述发明内容的技术原理和效果为：接缝界面处加厚后，非匀变下挠效应虽未显著减小，但因截面刚度与厚度接近三次方关系，故该处截面的抗弯刚度显著增大，从而可显著降低接缝界面处的拉应力。设置端部斜面后，可显著改善新老混凝土接缝界面的抗剪刚度和抗剪承载力，且可一定程度上阻断界面下缘裂缝的向上发展。加厚部斜面斜率不大于1.00时，可利于桥面板横向应力的传递并减小应力集中的影响。

优选地，所述预制主梁的所述腹板底部设有底板，所述混凝土桥面板横桥向端部设有端部加厚部，所述腹板和端部加厚部之间设置有所述桥面板横肋，所述桥面板横肋位于所述混凝土桥面板下方且沿所述混凝土桥面板纵向间隔布置。

优选地，所述混凝土桥面板连接所述桥面板横肋，所述混凝土桥面板于所述接缝界面处的厚度T₁包括此处的所述混凝土桥面板的截面厚度和所述桥面板横肋的截面厚度，所述T₁≥30cm。

上述发明内容的技术原理和效果为：所述桥面板与下方的横肋一起形成T形截面，截面高度增加后其刚度接近三次方增加，可显著降低非匀变下挠效应，同时还可通过接缝界面抗弯刚度的显著增加而减小该处的拉应力。

优选地，所述预制主梁的所述腹板包括钢结构，所述腹板的侧面设有沿所述梁桥的纵桥向间隔布置的腹板竖肋，所述腹板竖肋的顶端连接所述桥面板。

优选地，所述腹板竖肋与所述桥面板横肋的纵桥向位置相同以抵抗所述桥面板横肋传递的横向变形。

上述发明内容的技术原理和效果为：所述预制主梁腹板为钢结构时，从桥面板横肋传递过来的变形将显著降低腹板的局部稳定性，因此需对应设置腹板竖肋来抵消桥面板横肋的不利影响。

本发明的有益效果总结如下：

本发明提出了免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法，其有益效果包括：

一、免中隔板：本发明提出了免中隔板的梁桥及其设计方法，在本发明中通过墩顶以外的横隔板的取消，避免了常规装配式梁桥的大量中隔板湿接带的大量高空悬吊施工问题，大幅增强了施工安全性、大幅减小了现场作业量、显著提升了装配化的施工效率。同时，本发明的设计方法明确了无中隔板梁桥的非匀变下挠效应，明确了无中隔板梁桥的桥面板最不利横向应力为其接缝界面上缘处在非匀变下挠效应下的间接拉应力σ_b1和车辆荷载直接作用下的直接拉应力σ_b2的叠加，给出了该类桥梁桥面板顶面最不利横向应力的计算方法。最终，通过将无中隔板梁桥的桥面板最不利横向应力控制在混凝土接缝界面处的疲劳抗拉强度之下，确保了该结构设计的安全可靠，有效地避免按现有技术设计时可能带来的无中隔板梁桥行车面在接缝处纵向开裂的问题。

二、免桥面板湿接缝吊模：本发明不需再从桥面板接缝处上下人员施做中隔板和负弯矩束，湿接缝宽度可设计得尽可能窄，并通过在预制主梁中混凝土桥面板的横桥向端部设置悬挑板构造，并配合上方的小尺寸垫板实现了全桥完全免吊模、免拆模作业。因此，本发明可避免常规装配式梁桥桥面板湿接缝需大量吊模浇筑和拆模的问题，且具有更小的混凝土现浇量、大幅节约了湿接缝施工措施费、显著提升了装配化建造效率。

三、免负弯矩束的高空悬吊施工：本发明通过将负弯矩束直接锚固于较厚的桥面板内，不需再在桥面板下方设置大量齿块进行预应力张拉锚固，避免了常规装配式梁桥负弯矩束的大量高空悬吊张拉作业，大幅增强了施工安全性、大幅节约了悬吊施工措施费、显著节约了张拉工时、改善了预应力张拉作业空间和作业环境、更好地保障了施工质量。

四、更好的力学性能：本发明相比具有混凝土桥面板的常规装配式梁桥，桥面板湿接缝宽度可显著减小，从而减轻了湿接缝处的后浇混凝土和纵向钢筋因新老混凝土接缝可靠性低导致一般不能计入纵向受力这一不利情况的影响，此时预制主梁的桥面板宽度可以做得更大，预制主梁的纵向刚度更大，从而具有更好的纵向受力性能。

五、更美观的桥梁外形：本发明免去了大量密集的中隔板，相比常规装配式梁桥在顺桥向的通透性和观感更佳；此外，免去大量外露的大体积锚固用齿块后，更可提升梁体的线形流畅性和美观性。

六、更优的社会、环境和经济效益：本发明的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥通过完全避免常规装配式梁桥中隔板和负弯矩束的高空悬吊作业，显著节约了工时、减小了对桥下及附近交通的影响，显著提高了社会效益。通过小体量的湿接缝处薄垫板防止漏浆并作为永久性底模与现浇湿接缝共同受力，避免了大量拆模作业及强行拆模带来的模板损伤，一定程度上也提升了环境效益。通过完全省去中隔板钢筋量、大幅减小桥面板横桥向钢筋量、完全省去负弯矩束的悬吊张拉设施、完全省去所有湿接缝悬吊模板和高空拆模作业，更是显著提升了经济效益。

综上可见，本发明通过无中隔板的梁桥结构设计，使得该无中隔板的梁桥避免了常规装配式梁桥中需要大量中隔板以及中隔板湿接带的大量高空悬吊施工的问题，并且该梁桥的设计计算过程中考虑到无中隔板时梁桥会出现明显的非均匀变化的下挠，故通过将该梁桥在接缝界面上缘处的间接拉应力σ_b1和直接拉应力σ_b2叠加来校核桥面板顶面抗裂性能，避免该梁桥在使用过程中出现行车面开裂的现象。

进一步地，基于无中隔板的梁桥结构，本发明通过在预制主梁的横桥向端部设置悬挑板和垫板，避免了常规装配式梁桥的桥面板湿接缝需大量吊模浇筑和拆模作业，减少了现场的施工量，避免了施工过程的大量高空作业，提高了施工过程的安全系数，显著增加了施工效率。

并且，基于上述的梁桥结构，本发明将负弯矩束锚固于梁桥的混凝土桥面板中，通过该结构设计，使得该梁桥不需再从桥面板接缝处上下人员进行负弯矩束的穿束、张拉和封锚，进一步提高了该梁桥及其设计方法的施工安全，改善了施工人员的作业环境，提高了施工质量。

因此，本发明的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥及其设计方法是相比现有技术更为安全、经济、适用、美观的新型装配式梁桥及设计方法，在各类公路、铁路和市政桥梁建设中均可广泛应用。

附图说明

图1是本发明的背景技术中采用混凝土桥面板的常规装配式桥梁沿腹板中心线处的纵断面图；

图2是本发明的背景技术中常规混凝土T梁桥的标准横断面图；

图3是本发明的免中隔板的梁桥的横断面示意图；

图4是本发明的免中隔板梁桥桥面板顶面最不利横向应力计算示意图；

图5是本发明中桥面板等效曲率半径R_eq的计算示意图；

图6是本发明免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥的纵断面结构示意图；

图7是本发明免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥的横断面结构示意图；

图8是实施例B1中采用蜂窝式桥面板的免中隔板、免吊模的梁桥的横断面结构示意图；

图9是实施例B2中采用厚缝式桥面板的免中隔板、免吊模的梁桥的横断面结构示意图；

图10是实施例B3中采用横肋式桥面板的免中隔板、免吊模的梁桥的横断面结构示意图；

图11是实施例C中常规T梁桥的板壳-实体有限元模型；

图12是实施例C中常规T梁桥的桥面板顶面横向应力分布，图中单位为MPa；

图13是实施例C中无中隔板的常规T梁桥桥面板顶面横向应力，图中单位为MPa；

图14是实施例C中无中隔板的常规T梁桥的Hambly梁格法有限元模型；

图15是实施例C中无中隔板的常规T梁桥各预制主梁的非匀变下挠，图中单位为mm；

图16是实施例C中无中隔板T梁桥按不同厚度的实心桥面板设计时的接缝界面上缘最大横向应力；

图17是实施例C中无中隔板T梁桥按不同厚度的实心桥面板设计时的预制主梁最大纵向弯矩；

图18是实施例C中采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的板壳-实体有限元模型及计算结果；

图19是实施例C中不同桥型构造下的预制主梁的最大横向分布系数；

图20是实施例C中常规T梁桥的缩尺试验试件照片；

图21是实施例C中采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的缩尺试验试件照片；

图22是实施例C中采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的足尺节段试件照片；

图23是实施例C中常规T梁桥的足尺节段试件照片。

附图标记说明：

1、预制主梁；11、腹板；111、腹板竖肋；12、混凝土桥面板；121：悬挑板；122、垫板；123、桥面板孔洞；124、桥面板横肋；125、端部加厚部；1251、端部斜面；1252、加厚部斜面；1253、加厚部平面；126、无拱起的桥面板横断面上缘；127、拱起的桥面板横断面上缘；13、底板；14、中隔板湿接带；

2、湿接缝；21、接缝界面；

3、墩顶横梁；31、中隔板；4、下部结构；

5、负弯矩束；51、锚固槽口；52、负弯矩齿块；P、车轮荷载。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例A

如图3-图7所示，本发明提供免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥的设计方法，其免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥的设计方法包括以下步骤：

S1、预制主梁1的初始结构参数设计：根据已建梁桥结构尺寸的统计资料，假设预制主梁1的截面形式、最大跨径L、截面惯性矩I；假设混凝土桥面板12于接缝界面21处的厚度为T₁、混凝土桥面板12于腹板11处的厚度为T₂，假设梁桥的横桥向布设预制主梁1的片数为J；将腹板11按横桥向从左至右依次编号为1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#，位于梁桥的横桥向两端的腹板11的中心线之间的横桥向距离为D；

S2、混凝土桥面板12的间接横向应力计算：根据实际支承情况，将荷载设置于梁桥的横桥向最靠外侧处，计算预制主梁1的非匀变下挠{△_n}，{△_n}＝{△₁,△₂,△₃,…,△_N-1,△_N}，△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N分别为第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号腹板11的竖向挠度；沿梁桥的纵向取一节段，将节段的腹板11底部均假定为竖向刚性支承，对第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号腹板11的底部一一对应施加△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N的强制位移，计算得到此时的混凝土桥面板12顶面的间接横向应力σ_b1；

S3、混凝土桥面板12的直接横向应力计算：假定腹板11的底部均为竖向刚性支承，将荷载设置于梁桥的横桥向最靠外侧处，计算混凝土桥面板12顶面的直接横向应力σ_b2；

S4、混凝土桥面板12的抗裂验算：混凝土桥面板12顶面的最不利横向应力σ_b按间接横向应力σ_b1与直接横向应力σ_b2的叠加计算，即σ_b＝σ_b1+σ_b2；

若接缝界面21处的σ_b≥f_tjp，f_tjp为接缝界面21处的疲劳抗拉强度，则转S5步骤；

若接缝界面21处的σ_b＜f_tjp，则转S6步骤；

S5、增大T₁和/或T₂和/或J和/或I和/或减小L，重新转至S2步骤，再次进行混凝土桥面板12的抗裂验算；

S6、按常规方法完成剩余设计：按常规的影响线方式施加多车道、多车辆活载及其它设计荷载，根据桥梁设计荷载组合下的最不利全桥内力状态和常规结构设计方法，确定预制主梁1中钢筋和钢束的配置以完成梁桥设计。

基于上述设计方法，本发明提出一种免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥，其包括预制主梁1、湿接缝2、墩顶横梁3和下部结构4；相邻的预制主梁1通过湿接缝2连接，墩顶横梁3设置于预制主梁1的下方，墩顶横梁3设置于下部结构4的上方；预制主梁1包括腹板11和混凝土桥面板12，相邻的混凝土桥面板12通过湿接缝2连接，混凝土桥面板12与湿接缝2的接触面为接缝界面21，腹板11与混凝土桥面板12一体成型。

在该实施方式中，本发明在设计过程中考虑到无中隔板31时梁桥会出现明显的非均匀变化的下挠，故通过将该梁桥在接缝界面21上缘处的间接拉应力σ_b1和直接拉应力σ_b2叠加来校核桥面板顶面抗裂性能，避免该梁桥在使用过程中出现行车面开裂的现象。在按现有技术的设计过程中，计算无中隔板31的梁桥时，设计人员未曾考虑到无中隔板31的梁桥在施加荷载的情况下各相邻预制主梁1之间的竖向挠度差值存在显著区别，各个预制主梁1会产生非均匀变化的下挠，而预制主梁1的非匀变下挠通常会导致该梁桥的桥面板产生较大曲率并出现相对拱起的变形，从而导致桥面板的接缝界面21处会产生横桥向的间接拉应力，产生的间接拉应力和荷载直接作用带来的直接拉应力的叠加，这就使得现有的无中隔板31梁桥在使用过程中行车面出现大量纵向裂缝。在现有设计中，设计人员未考虑间接拉应力存在的情况下，对无中隔板31梁桥进行设计的过程中，荷载偏载于最靠外侧时，各预制主梁1均产生下挠且下挠的值△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N是不一样的，但中隔板31存在时使得各预制主梁1与相邻预制主梁1之间的竖向挠度差基本一致(△₁-△₂≈△₂-△3≈…≈△_N-1-△_N)，即桥面板顶面下挠后的形状仍接近平面，而无中隔板31时的各竖向挠度差将有显著区别，即出现明显的非均匀变化的下挠{△_n}。因此，在未考虑非匀变下挠所带来的间接拉应力σ_b1情况下，按现有技术设计的无中隔板31梁桥的接缝界面21处的f_tjp，也即是疲劳抗拉强度，是不足以抵抗其桥面板顶面的最不利横向应力σ_b的，因为其σ_b实际上为非匀变下挠所带来的间接拉应力σ_b1和荷载直接作用时产生的横桥向弯矩带来的直接拉应力σ_b2的叠加。

而本发明提出的设计方法中，在考虑到非匀变下挠所带来的间接拉应力σ_b1的情况下，通过增大T₁和/或T₂和/或J和/或I和/或减小L，以降低大该梁桥的接缝界面21处的拉应力，从而实现将σ_b控制在低于f_tjp的水平，避免出现σ_b相较于该梁桥的疲劳抗拉强度过大的情况导致桥面板纵向开裂。本发明提出的设计方案中明确了无中隔板31梁桥的非匀变下挠效应，明确了无中隔板31梁桥的桥面板最不利横向应力为非匀变下挠效应下的间接拉应力σ_b1和车辆荷载直接作用下的直接拉应力σ_b2的叠加，且最不利值出现在桥面板接缝界面21上缘处，并给出了该类桥梁桥面板顶面的抗裂验算方法。最终，通过将无中隔板31梁桥的桥面板最不利横向应力σ_b控制在混凝土接缝界面21处的疲劳抗拉强度f_tjp之下，确保了该结构设计的安全可靠，有效避免了按现有技术设计时可能带来的无中隔板31梁桥行车面在接缝处易纵向开裂的问题，便于该类桥梁的实际设计和推广应用。

进一步地，S2中设置的荷载在规范要求的范围内按梁桥的横桥向最靠左侧设置，S3中设置的荷载在规范要求的范围内按梁桥的横桥向最靠左侧设置。在该实施方式中，在该梁桥应用于不同国家或地区的桥梁建设时根据各地区规范相对应采用该地区的规范实施，最靠左侧布置荷载时，其布置的具体位置根据各地区规范要求进行自适应调整。

在一优选的实施方式中，参见图5，S2步骤的σ_b1＝M_b1/W_b，以纵向宽为a₀的混凝土桥面板12的截面为例，W_b为纵向宽a₀的混凝土桥面板12截面的截面模量，M_b1为纵向宽a₀的混凝土桥面板12截面的间接横向弯矩；M_b1＝M_b1maxd_y/(D/2)，d_y为截面距最左侧的腹板11中心线的横桥向距离；M_b1max＝E_cI_bmax/R_eq，I_bmax＝a₀·[max(T₁,T₂)]³/12，E_c为混凝土桥面板12的弹性模量，R_eq为在△₁、△₂、△₃、…、△_N-1、△_N的强制位移作用下的混凝土桥面板12的等效曲率半径；R_eq＝(D/2)²/(2△_g)，△_g为相对拱度；因此，当N为奇数时△_g＝△_(N+1)/2-(△₁+△_N)/2，当N为偶数时△_g＝(△_N/2+△_N/2+1)/2-(△₁+△_N)/2。

在该实施方式中，各个预制主梁1产生的非匀变下挠导致该梁桥的桥面板产生相对拱起的变形，因此混凝土桥面板12上的间接横向应力σ_b1与桥面板曲率是正相关的。因此，结合图5中桥面板等效曲率半径R_eq的计算示意图可知：因桥梁结构在实际运营中的变形仍属于小变形，假设无拱起的桥面板横断面上缘126为平面，拱起的桥面板横断面上缘127为弧形，故该弧形的曲率半径R_eq＝(D/2)/sinβ，根据小角度近似原理知sinβ≈β；进一步根据根据弦切角定理知β＝2α，根据平行线内错角相等定理知α＝θ；最后根据小角度近似原理知θ≈tanθ＝△_g/(D/2)，联立以上公式可证得R_eq＝(D/2)²/(2△_g)。同时，因桥面板变形仍属于小位移理论范畴，故相对拱度△_g≈全桥横桥向中心线处的桥面板竖向挠度-第1号与第N号腹板11竖向挠度的均值。

进一步地，在步骤S2中非匀变下挠{△_n}＝{m_n}w，w为假设梁桥的其中1片预制主梁1单独承受步骤S2中荷载时产生的竖向挠度；{m_n}为按S2加载时所有预制主梁1的荷载横向分布系数集合，{m_n}按刚接板法计算，刚接板法中纵向单位宽度桥面板的等效惯性矩I_beq＝F(D/(N-1))³/(48E_cw_eq)，E_c为混凝土桥面板12的弹性模量，F为单位力，w_eq为等效柔度。w_eq的计算方法：将1、2号腹板11中心线之间的混凝土桥面板12假定为支承在腹板11处的简支梁，在简支梁跨中施加F时按常规结构力学方法或有限元建模计算所得的跨中竖向挠度为w_eq。

在该实施方式中，计算各个预制主梁1产生的非匀变下挠{△_n}时，由于横向分布系数的计算误差一般对预制主梁1的纵向受力计算影响较小，但对无中隔板31梁桥的桥面板间接横向应力σ_b1计算影响很大；并且实际中的桥面板刚度沿横桥向往往是变化的，而通过刚接板法计算的桥面板刚度仅能按照一个定值考虑，这在设计过程中无疑会带来较大误差。因此，在本发明提供的设计方法中，以单位力作用下位移量相等为基准，将变刚度的桥面板近似按照简支梁等效为等刚度的桥面板来计算求解等效惯性矩I_beq，并将其等效惯性矩应用于按刚接板法计算所有预制主梁1的荷载横向分布系数集合的过程中，以减小设计过程中非匀变下挠的计算误差，进一步提高该设计方法中非匀变下挠的计算精度。

在另一实施方式中，步骤S2中非匀变下挠{△_n}能够根据常规的Hambly梁格法建立全桥有限元模型，模型中虚拟横梁的宽度为混凝土桥面板12的纵桥向的实际工作宽度a，a＝max{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3，2D/(N-1)/3}，a₁为车辆荷载的最重车轮的纵桥向着地尺寸，h_p为混凝土桥面板12上方的调平层和铺装层的总厚度；将单个汽车或列车的荷载按最靠左侧设置以计算预制主梁1的非匀变下挠{△_n}。

在该实施方式中，车辆或者列车的荷载按车道荷载施加时其车道荷载集中力很大，而实际上的车轮荷载P是有一定宽度的均布力且会扩散到纵桥向一定范围内的桥面板上，这就导致常规的Hambly梁格法的虚拟横梁在车道荷载集中力作用产生的变形和应力与实际情况差异较大。而在考虑到竖向挠度的计算误差对无中隔板31梁桥的桥面板间接横向应力σ_b1影响很大，故按梁格法对无中隔板31梁桥建模时，模型中的虚拟横梁宽度取纵桥向的桥面板的实际工作宽度a，如此可以有效降低竖向挠度和桥面板应力的计算误差。

进一步地，如图4所示，梁桥的纵向跨中处取纵向宽为a₀的节段，节段中腹板11的底部均假定为竖向刚性支承，将单个车辆或列车荷载的最重轴按节段的最靠左侧设置，根据常规结构力学方法或有限元建模计算节段的各截面处的横桥向上缘应力σ_b22；步骤S3中各截面处的σ_b2＝σ_b22a₀/a_n，当截面位于第n#号腹板11与第(n+1)#号腹板11之间时a_n＝min{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3,2D/(N-1)/3}+(n-1)D/(N-1)/3，否则a_n＝(a₁+2h_p)+2d_c，a₁为车辆载荷最重车轮的纵桥向着地尺寸，h_p为混凝土桥面板12上方的调平层和铺装层的总厚度，d_c为车辆载荷最左侧车轮着地尺寸的最左缘距最左侧腹板11中心线的距离。

在该实施方式中，在实际的全桥受力中，当车辆荷载位于第1号腹板11与第2#号腹板11之间时，在这两处腹板11之间实际承受车辆荷载的桥面板的纵桥向宽度为a_n；而车辆荷载的效应扩散至第2#号腹板11与第3#号腹板11之间时，实际承受车辆荷载的桥面板纵桥向宽度将进一步放大；当截面位于第n#号腹板11与第(n+1)#号腹板11之间时也可以此类推；因此，根据几何关系按45°角扩散并出于安全性考虑，可按照上述公式计算。

进一步地，S4步骤中仅计算混凝土桥面板12的纵桥向最大跨径处的跨中位置的σ_b，且仅对距最左侧腹板11中心线距离为d处的接缝界面21进行抗裂验算；当J为奇数时，d为横桥向最左侧腹板11的中心线至第(J+1)/2片预制主梁1的左侧接缝界面21的距离；当J为偶数时，d为横桥向最左侧腹板11的中心线至第J/2片预制主梁1的右侧接缝界面21的距离。

在该实施方式中，纵桥向最大跨径处的跨中挠度为全桥竖向挠度最大值，此时各预制主梁1间的非匀变下挠效应也最明显，也即是该梁桥混凝土桥面板12顶面的最不利横向应力σ_b通常出现在该梁桥的纵桥向最大跨径处的跨中位置，也即是仅需要控制混凝土桥面板12的纵桥向最大跨径处的跨中位置的σ_b为较小的值。并且非匀变下挠导致的桥面板弯矩最大值在横桥向通常出现在全桥横桥向中心线处且向两侧递减，故可仅验算最靠近该处的接缝截面即距最左侧腹板11中心线距离为d处的接缝界面21，故只需确保混凝土桥面板12纵桥向跨中位置处最靠近横桥向中心线处的接缝截面的σ_b＜f_tjp，即可保证该无中隔板31梁桥在使用过程中不会出现按现有技术设计时常见的纵向开裂情况。

在一优选地实施方式中，S4中的f_tjp＝γ_jγ_p·min(f_ty,f_tj)，f_ty为预制主梁1的混凝土抗拉强度设计值，f_tj为湿接缝2的混凝土抗拉强度设计值，γ_j为接缝界面21处的混凝土抗拉强度修正系数，γ_p为混凝土疲劳受拉强度修正系数。

在该实施方式中，由于新旧混凝土界面处存在高水灰比的过渡层，易形成一层孔隙较为疏松的水泥砂浆基体，且旧混凝土凿毛时的初始损伤和新混凝土的收缩应力也影响了界面处的受力性能，因此须对接缝界面21处的混凝土抗拉强度应进行相应的折减。同时，考虑到桥梁长期承受活载且桥面板受力在受拉到受压之间反复变化，故应考虑疲劳效应对混凝土抗拉强度进一步修正；一般取接缝界面21处的混凝土抗拉强度修正系数γ_j＝0.49，混凝土疲劳受拉强度修正系数γ_p＝0.6，如此可以确保该梁桥使用过程中的安全性，避免过高地预设混凝土桥面板12接缝界面21处的疲劳抗拉强度，进一步确保该梁桥在使用过程中不会出现传统的无中隔板31T梁桥行车面出现的纵向裂缝。

实施例B

参见图3-图10，基于上述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥的设计方法，本发明还提供一种免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥，矩齿块的梁桥的设计方法，本发明还提供一种免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥，其包括预制主梁1、湿接缝2、墩顶横梁3和下部结构4；相邻的预制主梁通过湿接缝连接，墩顶横梁设置于预制主梁的下方，墩顶横梁设置于下部结构的上方；预制主梁包括腹板11和混凝土桥面板12，相邻的混凝土桥面板通过湿接缝连接，混凝土桥面板与湿接缝的接触面为接缝界面21，腹板与混凝土桥面板一体成型。

在该实施方式中，通过墩顶以外的横隔板的取消，避免了常规装配式梁桥的大量中隔板31湿接带14的大量高空悬吊施工问题，大幅增强了施工安全性、大幅减小了现场作业量、显著提升了装配化的施工效率。并且，该梁桥相比于传统的具有中隔板31的梁桥，该梁桥免去了大量密集的中隔板31，相比常规装配式梁桥在顺桥向的通透性和观感更佳。

如图7所示，预制主梁1的横桥向端部设置有悬挑板121，相邻的预制主梁1之间的悬挑板121的横桥向净距不超过60cm，悬挑板121的上方设有垫板122，垫板122与湿接缝2连接以形成整体共同受力。

在该实施方式中，免中隔板31设计的梁桥使得该梁桥施工过程中不需要再从桥面板接缝处上下人员施做中隔板31，故可预设悬挑板121并与相邻预制主梁1之间仅留很小的净距，从而大幅减小湿接缝2的现浇工程量，避免了湿接缝2混凝土不能承受自身湿重所导致性能浪费，并且无中隔板31梁桥的预制主梁1可在同等混凝土用量下具有大的抗弯刚度，从而减少施工过程中的钢材用量，提高经济性。同时，在悬挑板121上方逐块放置小块的薄垫板122可以在预制主梁1上形成防护并作为永久性的底模，进而完成湿接缝2的钢筋连接和现浇作业，并且薄垫板122也可采用混凝土材料预制并与湿接缝2混凝土形成整体，从而共同受力，既节约了工程量，还避免了材料性能的浪费，进一步提高了该梁桥的实用性。由于该梁桥无需再从桥面板接缝处上下人员施做中隔板31和负弯矩束5，湿接缝2宽度可以设计得尽可能窄，并通过在预制主梁1中混凝土桥面板12的横桥向端部设置悬挑板121构造，并配合上方的小尺寸垫板122实现了全桥完全免吊模、免拆模作业。因此，该梁桥可避免常规装配式梁桥桥面板湿接缝2需大量吊模浇筑和拆模的问题，且具有更小的混凝土现浇量、大幅节约了湿接缝2施工措施费、显著提升了装配化建造效率。

在一优选地实施方式中，预制主梁1还包括负弯矩束5和锚固槽口51；预制主梁1在纵桥向方向上不少于2片，纵桥向相邻的预制主梁1之间通过负弯矩束5连接，且min(T₁,T₂)≥20cm，混凝土桥面板12上预设有锚固槽口51，负弯矩束5锚固于锚固槽口51内。

在该实施方式中，在该梁桥实现免中隔板31的设计后，无需从桥面板接缝处上下人员进行负弯矩束5的穿束、张拉和封锚，而免中隔板31梁桥的桥面板厚度比常规装配式梁桥更厚，因此可以直接在桥面板上方作业将负弯矩束5锚固于较厚桥面板处的预留槽口内，从而实现面负弯矩齿块52的结构设计。通过将负弯矩束5直接锚固于较厚的桥面板内，不需再在桥面板下方设置大量齿块进行预应力张拉锚固，避免了常规装配式梁桥负弯矩束5的大量高空悬吊张拉作业，大幅增强了施工安全性、大幅节约了悬吊施工措施费、显著节约了张拉工时、改善了预应力张拉作业空间和作业环境、更好地保障了施工质量。

实施例B1-蜂窝式桥面板：如图8所示，本发明提供一种蜂窝式桥面板结构，其预制主梁1还包括桥面板横肋124，混凝土桥面板12在纵桥向和横桥向方向上均设置有均匀间隔分布的桥面板孔洞123，纵向相邻的桥面板孔洞123之间均设置有桥面板横肋124，桥面板横肋124上设置有沿横桥向间隔布置的抗剪钢筋。

在该实施方式中，均匀间隔设置的桥面板孔洞123能够使得该梁桥在不增加恒载重量的前提下，显著提高桥面板的刚度，从而降低非匀变下挠效应而减小桥面板顶面拉应力，同时大幅减小桥面板横桥向钢筋用量。而纵向相邻的桥面板孔洞123之间均设置有桥面板横肋124，桥面板横肋124与桥面板孔洞123附近的桥面板形成工字型截面共同承受车轮的荷载，桥面板配筋可按常规工字形截面梁进行设计，相比于无桥面板横肋124时桥面板为刚性桁架的受力状态可显著简化其桥面板配筋的计算和配筋工作量。

实施例B2-厚缝式桥面板：在一优选地实施方式中，参见图9，本发明提供一种厚缝式桥面板结构，其预制主梁1还包括闭口的箱形断面结构，腹板11的底部设置有底板13，底板13、腹板11和混凝土桥面板12形成闭口的箱形断面结构，混凝土桥面板12的横桥向端部设有端部加厚部125，端部加厚部125连接湿接缝2。混凝土桥面板12的横桥向端部设置有端部斜面1251，端部加厚部125包括加厚部斜面1252和加厚部平面1253，加厚部斜面1252与湿接缝2连接，加厚部斜面1252斜率不大于1.00，且T₁>T₂。

在该实施方式中，接缝界面21处加厚后，非匀变下挠效应虽未显著减小，但因截面刚度与厚度接近三次方关系，故该处截面的抗弯刚度显著增大，从而可显著降低接缝界面21处的拉应力。设置端部斜面1251后，可显著改善新老混凝土接缝界面21的抗剪刚度和抗剪承载力，且可一定程度上阻断界面下缘裂缝的向上发展。加厚部斜面1252斜率不大于1.00时，可利于桥面板横向应力的传递并减小应力集中的影响。

实施例B3-横肋式桥面板，参见图9，本发明提供一种横肋式桥面板结构，其腹板11底部设置有底板13，混凝土桥面板12的横桥向端部设置有端部加厚部125，腹板11和端部加厚部125之间设置有桥面板横肋124，桥面板横肋124位于混凝土桥面板12下方且沿混凝土桥面板12纵向间隔布置。混凝土桥面板12连接桥面板横肋124，混凝土桥面板12于接缝界面21处的厚度T₁包括此处的混凝土桥面板12的截面厚度和桥面板横肋124的截面厚度，厚度T₁≥30cm。

在该实施方式中，横肋式桥面板的设计，使得桥面板与下方的横肋一起形成T形截面，截面高度增加后其刚度接近三次方增加，可显著降低非匀变下挠效应，同时还可通过接缝界面21抗弯刚度的显著增加而减小该处的拉应力。

进一步地，在一优选地实施方式中，腹板11包括钢结构，腹板11的侧面设有沿梁桥的纵桥向间隔布置的腹板竖肋111，腹板竖肋111的顶端连接面板。腹板竖肋111与桥面板横肋124的纵桥向位置相同以抵抗桥面板横肋124传递的横向变形。

在该实施方式中，预制主梁1腹板11为钢结构时，从桥面板横肋124传递过来的变形将显著降低腹板11的局部稳定性，因此对应设置腹板竖肋111以抵消桥面板横肋124所造成的的不利影响。

实施例C

为验证本发明的技术效果，以中国高速公路桥梁中目前常用的40m跨径、12.75m桥宽的装配式预应力混凝土简支T梁桥(简称常规T梁桥、横断面构造如图2)为例，常规T梁桥分别在1/2L、3/8L和5/8L处均设有中隔板31，单跨共计3道中隔板31。常规T梁桥横桥向布设的预制主梁1片数J＝5，并将其腹板11从按横桥向从左至右依次编号为1#、2#、3#、4#、5#，对应的预制主梁1也依次编号为1#、2#、3#、4#、5#。预制主梁1和湿接缝2均采用强度等级为C50的混凝土，其抗拉强度设计值f_ty＝f_tj＝1.83MPa。预制主梁1的梁高为2.5m，最左侧腹板11和最右侧腹板11中心线之间的横桥向距离为4×2.55＝10.2m。常规T梁桥的接缝界面21处桥面板厚度T₁＝0.2m，腹板11处桥面板厚度T₂＝0.25m；湿接缝2宽0.8m，腹板11厚0.2m。建立常规T梁桥的全桥精细化板壳-实体有限元模型如图11所示。如图20所示，采用缩尺试验试件对常规T梁桥的全桥精细化板壳-实体有限元模型进行了校准，使两者的各项受力和变形指标误差均在5％范围内。再将单个公路I级车辆荷载按横桥向最靠左侧布置，纵向则布置于使全桥的竖向挠度最大处，计算得纵桥向1/2L至5/8L范围内的桥面板顶面横桥向应力如图12所示，可知其接缝界面21上缘的最大拉应力为σ_b ⁽³⁾＝0.46MPa<f_tjp＝γ_jγ_p·min(f_ty,f_tj)＝0.49×0.6×1.83＝0.54MPa，即常规T梁桥的接缝界面21上缘不会开裂。

进一步，取消常规T梁桥的所有3道中隔板31，计算可知无中隔板31的常规T梁桥纵桥向1/2L至5/8L范围内的桥面板顶面横桥向应力如图13所示，可知其距最左侧腹板11中心线的距离d＝4.225m处的接缝界面21上缘拉应力最大、其值为σ_b ⁽⁰⁾＝0.93MPa>f_tjp。由此可见，长期运营后无中隔板31常规T梁桥的接缝上缘将大规模开裂，且开裂的瞬间也易撕裂该处的桥面防水涂层甚至部分沥青层；而轮载直接作用于湿接缝2处时其接缝界面21下缘的拉应力也显著大于f_tjp，故接缝下缘也易开裂。因此，无中隔板31的常规T梁桥为接缝上下缘都可能受拉且开裂的受力模式，其裂缝在界面处容易相互贯通，最终在车轮直接冲击和环境因素(雨水侵蚀、钢筋锈胀、冬季冻融和除冰盐腐蚀)的长期反复作用下，导致沥青面层出现反射裂缝，这是中国1990年代所建无中隔板31T梁桥产生病害的根本原因。

参见图14-图15，为验证本发明的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥设计方法，建立无中隔板31的常规T梁桥Hambly梁格法的有限元模型如图14所示。模型中虚拟横梁的宽度取纵桥向的桥面板实际工作宽度a，且因桥面板上方的调平层和铺装层的总厚度为0.18m，故a＝max{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3,2D/(N-1)/3}＝max{(0.2+2×0.18)+2.55/3,2×2.55/3}＝1.70m。如图14所示，按本发明方法计算本发明中的免中隔板梁桥的各预制主梁1跨中截面的非匀变下挠{△_n}，其中△₁＝-10.02mm、△₂＝-6.34mm、△₃＝-3.23mm、△₄＝-1.40mm、△₅＝-0.25mm；得△_g＝△₃-(△₁+△₅)/2＝-3.23-(-10.02+-0.25)/2＝1.905mm，则R_eq＝(D/2)²/(2△_g)＝(4×2550/2)²/(2×1.905)＝6.8268e6mm。进一步地，取纵向a₀＝1m宽的桥面板，进行计算可得I_bmax＝a₀·[max(T₁,T₂)]³/12＝(1000×250³)/12＝1.3021e9mm⁴，故得M_b1max＝E_cI_bmax/R_eq＝3.45e4×1.3021e9/6.8268e6/10⁶＝6.58kN·m，故M_b1＝M_b1maxd_y/(D/2)＝6.58×4225/(4×2550/2)＝5.45kN·m，σ_b1＝M_b1/W_b＝5.45e6/((1000×200²)/6)＝0.82MPa。在桥梁纵向跨中处取纵向a₀＝1m宽的节段，将该节段的所有腹板11底部均假定为竖向刚性支承，将单个车辆荷载的最重轴按最靠左侧布置，按常规结构力学方法算得桥面板各截面处的上缘应力σ_b22＝0.37MPa；而距最左侧腹板11中心线距离为d＝4.225m处的接缝界面21位于第2号腹板11与第3号腹板11之间，则a_n＝min{(a₁+2h_p)+D/(N-1)/3,2D/(N-1)/3}+(n-1)D/(N-1)/3＝a₂＝min{(0.2+2×0.18)+2.55/3,2×2.55/3}+(2-1)×2.55/3＝1.41+2.55/3＝2.26m，故进一步该处的σ_b2＝σ_b22a₀/a_n＝0.37×1/2.26＝0.16MPa。综上可得σ_b＝σ_b1+σ_b2＝0.82+0.16＝0.98MPa，由此可见按本发明的免中隔板31梁桥设计方法计算所得的σ_b与精细化板壳-实体有限元模型结果(0.93MPa)接近，且略偏安全；因此，本发明提出的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥设计方法可以用于该类桥梁的实际设计，并大幅简化计算工作量。

如图16和17所示，进一步地，采用本发明的免中隔板31梁桥及其设计方法，将T₁厚从20cm按每5cm的增量加厚至60cm且保持桥面板为实心板，保持荷载布置与上述有中隔板31的常规T梁桥一致，计算得纵向跨中处的桥面板接缝界面21上缘最大横向应力变化如图16，可见接缝界面21上缘横向拉应力随桥面板厚度的增加而降低；当桥面板的T₁加厚至40cm时，最大接缝界面21上缘拉应力(σ_b＝0.44MPa)已低于f_tjp(0.54MPa)和有中隔板31情况(0.46MPa)，故该厚度下的实心桥面板的横向受力已略优于有中隔板31时的梁桥。图17给出了无中隔板31T梁桥在单条车道荷载偏载下的纵向弯矩变化情况，可见加厚桥面板后，无中隔板31T梁桥的纵向弯矩变化不均匀程度有所降低，说明加厚桥面板后除了通过增大接缝处的桥面板截面模量W_b直接降低了接缝应力，还通过降低非匀变下挠的程度来间接的降低了间接横向弯矩M_b1，从而降低了桥面板的接缝应力。此外，加厚至40cm时，桥面板截面的抗弯刚度相对原设计的20cm增大了8倍，且无中隔板31T梁桥的1#和2#预制主梁1纵向弯矩均小于有中隔板31的1#和2#预制主梁1的纵向弯矩，也即是更多的弯矩分配给了3#～5#预制主梁1；由此可以预见的是，按多车道最不利包络后控制纵向设计的最外梁(1#和5#预制主梁1)和次外梁(2#和4#预制主梁1)的内力均将小于有中隔板31的T梁桥，即该厚度的无中隔板31T梁桥在汽车荷载下的纵向受力也优于有中隔板31时的T梁桥(不过，考虑到混凝土梁桥纵向计算时的汽车荷载效应占总效应的比值不大，有无中隔板31时的纵向受力差异不会很大)。

因此，上述无中隔板31T梁桥的桥面板加厚至40cm时，在汽车荷载下的纵梁和桥面板受力均优于有中隔板31的T梁桥，但此时恒载的效应显著增大，综合效益未必经济。因此在40cm厚的实心桥面板的纵横向均间隔设置孔洞，即采用蜂窝式桥面板，纵向相邻的桥面板孔洞123之间设有桥面板横肋124；同时，预制主梁1的横桥向端部设有悬挑板121，相邻两片预制主梁1之间的悬挑板121横桥向净距为4cm，悬挑板121上方设有采用M50等级砂浆预制的垫板122，垫板122与湿接缝2混凝土形成整体并共同受力。此时，按本发明的设计方法计算所得的蜂窝式桥面板接缝界面21上缘的最大拉应力为σ_b＝0.48MPa，仍低于f_tjp(0.54MPa)，即此时其接缝界面21上缘不会开裂，且该应力与40cm的实心桥面板和有中隔板31T梁桥的应力基本一致。如图21所示，对上述采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥制作缩尺试验试件，并建立基于试验数据校准的全桥精细化板壳-实体有限元模型，计算得跨中截面横向应力结果如图18所示，其最大接缝界面21上缘拉应力为0.45MPa，与本发明的设计方法计算所得的σ_b与接近，进一步证明了本发明方法是足够精确且偏安全的。

最后，针对本实施例中的不同桥型构造，比较其预制主梁1的最大横向分布系数{m_n}(取1～3条车道荷载下的包络值)如图19，可见采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的横向分布系数与40cm实心板基本一致，说明实心桥面板设置孔洞后并未显著改变其传力性能；而采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥相比常规T梁桥的最外梁的横向分布系数显著减小，次外梁则基本相当，表明其相比常规T梁桥具有更好的纵向受力性能。如图22和图23所示，为验证上述免中隔板T梁桥湿接缝2处的抗裂效果和悬挑板121、垫板122的受力性能，制作了其足尺节段试验试件并进行静力加载，并与常规T梁桥的足尺节段试件试验进行了对比；静力加载过程中常规T梁桥加载至87.5kN时接缝界面21即出现了裂缝，而免中隔板T梁桥加载至破坏荷载335.2kN时接缝界面21仍未出现裂缝，由此可见免中隔板T梁桥湿接缝2处的抗裂性能远高于常规T梁桥，且其悬挑板121和垫板122的联合受力性能也是足够安全可靠的。

在该实施例中，图20是常规T梁桥的缩尺试验试件照片，在该实施例中采用图20中所示的缩尺试验试件对有中隔板31的常规T梁桥的全桥精细化板壳-实体有限元模型进行校准，以对比并验证无中隔板31情况下常规T梁桥的接缝界面21易开裂的原因。

图21是实施例C中采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的缩尺试验试件照片，在该实施例中采用图21中所示的缩尺试验试件对免中隔板T梁桥进行试验，基于试验数据校准采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的全桥精细化板壳-实体有限元模型，并计算得到其跨中截面处接缝界面21上缘的最大拉应力，再与本发明的设计方法所得的σ_b比较以验证本发明设计方法的精确性和安全性。

图22是实施例C中采用蜂窝式桥面板的免中隔板T梁桥的足尺节段试件照片，图23是实施例C中常规T梁桥的足尺节段试件照片，对比图22和图23的足尺节段试件静力加载试验数据可知，免中隔板T梁桥的蜂窝式桥面板接缝处的抗裂性能远高于常规T梁桥的20cm厚实心桥面板，且悬挑板121和垫板122的联合受力性能安全可靠。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥包括预制主梁、湿接缝、墩顶横梁和下部结构；相邻的所述预制主梁通过所述湿接缝连接，所述墩顶横梁设置于所述预制主梁的下方，所述墩顶横梁设置于所述下部结构的上方；

所述预制主梁包括腹板和混凝土桥面板，相邻的所述混凝土桥面板通过所述湿接缝连接，所述混凝土桥面板与所述湿接缝的接触面为接缝界面，所述腹板与所述混凝土桥面板一体成型；

基于所述免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块的梁桥，所述梁桥的设计方法包括以下步骤：

S1、预制主梁的初始结构参数设计：根据已建梁桥结构尺寸的统计资料，假设所述预制主梁的截面形式、最大跨径L、截面惯性矩I；假设所述混凝土桥面板于所述接缝界面处的厚度为T ₁、所述混凝土桥面板于所述腹板处的厚度为T ₂，假设所述梁桥的横桥向布设所述预制主梁的片数为J；将所述腹板按横桥向从左至右依次编号为1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#，位于所述梁桥的横桥向两端的所述腹板的中心线之间的横桥向距离为D；

S2、混凝土桥面板的间接横向应力计算：根据实际支承情况，将荷载设置于所述梁桥的横桥向最靠外侧处，计算所述预制主梁的非匀变下挠{△ _n }，{△ _n }={△₁,△₂,△₃,…,△ _N-1,△ _N }，△₁、△₂、△₃、…、△ _N-1、△ _N 分别为第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号所述腹板的竖向挠度；沿所述梁桥的纵向取纵向长度为a ₀的一节段，将所述节段的所述腹板底部均假定为竖向刚性支承，对第1#、2#、3#、…、(N-1)#、N#号所述腹板的底部一一对应施加△₁、△₂、△₃、…、△ _N-1、△ _N 的强制位移，按σ _b1=M _b1/W _b计算获得此时的所述混凝土桥面板的顶面横桥向的间接横向应力σ _b1；

对于纵向宽为a ₀的所述混凝土桥面板的截面，所述W _b为所述混凝土桥面板的截面的截面模量，所述M _b1为所述混凝土桥面板的截面的间接横向弯矩；所述M _b1=M _b1max d _y /(D/2)，d _y 为所述混凝土桥面板的截面距最左侧所述腹板的中心线的横桥向距离；M _b1max=E _c I _bmax/R _eq，I _bmax=a ₀·[max(T ₁,T ₂)]³/12，E _c为所述混凝土桥面板的弹性模量，R _eq为在△₁、△₂、△₃、…、△ _N-1、△ _N 的强制位移作用下的所述混凝土桥面板等效曲率半径；R _eq=(D/2)²/(2△_g)，△_g为相对拱度；当N为奇数时△_g=△_(N+1)/2-(△₁+△ _N )/2，当N为偶数时△_g=(△ _N/2+△ _N/2+1)/2-(△₁+△ _N )/2；

S3、混凝土桥面板的直接横向应力计算：假定所述腹板的底部均为竖向刚性支承，将荷载设置于所述梁桥的横桥向最靠外侧处，计算所述混凝土桥面板顶面的直接横向应力σ _b2；

S4、混凝土桥面板的抗裂验算：所述混凝土桥面板顶面的最不利横向应力σ _b按间接横向应力σ _b1与直接横向应力σ _b2的叠加计算，即σ _b=σ _b1+σ _b2；

若接缝界面处的σ _b≥f _tjp，f _tjp为接缝界面处的疲劳抗拉强度，则转S5步骤；

若接缝界面处的σ _b＜f _tjp，则转S6步骤；

S5、增大T ₁和/或T ₂和/或J和/或I和/或减小L，重新转至S2步骤，再次进行所述混凝土桥面板的抗裂验算；

S6、按常规方法完成剩余设计：按常规的影响线方式施加多车道、多车辆活载及其它设计荷载，根据桥梁设计荷载组合下的最不利全桥内力状态和常规结构设计方法，确定所述预制主梁中钢筋和钢束的配置以完成所述梁桥设计。

2.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，S2中设置的所述荷载在规范要求的范围内按所述梁桥的横桥向最靠左侧设置，S3中设置的所述荷载在规范要求的范围内按所述梁桥的横桥向最靠左侧设置。

3.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，步骤S2中所述非匀变下挠{△ _n }={m _n }w，w为假设所述梁桥的其中1片所述预制主梁单独承受步骤S2中所述荷载时产生的竖向挠度；{m _n }为按S2加载时所有所述预制主梁的荷载横向分布系数集合，{m _n }按刚接板法计算，刚接板法中纵向单位宽度桥面板的等效惯性矩I _beq=F(D/(N-1))³/(48E _c w _eq)，E _c为所述混凝土桥面板的弹性模量，F为单位力，w _eq为等效柔度；

w _eq的计算方法：将1、2号所述腹板的中心线之间的所述混凝土桥面板假定为支承在所述腹板处的简支梁，在简支梁跨中施加F时按常规结构力学方法或有限元建模计算所得的跨中竖向挠度为w _eq。

4.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，步骤S2中所述非匀变下挠{△ _n }能够根据常规的Hambly梁格法建立全桥有限元模型，模型中虚拟横梁的宽度为所述混凝土桥面板的纵桥向的实际工作宽度a，a=max{(a ₁+2h _p)+D/(N-1)/3, 2D/(N-1)/3}，a ₁为车辆荷载的最重车轮的纵桥向着地尺寸，h _p为所述混凝土桥面板上方的调平层和铺装层的总厚度；将单个汽车或列车的荷载按最靠左侧设置以计算所述预制主梁的非匀变下挠{△ _n }。

5.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述梁桥的纵向跨中处取纵向宽为a ₀的节段，所述节段中所述腹板的底部均假定为竖向刚性支承，将单个车辆或列车荷载的最重轴按所述节段的最靠左侧设置，根据常规结构力学方法或有限元建模计算所述节段的各截面处的横桥向上缘应力σ _b22；

步骤S3中各截面处的σ _b2=σ _b22 a ₀/a _n ，当截面位于第n#号所述腹板与第(n+1)#号所述腹板之间时a _n =min{(a ₁+2h _p)+D/(N-1)/3，2D/(N-1)/3}+(n-1)D/(N-1)/3，否则a _n =(a ₁+2h _p)+2d _c，a ₁为车辆载荷最重车轮的纵桥向着地尺寸，h _p为所述混凝土桥面板上方的调平层和铺装层的总厚度，d _c为车辆载荷最左侧车轮着地尺寸的最左缘距最左侧腹板中心线的距离。

6.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，S4步骤中仅计算所述混凝土桥面板的纵桥向最大跨径处的跨中位置的σ _b，且仅对距最左侧腹板中心线距离为d处的所述接缝界面进行抗裂验算；

当J为奇数时，d为横桥向最左侧所述腹板的中心线至第(J+1)/2片所述预制主梁的左侧接缝界面的距离；当J为偶数时，d为横桥向最左侧所述腹板的中心线至第J/2片所述预制主梁的右侧接缝界面的距离。

7.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，S4中所述的f _tjp=γ _j γ _p·min(f _ty, f _tj)，f _ty为所述预制主梁的混凝土抗拉强度设计值，f _tj为所述湿接缝的混凝土抗拉强度设计值，γ _j为所述接缝界面处的混凝土抗拉强度修正系数，γ _p为混凝土疲劳受拉强度修正系数。

8.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述预制主梁的横桥向端部设置有悬挑板，相邻的所述预制主梁之间的所述悬挑板的横桥向净距不超过60cm，所述悬挑板的上方设有垫板，所述垫板与所述湿接缝连接以形成整体共同受力。

9.根据权利要求1所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述预制主梁还包括负弯矩束和锚固槽口；所述预制主梁在纵桥向方向上不少于2片，纵桥向相邻的所述预制主梁之间通过所述负弯矩束连接，且min(T ₁,T ₂)≥20cm，所述混凝土桥面板上预设有所述锚固槽口，所述负弯矩束锚固于所述锚固槽口内。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述预制主梁还包括桥面板横肋，所述混凝土桥面板在纵桥向和横桥向方向上均设置有均匀间隔分布的桥面板孔洞，纵向相邻的所述桥面板孔洞之间均设置有所述桥面板横肋，所述桥面板横肋上设置有沿横桥向间隔布置的抗剪钢筋。

11.根据权利要求1-9任意一项所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述预制主梁还包括闭口的箱形断面结构，所述腹板的底部设置有底板，所述底板、腹板和混凝土桥面板形成所述闭口的箱形断面结构，所述混凝土桥面板的横桥向端部设有端部加厚部，所述端部加厚部连接所述湿接缝。

12.根据权利要求11所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述混凝土桥面板的横桥向端部设置有端部斜面，所述端部加厚部包括加厚部斜面和加厚部平面，所述加厚部斜面与所述湿接缝连接，所述加厚部斜面斜率不大于1.00，且T ₁>T ₂。

13.根据权利要求1-9任意一项所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述腹板底部设置有底板，所述混凝土桥面板的横桥向端部设置有端部加厚部，所述腹板和所述端部加厚部之间设置有桥面板横肋，所述桥面板横肋位于所述混凝土桥面板下方且沿所述混凝土桥面板纵向间隔布置。

14.根据权利要求13所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述混凝土桥面板连接所述桥面板横肋，所述混凝土桥面板于所述接缝界面处的厚度T ₁包括此处的所述混凝土桥面板的截面厚度和所述桥面板横肋的截面厚度，所述T ₁≥30cm。

15.根据权利要求1-9任意一项所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述腹板包括钢结构，所述腹板的侧面设有沿所述梁桥的纵桥向间隔布置的腹板竖肋，所述腹板竖肋的顶端连接所述混凝土桥面板。

16.根据权利要求15所述的免中隔板、免吊模、免负弯矩齿块梁桥的设计方法，其特征在于，所述预制主梁还包括桥面板横肋，所述混凝土桥面板的横桥向端部设有端部加厚部，所述桥面板横肋设置于所述腹板和所述端部加厚部之间，所述腹板竖肋与所述桥面板横肋的纵桥向位置相同以抵抗所述桥面板横肋传递的横向变形。