谈先简支后连续桥梁施工技术

谈先简支后连续桥梁施工技术

摘要：简单阐述了简支变连续的施工方法的产生与发展，说明了此种施工方法的优势。说明了简支变连续施工方法的施工顺序，并着重说明了在施工过程中应注意的事项。最后阐述了关于此种施工方法的施工质量控制。

关键词：施工技术；简支变连续；体系转换；

前言

近二十年来，我国高等级公路快速发展。高等级公路对行车的高速、平稳、舒适性要求极高，这也就对桥梁结构提出了更高的要求。在过去由于各种因素的制约简支梁桥在公路桥梁建设中广泛被运用。但是简支梁桥存在很多无法改变的缺陷，限制了其在高等级公路中的使用。其中主要是因为当车辆高速通过伸缩缝位置时会发生跳车现象，影响行车的舒适性。面对这类问题前人想了很多办法来解决，其中的主要方法就是在施工中用桥面连续的方法对伸缩缝做一些处理。但是随着公路等级的提高道路的设计时速变的越来越大，当行车速度较高时，经过一段时间后，桥面连续位置会发生开裂，这同样会影响行车的舒适性。此外，基础的不均匀沉降也会使桥面连续位置会发生拉裂和脆断。

由调查表明，对于地震多发区，梁桥的破坏主要是因为整体性不好而导致落梁等破坏。由于简支梁桥的整体性比较差，就极大限制了简支梁桥在有地震设防要求的地区的推广使用。为了满足车辆行驶的舒适性要求，也为了满足抗震设防的要求，连续梁桥无疑比简支梁桥更有优势。当代连续梁桥的型式主要包括整体现浇连续梁桥、顶推法施工的连续梁桥和先简支后连续梁桥。相比而言，前两种施工速度慢、造价高，只在一些特殊情况下使用；而先简支后连续梁桥因其造价低、施工速度快等原因，而应用广泛。

1 先简支后连续结构体系的产生和发展

1.1 简支梁桥面连续阶段

如前言中所述，简支梁桥由于伸缩缝的存在严重影响了行车的舒适性。为了解决该问题出现了多种形式的桥面连续简支梁桥。简支梁桥在桥面连续后减少或消除了连续跨内的

伸缩缝，获得了较长的连续桥面；而在垂直力的作用下，各跨仍然保持简支梁受力的基本特征，桥面连续部位近似于一种不完全铰的作用。根据连续部位的受力特征不同，可将之分为刚接的桥面连续板和铰接的桥面连续板（见图1）及拉杆式桥面连续板（见图2）。但是这并没有从根本上解决这一问题。

图 1 前面连续板的两种形式图 2 拉杆式连续桥面

1.2 恒载简支、活载连续、体系不转换阶段

为了更好地解决简支梁桥行车舒适性的问题，出现了“恒载简支、活载连续、支点不转换的连续梁”设想。即完全按简支梁施工，安放两个支座，然后在桥墩顶处设置普通钢筋、后浇混凝土接头，待浇筑的混凝土达到强度后，结构体系就转化为连续梁体系（结构连续），其受力特点显然要比简支梁优越。

1.3 采用预应力实现结构连续技术的发展概况

为了从根本上解决桥面开裂问题，采用预应力实现结构连续显然是最佳的选择。日本、韩国、美国、加拿大及欧洲许多国家都出现了很多先简支后连续结构体系桥梁。国内约在20世纪80年代开始建造该类结构体系桥梁，90年代以后广为采用。

1.4 小结

先简支后连续结构体系在其历史发展中主要有5种类型，各自的优缺点见表 1。

表1 先简支后连续结构体系的类型、特点及适用范围

连续类型优点缺点适用范围

桥面连续设计简单，施工方便无法很好解决桥面开裂问题跨径＜16m 桥面板连续设计简单，施工方便无法很好解决桥面开裂问题跨径20-30m 结构连续能有效解决桥面开裂问题设计和施工复杂跨径20-30m 用负预应力使结构连续能有效解决桥面开裂问题设计和施工复杂跨径＞30m

2 先简支后连续桥梁施工工艺

2.1 施工工序

先简支后连续施工一般流程：

（1）预制主梁，待混凝土强度达到设计强度的100%后，张拉正弯矩区预应力钢束，压浆并及时清理主梁底板通气孔。

（2）设置临时支座并安装好永久支座，逐孔安装主梁，置于临时支座上为简支状态，及时连接桥面钢筋与横梁钢筋。

（3）连接接头段钢筋，设置接头钢束波纹管并穿束。在日温最低时（不高于+ 15 ℃）浇筑连续接头、中横梁及两侧与顶板钢束同长范围内的桥面整体化混凝土。达到设计强度的95% 时，张拉顶板钢束并压浆。

（4）湿接头完成后，由跨中向支点浇筑剩余部分的桥面整体化混凝土即湿接缝和人孔和手孔混凝土，浇筑完成后，拆除一联内的临时支座，完成体系转换。

（5）喷洒防水层、安装伸缩装置、进行桥面系施工。

2.2 施工特点

先简支后连续梁综合了简支梁和连续梁两者的特点，其施工特点是先按照简支梁规模化预制安装施工，然后通过对连续段的浇筑、张拉预应力钢筋和拆除临时支座，从而实现从简支梁到连续梁的转换，实现连续梁的使用效果。具体表现为：

（1）先简支后连续梁的主梁可在预制场内批量生产，模板可重复利用，减少了机械及人工费用，有利于减低成本。同时可以在桥梁下部施工时同时制作，节省了工期。

（2）先简支后连续梁的梁片采用装配式，对吊装设备的要求不高，对于纵向跨墩安装施工，桥头预制时，尤其是在山谷的桥梁，铁路的立交桥情况时可不考虑桥下地形。

（3）有着良好的力学性能和线形，施工产生的伸缩缝数量少，桥面变形小。

（4）先简支后连续梁因混凝土的龄期较长，混凝土由于收缩和徐变对结构产生的不利影响小，同时主梁预应力纵筋不产生次力矩，更有利于桥体结构的设计。

（5）与现浇的连续梁相比，它对基础的沉降要求较低，对于软土地基上的桥梁建造更为有利。

（6）由于对墩顶负弯矩筋施加了预应力，有效的抵消了荷载作用下桥面产生的拉应力，桥面裂缝减少，大大提高了桥梁的安全性和耐久性。

3 施工注意事项

3.1 湿接头凿毛

预制梁两端凿毛环节直接影响到湿接头混凝土与梁体的连接效果。预制梁拆模后是进行凿毛的最好时机，此时混凝土具有一定的强度，但还未达到最大强度，凿毛比较省力。这个部位的凿毛主要是去掉浆皮，一般使用多头钉锤即可，又不会伤及梁体混凝土，效果最好。

3.2 临时支座的选择

临时支座的设计必须满足承重梁板和施工拆卸方便的要求。比较常用的方法可采用硫磺砂浆制成临时支座，在硫磺砂浆内埋入电热丝，在体系转换时采用电热法解除临时支座。也可采用钢管与硬圆木或预制钢筋混凝土圆形块制成砂箱式临时支座，在架设梁板时要通过试验来确定砂箱临时支座的沉降量，并根据梁板安装标高与对应墩台帽垫石标高的差值用箱内填砂和加高盖板的方法进行调节，以便能更好的控制准确梁板架设后的高度。

3.3 连续段现浇混凝土施工

在现浇连续段预埋钢筋的连接中可采用绑条焊或搭接焊，现浇段混凝土采用与梁板同标号的混凝土，为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能，现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂。梁端抗剪钢筋及主梁连续钢束的预埋位置要精确，梁端湿接头由于空间小而且结构复杂，操作难度大，永久橡胶支座与底模之间的缝隙用经过防锈处理的钢板或采用竹胶板制作的砂盒垫实密封，严防漏浆。

3.4 负弯矩二次张拉

负弯矩二次张拉是对梁板顶面的预应力钢束进行张拉，这是先简支后连续桥梁同简支梁桥的本质区别。预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，钢束张拉采用两面同时张拉，张拉顺序从外侧向内侧，每次张拉一根钢绞线，直到张拉结束。压浆工作在张拉结束后及时进行。

4 施工的质量控制

4.1 临时支座设置的质量控制

临时支座应有足够的强度和刚度，拆装方便，落梁均匀。预应力张拉完成后，待压浆强度大于35MPa时方可拆除临时支座。拆除临时支座应做到逐孔对称、均匀、同步、平稳。临时支座拆除后，永久支座应与墩顶和梁底严密贴合。

4.2 张拉预制底座的设置要求

张拉预制底座应坚固、无沉陷、利于排水，防止由于排水不畅造成地基下沉。底座的反拱度值应参照设计文件所提供的反拱度值，结合实际施工和生产性试制梁的张拉情况确定，同时反拱度应做成抛物线。另外要保证桥梁安装精度要严格控制，误差不超过2 mm。

4.3 后连续现浇施工质量控制

对于新老混凝土的连接结合是现浇连续段混凝土存在的主要问题，为此预制梁板的端头必须严格进行凿毛处理。为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能，现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂，掺加剂量一般控制在水泥用量的0. 5% ~ 1% 之间。先简支后连续每联各现浇连续接头的浇筑气温应基本相同，温差控制在5℃以内，并尽量安排在一天气温最低时施工。

4.4 主梁现浇接头与湿接缝施工的质量控制

接头混凝土浇筑顺序应严格按设计文件要求执行，从主梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑可采用吊模施工，模板应采用钢模板，并应有足够的刚度和强度。模板安装牢固后，冲洗已经凿毛处理的混凝土表面，在浇筑次层混凝土前对施工缝应刷一层水泥净浆。混凝土浇筑和振捣与预制主梁顶板浇筑同样要求，宜采用平板振捣器与插入棒配合的方式，并保证设计厚度。湿接缝浇筑时宜在气温较低条件，并作好养护，防止裂缝。现浇接头段混凝土可采用微膨胀水泥。

5 结论

使用先简支后连续的施工方法降低了连续梁桥的施工难度，提高了连续梁桥的施工速度，这就说明此种施工方法有很大的经济效益。同时从结构上讲，此施工方法提高了结构的承载能力，减少了简支梁梁部的伸缩缝并控制桥面横向裂缝的产生。

随着施工方法在不断地提高与完善，使得越来越多的桥梁设计采用了此种桥型。因此，在施工中应该加强质量的控制，明确注意事项，认真总结经验，及时吸取教训，逐步提高和控制好结构连续施工质量，是我国的桥梁建设达到一个新的台阶。

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