先简支后结构连续梁桥施工技术研究

宋泽湘

(沅陵县公路管理站)

1 先简支后结构连续梁桥施工工艺流程

先简支后连续桥的梁板为后张法预应力混凝土梁,场地集中预制,在桥上进行体系转换,吊装时先采用临时支座(对于双支座情况,即为永久支座),按简支安装就位后,在连续墩上预置永久支座(对于双支座情况,无次工序),现浇接头混凝土、张拉克服负弯矩的预应力束,将体系转换为连续梁,最后浇筑铰接缝混凝土和桥面铺装层混凝土,完成桥梁施工。

2 施工准备

简支连续梁桥通过将简支梁在墩顶实施结构连续或墩梁固结而成,所以,简支梁体是基础、墩顶结构连续、墩梁固结(刚构)或桥面连续构造是关键,施工必须高度重视。强化施工设计,明确施工工序,制定精细化的施工方案,实行首件(试制)制。

3 梁预制与安装

预制台座稳定性好,顶面光滑,易于脱模。严格按照设计图纸,制作强度、刚度、稳定性均满足精品预制梁需要的模板系统,同时,模板必须能根据预制梁顶横坡、锚固齿板等需要具有可调整功能。从控制混凝土原材料、配比、几何尺寸、一期预应力体系建立精度、养护等方面入手,采取行之有效的措施,确保预制梁预拱度符合设计要求。临时支座必须满足强度、刚度、稳定性要求。建议采用沙筒等方便拆除结构形式。注意事先设置的永久支座的安装精度和稳定性保持。

4 墩顶湿接头浇筑

混凝土需作专门配比,保证高强度、低收缩、高韧性的设计要求。对于简支结构连续梁桥,墩顶湿接头混凝土浇筑前,T梁端面、T梁端横隔板以及端横隔板靠墩侧面以外的 T梁肋侧面应按要求做凿毛,或刷净水泥浆,或刷专用粘接剂等增加新老混凝土连接性能的处理。对于简支刚构连续梁桥,墩顶湿接头混凝土浇筑前,T梁端面、T梁端横隔板、端横隔板靠墩侧面以外的T梁肋侧面以及桥墩盖梁顶面应按要求做凿毛,或刷净水泥浆,或刷专用粘接剂等增加新老混凝土连接性能的处理。墩顶湿接头浇筑应严格按设计要求执行。

5 二次预应力体系建立

按照设计要求,严格控制预制梁中预应力管道、锚固齿板的几何精度。采用专门的塑料波纹管,确保预应力管道畅通。在二次预应力施工前,必须对预应力管道,特别是管口借助衬管等实施特别保护。二次预应力张拉时混凝土强度必须满足设计要求,张拉时间、顺序应符合设计规定。简支刚构连续梁桥墩梁固接用竖向预应力预埋在桥墩盖梁中,在墩梁固接构造混凝土浇筑前,应对竖向预应力筋作特别保护。应有专门的管道压浆配方,采用真空压浆。

6 临时支座、永久支座的安装

对于搁置空心板梁的临时支座,其强度和刚度必须保证在梁板架设过程中不破损,基本无沉降量,可采用四周硬木板条用拉杆细栓箍紧方箱装砂层办法处理,搁置T梁的临时支座可用将钢管截成筒状侧边钻孔临时阀门封闭灌装砂层的办法,高度可比永久支座略高 3～5mm,以便体系转换时最后拆除;在浇筑湿接头混凝土前,应对永久性橡胶支座表面进行保护(塑料膜或薄钢板覆盖),其接缝处残渣、杂质可用空压机清除干净,并仔细检查各支座放置的平整度。先简支后连续桥支座在伸缩缝处和连续墩处不同,伸缩缝处采用GJZF4或 GYZF4支座,连续墩处采用 GJZ或 GYZ支座,在连续墩处支座下设一定高度的支座垫石,GJZF4及 GYZF4支座不允许倾斜安装,对于永久橡胶支座安装时,当纵坡≥1%时,需采取措施使支座平置,当有纵坡时必须采用梁底预埋钢垫板调平后再放置支座。

7 结构体系(支座)转换

在满足强度、刚度、稳定性及拆除方便的要求下,对临时支座(对于单支座简支连续梁桥)要求的时间、顺序进行结构体系(支座)转换。

8 新老混凝土连接面处理

湿接头部位新老混凝土接合最易成为结构的薄弱环节,新老混凝土强度必须达到一致连成整体,所以湿接头部位老混凝土去皮相当重要。新老混凝土连接面处理,有试验资料表明,新老混凝土连接面的抗拉强度与施工时的处理方法有关,经凿毛处理的新老混凝土面的弯曲抗拉强度(40#混凝土)为1.25MPa。所以,对现浇接头部位的梁顶面应去皮处理,对有周边接触面的(如空心板铰缝)也应在预制场内凿毛洗净,以减少高空作业并保证新老混凝土粘接质量。同时由于该部位钢筋、波纹管较密集,湿接头混凝土一般用小石子混凝土分层浇筑,层层仔细振捣。

梁板预制时湿接头预埋钢筋位置一定要准确,板端钢筋预留长度要一致,避免当梁板全部安装完毕后处理接头钢筋造成的操作环境差、工人劳动强度大而无法保证接头钢筋连接质量情况出现。

梁体上老混凝土的去皮凿毛工作必须提前进行,当预制的梁板刚拆模后即开始施作,除对梁板端部接头老混凝土凿毛外,还必须重视铰缝混凝土和梁上部负弯矩区梁顶凿毛,避免梁板全部安装完毕,钢筋接头接好后再做此道工序,费时、费工,残渣、杂质飞落湿接头缝隙内,用高压风或高压水枪均无法彻底清除,影响湿接头混凝土浇筑质量,给今后桥梁运营安全带来隐患。

9 结构性现浇层与梁端湿接头浇筑顺序

先简支后结构连续梁桥靠梁端湿接头和墩顶连续段预应力筋来实现体系转换。墩顶连续段预应力筋一方面为结构性现浇层提供预压应力,另一方面为桥梁提供支点正弯矩,以抵抗桥梁运营时的支点负弯矩,结构性现浇层与梁端湿接头的施工顺序、施工时间间隔,对桥梁受力状态产生比较大的影响。因此,选择合理的施工顺序,可令桥梁成桥时得到更好的受力状态。

第 1种浇筑方式:先浇筑一部分结构性现浇,再浇筑梁端湿接头和剩余结构性现浇层、张拉墩顶连续段预应力筋。

第 2种浇筑方式:先浇筑湿接头和一部分结构性现浇层,并张拉墩顶连续段预应力筋;再浇筑剩余结构性现浇层。

对于先简支后连续结构体系来说,后连续湿接头的浇筑是一个十分重要的工序。毕竟“后连续”的准确含义通常是指通过预应力实现端部后浇的混凝土储存一部分的弹性压缩,以此来低抗二期恒载和活载引起的支座处桥面板的负弯矩,从而达到连续梁的效果。由于该种结构体系不但有着纵向的预应力连续问题,还存在着同跨梁的不同预制梁之间的横向连接问题,即梁间的浇筑连接。对于目前国内的桥梁设计而言。

我们认为,由于后连续端的浇筑方式不同,因而对后连续预应力张拉的效果势必存在着一定的影响。在方法 1中,由于是先进行的端部完全浇筑,独立性较强,即横向相邻的两块梁是分离的,此时的后连续预应力筋的张拉对相邻的其他梁影响较小。但就目前的先简支梁后连续结构体系的施工而言,由于考虑到在钢筋稠密、操作空间受到极大限制、相邻两片梁的端部之间很小的距离之间立模的实际困难、大多数的施工单位仍倾向于采用第一种方法。这就带来一个问题,在浇筑方式 2中,由于先一次性将梁进行横向连接,然后在端部进行完全浇筑,单个梁在横向上的独立性较弱,基本连接成一体了。也就是说,此时预应力筋的张拉已经对横桥向的其他同跨梁产生了一定的作用,这一点是十分明确的,在设计中也体现了这一点。

在施工过程中,两种方式的施工难度基本相同(如端部立模困难度、操作空间受到的限制度等),在施工过程中,我们建议采用第 1种浇筑方案;同时不管是用第一种还是第二种方案时,应该采用两组预应力张拉人员,从两边梁依次向中间张拉,以最大限度的保证后连续效果。

10 结构性桥面铺装和非结构性桥面铺装垫层施工

注意按照设计要求进行梁顶剪力钢筋的预埋,特别是 T梁翼板现浇带上的预埋。通过预制梁的试制,必要适当调整剪力钢筋的伸出长度,适应剪力钢筋与钢筋网之间的连接,避免剪力钢筋的失效。结构性桥面铺装和非结构性桥面铺装垫层混凝土浇筑后的基岩效应明显,容易出现收缩裂缝,应在规定的时间(或预制梁龄期)进行施工,同时,应对裸梁顶面应按要求做凿毛,或刷净水泥浆,或刷专用粘接剂等增加新老混凝土连接性能的处理。在施工时采用专门的大面薄型混凝土的养护措施。

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[3] 姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996.

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