簡支轉連續梁橋施工關鍵技術研究

劉 華

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西 大同 037006)

0 前 言

為了兼顧行車安全性和造價經濟性兩大要素，在公路設計及施工實踐中，對于中小跨徑橋梁而言，普通鋼筋混凝土梁橋和預應力鋼筋混凝土梁橋成為首選的橋梁結構形式，因其結構簡單、受力合理、造價低廉、便于工廠化批量預制，迎合了公路橋梁安全性和經濟性兩大要素，故受到了極其廣泛的推廣應用。但簡支梁結構也存在不可避免的缺陷，由于梁體之間相互獨立，成橋后只能借助大量的伸縮縫以滿足橋面板的連續性，伸縮縫的大量出現不但影響了行車平順性，由于車輛頻繁顛簸引起的沖擊荷載對主梁和伸縮縫結構造成了嚴重的疲勞破壞；經調查發現，服役5年以上的簡支梁，其伸縮縫附近的橋面鋪裝系、橋面板及伸縮縫本身均出現了不同程度的破損，嚴重破壞了簡支梁的整體性，縮短了簡支梁的服役壽命。為了能夠同時利用簡支梁預制生產和裝配式施工的便利性及連續梁受力合理性和行車平順性兩大優勢，先簡支后連續結構體系轉變施工技術應運而生，目前已發展成為公路連續梁橋結構最常用的施工技術。

1 簡支轉連續梁結構基本概述

通過研究簡支轉連續梁結構的施工技術發展過程可知，目前已經非常成熟的濕接段預應力簡支轉連續梁施工技術并非是在短期內形成的。最早的簡支轉連續施工雛形只連接橋面鋪裝系，目的是為了減少伸縮縫的數量，提高行車的平順性；隨著工程技術的發展，連接部分逐步拓展至橋面板；直至簡支梁全截面實現自身連續；最后，隨著預應力技術的成熟，濕接段依靠預應力實現后連續，撤除臨時支座后，真正實現了簡支結構向連續結構的轉變。以下就其中的兩種具有代表性的連接形式進行概述。

1.1 橋面鋪裝系連接形式

早期的簡支梁連接形式僅局限在橋面鋪裝層面，連接橋面鋪裝的目的就是為了減少伸縮縫數量，橋面鋪裝層連接的本質就是將原伸縮縫埋設位置填筑彈塑性材料。在工程實踐中，可以將全部的連接處均填筑彈塑性材料，或者可根據工程實際情況，按比例選定幾處填筑彈塑性材料，剩余位置埋設伸縮縫。在結構設計計算過程中，由于橋面鋪裝厚度相較于主梁高度占比極小，且填筑材料的剛度明顯低于主梁混凝土剛度，因此，在截面剛度計算過程中可不考慮橋面系連接部分。圖1為橋面鋪裝連接簡圖。

圖1 橋面鋪裝連接簡圖

1.2 濕接段預應力連接形式

隨著預應力技術的日臻成熟，在簡支梁濕接段張拉預應力，將相互獨立的簡支梁節段連接成一個整體，實現簡支向連續的結構體系轉變。和傳統的現澆連續梁結構相比，先簡支后連續梁由于單跨跨徑較小，通過墩頂預應力張拉后，墩頂負彎矩分擔了一部分結構承載，單跨跨中正彎矩明顯小于連續梁和同跨徑的簡支梁，且墩頂負彎矩也低于現澆連續梁結構，這無疑成為小跨徑公路橋梁結構選型中適用性最廣的橋型之一。此外，先簡支后連續梁結構，在結構體系轉換之前，除了布設臨時支撐墩外，施工過程與簡支梁完全一致，能夠滿足工廠化標準預制要求，現場直接吊裝，極大地提高了施工作業效率和質量標準化程度；結構體系轉變施工過程中，可在梁上直接張拉負彎矩區的預應力鋼筋，不會對橋下凈空產生影響，上部結構工廠化預制階段，下部結構可同時進行，滿足多線同步作業條件，工程性價比較高。從力學行為角度分析，簡支梁正彎矩區域的預應力張拉先于結構體系轉換，因此，在形成連續結構的過程中不用考慮二次力矩的影響，溫度變化效應和基礎不均勻沉降引起的次應力對結構整體影響微弱；簡支轉連續梁橋的整體性、截面剛度及荷載穩定性等方面與連續梁橋基本相同。圖2為簡支轉預應力連續梁橋施工流程。

圖2 簡支轉預應力連續梁橋施工流程

2 簡支轉連續梁結構部分施工關鍵技術

2.1 簡支轉連續梁結構濕接段預應力施工工藝

為了滿足墩頂負彎矩區域的受力需求和連續梁結構預應力筋的總體布設形式，在墩頂負彎矩區預應力鋼筋張拉施工之前，應先處理好相鄰梁段端部肋板及翼緣外露的普通連接鋼筋，不同直徑的連接鋼筋，選用的連接方式不同，半徑低于10mm鋼筋直接使用鋼絲綁扎，直徑大于10mm的鋼筋，建議焊接連接，且有效焊縫長度不能小于鋼筋公稱直徑的1.2～1.5倍。預應力鋼筋波紋管外露部分應使用密封膠帶妥善包裹，防止濕接段混凝土澆筑引起預應力孔道阻塞，影響后續負彎矩區預應力筋張拉施工。

以預應力T梁為例，負彎矩區預應力張拉應在濕接段混凝土強度達到設計標準的100%后，且澆筑齡期不低于7天時進行，為了判定混凝土設計強度是否達到標準，澆筑濕接段同時應澆筑6塊標準抗壓試件，分批次進行軸心抗壓試驗，定量判定強度指標。負彎矩段預應力張拉采用力和位移雙控模式，任何一個指標達到設計限值后，另一指標與設計指標的偏差值不大于5%，則可認定張拉有效，張拉控制應力應介于控制力的0.7～0.75倍，預應力張拉應分階段進行，且各階段張拉完成后應進行必要的質量檢測。表4為分階段預應力張拉控制表。

2.2 T型梁橫隔梁及濕接段施工工藝

對于簡支T梁轉預應力連續梁結構而言，為了提高未來連續結構體系的橫向剛度和整體性，應按照一定間距布置T梁橫隔梁，主要功能是提高連續T梁的橫向聯系和主梁橫向剛度；橫隔板梁采用支模現澆施工法，橫隔梁豎向模板應均勻對稱地布置三道支撐木方，保證模板強度和剛度，防止混凝土振搗過程中出現模板失穩和漏漿病害，橫隔梁主筋公稱直徑不能小于主梁構造鋼筋公稱直徑，鋼筋骨架采用鋼絲綁扎，混凝土澆筑之前，應使用高壓吹風機徹底清理模板表面及模板內的雜質。濕接段混凝土澆筑應整體進行，以盡量減少新老混凝土接縫數量，提高混凝土結構的整體性和澆筑質量；濕接縫澆筑模板邊緣應與主梁邊緣齊平，在交界處使用密封止水帶纏繞，防止應澆筑及振搗作用引起混凝土滲漏，濕接段澆筑宜選用小塌落度混凝土材料，為了提高濕接段和原主梁的銜接性，應提前對主梁梁端翼緣混凝土打磨并潤濕，混凝土澆筑應一次性連續完成；此外，濕接段澆筑施工應避開高溫時段，防止溫度過高引發嚴重的混凝土干縮病害，從而影響濕接段和原梁之間的貼合性。

表4 分階段預應力張拉控制表

3 總 結

基于本文研究成果可知，簡支轉連續梁結構體系應繼續在公路工程橋梁施工項目中廣泛推廣；作為工程技術人員，必須明確簡支轉連續結構的體系轉換過程和原理，掌握轉體施工過程中涉及到的關鍵環節和工藝，為做好施工質量控制工作奠定基礎。

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