简支转连续梁桥施工关键技术研究

刘 华

(山西远方路桥(集团)有限责任公司，山西 大同 037006)

0 前 言

为了兼顾行车安全性和造价经济性两大要素，在公路设计及施工实践中，对于中小跨径桥梁而言，普通钢筋混凝土梁桥和预应力钢筋混凝土梁桥成为首选的桥梁结构形式，因其结构简单、受力合理、造价低廉、便于工厂化批量预制，迎合了公路桥梁安全性和经济性两大要素，故受到了极其广泛的推广应用。但简支梁结构也存在不可避免的缺陷，由于梁体之间相互独立，成桥后只能借助大量的伸缩缝以满足桥面板的连续性，伸缩缝的大量出现不但影响了行车平顺性，由于车辆频繁颠簸引起的冲击荷载对主梁和伸缩缝结构造成了严重的疲劳破坏；经调查发现，服役5年以上的简支梁，其伸缩缝附近的桥面铺装系、桥面板及伸缩缝本身均出现了不同程度的破损，严重破坏了简支梁的整体性，缩短了简支梁的服役寿命。为了能够同时利用简支梁预制生产和装配式施工的便利性及连续梁受力合理性和行车平顺性两大优势，先简支后连续结构体系转变施工技术应运而生，目前已发展成为公路连续梁桥结构最常用的施工技术。

1 简支转连续梁结构基本概述

通过研究简支转连续梁结构的施工技术发展过程可知，目前已经非常成熟的湿接段预应力简支转连续梁施工技术并非是在短期内形成的。最早的简支转连续施工雏形只连接桥面铺装系，目的是为了减少伸缩缝的数量，提高行车的平顺性；随着工程技术的发展，连接部分逐步拓展至桥面板；直至简支梁全截面实现自身连续；最后，随着预应力技术的成熟，湿接段依靠预应力实现后连续，撤除临时支座后，真正实现了简支结构向连续结构的转变。以下就其中的两种具有代表性的连接形式进行概述。

1.1 桥面铺装系连接形式

早期的简支梁连接形式仅局限在桥面铺装层面，连接桥面铺装的目的就是为了减少伸缩缝数量，桥面铺装层连接的本质就是将原伸缩缝埋设位置填筑弹塑性材料。在工程实践中，可以将全部的连接处均填筑弹塑性材料，或者可根据工程实际情况，按比例选定几处填筑弹塑性材料，剩余位置埋设伸缩缝。在结构设计计算过程中，由于桥面铺装厚度相较于主梁高度占比极小，且填筑材料的刚度明显低于主梁混凝土刚度，因此，在截面刚度计算过程中可不考虑桥面系连接部分。图1为桥面铺装连接简图。

图1 桥面铺装连接简图

1.2 湿接段预应力连接形式

随着预应力技术的日臻成熟，在简支梁湿接段张拉预应力，将相互独立的简支梁节段连接成一个整体，实现简支向连续的结构体系转变。和传统的现浇连续梁结构相比，先简支后连续梁由于单跨跨径较小，通过墩顶预应力张拉后，墩顶负弯矩分担了一部分结构承载，单跨跨中正弯矩明显小于连续梁和同跨径的简支梁，且墩顶负弯矩也低于现浇连续梁结构，这无疑成为小跨径公路桥梁结构选型中适用性最广的桥型之一。此外，先简支后连续梁结构，在结构体系转换之前，除了布设临时支撑墩外，施工过程与简支梁完全一致，能够满足工厂化标准预制要求，现场直接吊装，极大地提高了施工作业效率和质量标准化程度；结构体系转变施工过程中，可在梁上直接张拉负弯矩区的预应力钢筋，不会对桥下净空产生影响，上部结构工厂化预制阶段，下部结构可同时进行，满足多线同步作业条件，工程性价比较高。从力学行为角度分析，简支梁正弯矩区域的预应力张拉先于结构体系转换，因此，在形成连续结构的过程中不用考虑二次力矩的影响，温度变化效应和基础不均匀沉降引起的次应力对结构整体影响微弱；简支转连续梁桥的整体性、截面刚度及荷载稳定性等方面与连续梁桥基本相同。图2为简支转预应力连续梁桥施工流程。

图2 简支转预应力连续梁桥施工流程

2 简支转连续梁结构部分施工关键技术

2.1 简支转连续梁结构湿接段预应力施工工艺

为了满足墩顶负弯矩区域的受力需求和连续梁结构预应力筋的总体布设形式，在墩顶负弯矩区预应力钢筋张拉施工之前，应先处理好相邻梁段端部肋板及翼缘外露的普通连接钢筋，不同直径的连接钢筋，选用的连接方式不同，半径低于10mm钢筋直接使用钢丝绑扎，直径大于10mm的钢筋，建议焊接连接，且有效焊缝长度不能小于钢筋公称直径的1.2～1.5倍。预应力钢筋波纹管外露部分应使用密封胶带妥善包裹，防止湿接段混凝土浇筑引起预应力孔道阻塞，影响后续负弯矩区预应力筋张拉施工。

以预应力T梁为例，负弯矩区预应力张拉应在湿接段混凝土强度达到设计标准的100%后，且浇筑龄期不低于7天时进行，为了判定混凝土设计强度是否达到标准，浇筑湿接段同时应浇筑6块标准抗压试件，分批次进行轴心抗压试验，定量判定强度指标。负弯矩段预应力张拉采用力和位移双控模式，任何一个指标达到设计限值后，另一指标与设计指标的偏差值不大于5%，则可认定张拉有效，张拉控制应力应介于控制力的0.7～0.75倍，预应力张拉应分阶段进行，且各阶段张拉完成后应进行必要的质量检测。表4为分阶段预应力张拉控制表。

2.2 T型梁横隔梁及湿接段施工工艺

对于简支T梁转预应力连续梁结构而言，为了提高未来连续结构体系的横向刚度和整体性，应按照一定间距布置T梁横隔梁，主要功能是提高连续T梁的横向联系和主梁横向刚度；横隔板梁采用支模现浇施工法，横隔梁竖向模板应均匀对称地布置三道支撑木方，保证模板强度和刚度，防止混凝土振捣过程中出现模板失稳和漏浆病害，横隔梁主筋公称直径不能小于主梁构造钢筋公称直径，钢筋骨架采用钢丝绑扎，混凝土浇筑之前，应使用高压吹风机彻底清理模板表面及模板内的杂质。湿接段混凝土浇筑应整体进行，以尽量减少新老混凝土接缝数量，提高混凝土结构的整体性和浇筑质量；湿接缝浇筑模板边缘应与主梁边缘齐平，在交界处使用密封止水带缠绕，防止应浇筑及振捣作用引起混凝土渗漏，湿接段浇筑宜选用小塌落度混凝土材料，为了提高湿接段和原主梁的衔接性，应提前对主梁梁端翼缘混凝土打磨并润湿，混凝土浇筑应一次性连续完成；此外，湿接段浇筑施工应避开高温时段，防止温度过高引发严重的混凝土干缩病害，从而影响湿接段和原梁之间的贴合性。

表4 分阶段预应力张拉控制表

3 总 结

基于本文研究成果可知，简支转连续梁结构体系应继续在公路工程桥梁施工项目中广泛推广；作为工程技术人员，必须明确简支转连续结构的体系转换过程和原理，掌握转体施工过程中涉及到的关键环节和工艺，为做好施工质量控制工作奠定基础。

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