先简支后连续桥梁的设计要点与施工技术

文/黎建林、陈希胜

1 前言

随着桥梁工程建设的持续推进，代表高效以及便捷的先简支后连续梁桥的设计受到了广泛关注。此类操作方式最早出现在20 世纪的80年代中期，且在当时获得了较为广泛且高效的应用。而今在交通量不断增加以及减少桥上伸缩缝的现实需求下，以下两类梁桥结构受到了广泛应用。一种是伸缩缝最大间距为100m 左右且桥面连续的简支梁桥，另一种则是伸缩缝间距最大可达500m 的先简支后连续的梁桥[1]。这样的结构形式，出现的缩缝较之以往更少，且达到的稳定性更高。在连续梁桥中，先简支后连续梁桥不管是在造价还是整体性能上都有显著表现，且质量上也有着切实的保障。因支点区域使用的是现浇湿接缝技术，因此底面坡度以及坡桥等的构造操作会更为便捷，且能更为高效地达到其所规定的要求。

2 先简支后连续梁桥分类

对于此类梁桥来说，主要有两种分类，其一是跨中为预应力和支点为普通混凝土构造的形式。这样的结构顶面配置的是普通规格的钢筋，因这样的钢筋量布置较多且比较密集，因此开展的焊接施工量较大，相应的焊缝的质量无法得到切实的保障，且极易出现混凝土的开裂和钢筋的锈蚀等不良情况[2]。但施工便捷，则是大多数选用其具体应用的重要原因。其二则是跨中和支点皆是预应力混凝土构造的A 类构件连续梁桥，因其吸取了钢筋混凝土结构的优势，不仅结构的不同部位配置有适量的非预应力钢筋，以防范裂缝等不良情况的出现，而且其对于混凝土裂缝以及反拱也有切实的控制。预应力度的选择应该极为科学且适应具体的操作环境。正是由于这样的现实原因，这样的结构设计受到了广泛应用。

3 部分预应力先简支后连续梁桥设计

3.1 桥梁联长的确定及支座设计

对于先简支后连续的梁桥来说，其一联的长度往往是由以下因素决定：依照区域的地形状况以及桥梁总长进行科学分联，进而在此基础上确保结构受力的均衡和协调，同时还应保证结构形式的统一。

对于下部结构以及支座的设计，一联中间部位起着固定支座作用的桥墩间隔应设定一联总长的三分之一，且不要超过120m[3]。需要注意的是，其他的桥墩上应设置滑动支座，而伸缩端则应设置定向规格的滑动支座。

3.2 桥梁湿接缝宽度确定

对于湿接缝来说，确定其宽度应注意以下几点：其一，双排支座的连续梁桥，其宽度应大于缝内最粗纵向钢筋直径的40 倍；其二，单排支座连续梁桥条件下，相应的规格不仅要满足第一种条件，还应小于梁高。

3.3 截面形式及截面尺寸拟定

截面形式及梁高。通过选择使用等高度T 形截面的形式，梁体总高度可以达到2.00m，高跨比 H/L=1/15。横截面尺寸。桥面的宽度尺寸可以达到12.25m。因为通过使用应用简支转连续的施工方式，主梁需要在预制场地内进行制作之后再运输到施工现场，吊装到规定的位置上，所以此时的截面在设计中应该保证其具备较强的吊运能力，并且将桥制作结构成为五片T 梁组合截面的形式。其中，预制中梁部分的截面板宽度是190cm，腹板宽16cm，下马蹄宽40cm；预制边梁顶板宽195cm，腹板宽16cm，下马蹄宽40cm；预制主梁间采用 60cm 的湿接缝，然后能够有效地减轻主梁结构部分的自重。T 梁翼缘板部分的厚度尺寸主要是受到桥面承载车轮部分局部载荷方面，保证主梁受弯的条件下的上翼板抗压强度符合标准的要求，为了能够符合顶板负弯矩钢束达到要求，普通钢筋在设置以及载荷的影响之下，T 梁顶板取等厚度20cm。在设计中，还要避免存在应力集中的情况，并且使得脱模顺利进行，所以腹板与顶板连接的位置上需要布置47cm×6cm 的承脱。

3.4 横隔梁设置

主梁受到外部荷载的影响之下，会导致弯矩横向分布的情况，在该位置上进行横梁部分的设计应该达到均匀性的要求，否则就会导致一些位置上的主梁弯矩过大而影响整体的结构性能。为了能够避免质量缺陷，要做好跨中弯矩的考古内置，以更好的保证主梁设计方案达到要求，此时需要在跨中的位置上布置一条中横隔梁的结构部分；对于跨度尺寸比较大的位置上，还应该在其他位置上设置相对较多的横隔梁部件，以满足其使用的要求[4]。

结合本次桥梁的设计标准和实际情况，确定需要在桥跨中点、支点等位置上需要设置横隔梁的结构，其布置的间隔距离设定为4.8m。端部结构的恒量高度和主梁高度应该达到一致性的标准，厚度尺寸应该确定为上部22cm，下部 20cm；中横隔梁高度为 162cm，厚度为上部 16cm，下部 14cm。

3.5 主梁内力计算

3.5.1 单元划分。本次设计方案确定的过程中，主要是通过专业软件GQJS 做好结构部分的计算与分析。全桥单元划分的过程中，应该综合分析桥梁在具体的施工阶段。交通运营阶段中，截面具体的布置位置，要做好截面在单元节点位置上的控制，以保证结构的性能符合标准。本次设计主要采用的是简支转连续的桥梁结构形式，考虑到具体的施工要求，分析受力特点、预应力钢筋束的设计标准，将全桥划分为 99 个单元，100 个节点。

3.5.2 恒载内力计算。第一阶段是进行主梁结构部分的预制施工，在混凝土结构强度达到设计标准的要求之后进行张拉正弯矩区预应力钢束的施工，然后进行水泥浆液的压注施工，并且把各个跨度范围内的预制T 梁都安装到规定的位置上，就能够组合成为临时支座支承的简支结构形式；第二阶段是先浇筑第1、2 跨及第2、3 跨连续结构部分的接头位置混凝土施工，符合设计方案的要求强度标准后，再张拉负弯矩预应力钢束，然后是进行水泥浆液的压注作业，该步骤完成之后就能够形成五跨连续梁 (三大跨两小跨)；第三阶段的施工就是将整个桥梁项目的临时支座全部拆除，主梁需要直接支承在整个永久支座的结构上，就能够完成体系的转换，然后再组合成为横向接缝的形式，最终能够实现三跨连续梁部分的施工；第四阶段部分的施工主要任务就是防撞杆和桥面铺装结构施工。因为施工环节中发现恒载的形成是分段实现的，其主要包括：预制T 梁一期恒载集度 (g1)，成桥后 T 梁一期恒载集度(g1)、二期恒载集度(g2).

3.6 构造钢筋的注意事项

针对支点顶面0.22L 区域内防水混凝土内纵向的钢筋加密，应将其间距控制在5cm，同时还应关注防水层的设置。另外，起着防裂和抗剪的钢筋，其直径应控制在大于12mm。

4 先简支后连续桥梁结构施工工艺

4.1 先简支后连续桥梁施工流程

整个技术操作的流程比较复杂，但其精细度务必要高度关注。首先是T 梁预制邛架等的浇筑，接着是连续段和翼缘板的现浇施工，然后是构建连续梁体系，最后则是对该体系以及构造基础设施巩固和加强。

4.2 先简支后连续桥梁施工工艺

4.2.1 只有在预制箱梁混凝土强度达到既定的标准后，才可张拉预应力钢绞线。具体实施时应两端同时进行，以免出现弯曲等不良情况。不仅如此，张拉进行时还应测量钢绞线和孔道的摩擦系数，而且锚具的磨损以及设计张拉控制应力等也要确保精细，以确保在张拉力控制为主和伸长值控制为辅的条件下高效实施。

4.2.2 一般来看，箱梁现浇区域都是呈现为马蹄形式。之所以这样设置，为的是高效地达成现浇段与箱梁的结合，且有利于力的科学传递。而针对现浇段预留尺寸以及台阶样式的设置，则应与具体的施工条件以及要求相适应。

4.2.3 对于临时支座的设计和选材，应重点关注以下因素：临时支座的强度和刚度都应达标，且不会出现沉降以及繁琐施工等的不良情况。支座后续的拆除也应预先设计到位，以为具体高效的推进提供基础条件。架设梁板的过程中，其中涉及的临时支座沉降量等，可通过一定的试验以及梁板的安装标高等具体数据的参考具体确定。

4.2.4 永久性支座的设置应以不损坏支座表面为基础前提。具体实施之前，应采用空压机对接缝精细清理，以确保其内部的干净[5]。与此同时还应认真检查各个支座的平整度，以使其达到既定的标准。安装永久性支座的过程中，倘若纵坡大于1%，则应将其平置，并采取适当措施确保其平整度的达标。

4.2.5 连接现浇连续段的预埋钢筋时，所采用的焊接方式既可采用绑条焊，也可使用搭接焊。连接时，连续段现浇混凝土施工。通常情况下，现浇混凝土应与梁板混凝土的标号一致，同时还应在现浇接头混凝土中加入一定的微膨胀剂，以切实地防范裂缝的收缩和开裂，从而确保其应力的稳固。另外，永久支座与底模之间的缝隙中还应设置钢板以达到密封的效果，这样漏浆的情况就能得到有效地控制和防范。

4.2.6 所谓的负弯矩二次张拉，具体来说就是先简支后连续桥梁中针对梁板顶面预应力钢束的张拉。与简支梁桥不同的是，其所用的预应力钢束是高强度低松弛规格的钢绞线，具体的张拉是两侧同时进行，并是以一种由外侧向内侧的顺次有序实施。具体的实施是一根一根地进行，直到全部张拉完毕才算完成。另外需要注意的是，张拉进行完以后，就应尽快实施压浆施工。

5 先简支后连续桥梁施工质量控制

5.1 临时支座的设置

5.1.1 该环节的具体实施应以前期的测试为准，通过对砂箱的预压测试，以确定其在荷载条件下的平均沉降量。而后续的支座安装也会更为明确和精细，以切实地达到既定的设计效果。

5.1.2 支座垫石的高度应适当降低，同时还应预留出3cm 的混凝土梁靴高度。浇筑湿接头混凝土时，为了确保浇筑能够达到钢板的部位，一般会在支座上放置一块钢板，这样在混凝土梁靴的条件下具体的施工会更为高效。

5.2 后连续浇筑段施工质量控制

施工过程中涉及的新老混凝土的结合问题，应采用凿毛的方式对其高效处理，以确保结构的稳固。不仅如此，还应在现浇混凝土中加入一定的微膨胀剂，以确保其养护环节的稳定，从而有效防范可能出现的承载力下降以及应力不足的不良情况。一般情况下，微膨胀剂的量应控制在水泥用量的0.5%～1%。桥梁每出现浇连续接头混凝土的浇筑，务必要保障温度的适宜，且不可有较大的温差，以免对浇筑的质量造成不良影响，这点可通过选定浇筑时间具体防范。

5.3 主梁现浇接头与湿接缝施工的质量控制

接头混凝土的浇筑务必要按照既定的标准规范实施。对于主梁预制完成3 个月以内的情况，采用横向湿接缝浇筑比较适宜。模板以钢模板为主，同时还应达到较为适宜且符合施工效果的强度和刚度。混凝土的浇筑和振动，一般采用平板振捣器和插入棒共同完成比较可靠。另外应引起注意的是，针对湿接缝的浇筑，一般选在一天中最低温度时进行比较适宜，同时还应加强对其的养护，以免出现裂缝等不良情况。

6 结语

随着我国桥梁建设项目的不断增多，其中所用到的技术也在不断推陈出新。先简支后连续桥梁施工技术在当下的施工条件下可谓是获得了极为广泛的应用，而其优势也是得到了充分的体现。而随着工程施工状况的不断变化以及时代发展要求的不断增多，桥梁施工技术的提升和改进成为一个持续性的发展问题，相信在当下以及未来技术不断应用和探究的基础之上，我国的桥梁工程建设会变得更为科学高效。