现浇预应力混凝土连续梁桥多联同步施工

现浇预应力混凝土连续梁桥多联同步施工
张忠效
（中交通力建设股份有限公司西安 710000）
【摘要】受钢束张拉空间和单端允许张拉长度的影响，现浇预应力混凝土连续梁分段施工问题，一直困扰着广大桥梁工作者。

经过不断的摸索、总结和改进，勤劳智慧的桥梁工作者已经发展、创造出多种分联、分跨施工方案，并最终创造性地实现了多联桥同步施工的目标，带来了显著的社会和经济效益。

本文在回顾连续梁桥同步施工技术发展历程的基础上，客观地分析了各方案间的优缺点，并着重对钢束张拉端内置、端横梁二次浇筑、内卡式千斤顶槽内张拉、多联同步施工方案进行了较为详细地介绍，指出了设计中的一些重点和难点。

【关键词】现浇连续梁；同步施工；顶部张拉；内卡式千斤顶；槽内张拉
一、概述
在桥梁上部结构施工时，尽管预制吊装施工具有工厂化、机械化、标准化程度高的诸多优点，受客观条件制约，采用支架、模板进行现浇施工仍被广泛采用[1]。

与预制吊装相比，现浇施工普遍被认为施工周期长、造价高，如何有效缩短工期、降低造价成为横亘在广大桥梁工程师面前的一道难题。

经过不断的摸索、积累和创新，随着内卡式千斤顶、钢束连接器等一批工具、设备的发明和改进，先后创造性地出现了梁顶集中张拉、逐孔浇筑、内卡式千斤顶槽内张拉等施工方案，基本实现了现浇预应力混凝土连续梁多联同步施工的伟大设想。

二、现浇连续梁桥同步施工发展历程
关于同步施工，国内主要经过了以下几个发展过程：
1、90年代，为加快施工进度，缩短施工周期，节约建设投资，设计者将钢束经平、竖弯后锚固于梁端顶部（如图一所示），创造出梁顶局部开槽、集中张拉的施工方法，可以在一定条件下做到多联同步施工，大大缩短了施工周期。

图一
目前，部分设计院仍在沿用此方法，但该方法的局限性也很明显，主要表现在：
⑴钢束过于集中于梁顶，梁底成为薄弱点，极易受拉开裂，危及结构安全，故一般不建议在梁高大于1.5
米时采用。

⑵锚头在桥面下埋设较浅，汽车冲击不仅对钢束锚固不利，桥面铺装也容易在反射应力下破坏。

⑶桥面渗水容易对锚具的耐久性产生影响。

2、90年代末和本世纪初，随着钢束连接器的推广应用，发展出逐孔施工方案，避免了顶部开槽、集中张拉的弊端，适用于各种梁高，且可靠性得到保证。

该方法设计要点主要有：
⑴从桥梁一端向另一端，或从桥梁中间向两端逐孔支架现浇主梁，支架可周转使用。

⑵于每跨主梁正负弯矩变化点附近（距桥墩中心线约0.15～0.2倍跨径处）设施工缝，钢束在施工缝处半数断开，浇筑下一孔时用连接器接长断开的钢束。

如此，钢束单端张拉长度可控制在允许范围内，不致产生过大的预应力损失。

⑶设连接器处腹板厚度等应满足连接器设置要求。

由于逐孔施工往往工期过长，与建设周期日益紧缩的矛盾不可调和，故该工法往往因业主或施工单位的反对发生变更。

近年虽然由此衍生出逐两孔或逐三孔现浇的施工方案（钢束在施工缝处全部断开后再接长，解决了钢束张拉长度超限的问题），但仍无法实现全桥各联同步施工。

3、04年以后，在顶板开槽的基础上，国内出现了将钢束张拉端内置、端横梁二次浇筑、钢束槽内张拉的新工艺，如图二所示。

图二
受普通千斤顶张拉空间影响，端横梁后浇段很宽（一般单侧宽70～100cm，早期甚至达200cm），支座完全置于后浇段内，故需要采用倒拉钢束增强支承截面抗剪强度。

倒拉钢束采用箱内齿板上单端张拉，当梁高较矮时，箱内张拉操作相当困难，故存在一定的局限性。

随着实践的深入和张拉器具的不断改进，张拉空间被最大限度地压缩，后浇段越来越薄。

最终内卡式千斤顶问世，后浇段达到了可以接受的较小值，支承中心线非常接近锚固面，甚至有可能完全置于锚固面之内，使得广受诟病的倒拉钢束得以取消，钢束全部箱外张拉，不再受梁高限制（如图三所示）。

图三
这种钢束张拉端内置、端横梁二次浇筑、内卡式千斤顶槽内张拉、取消倒拉钢束的模式一经确立，即宣告着多联同步施工工艺业已成熟，发展的瓶颈得以打破，由此焕发出强大的生命力，并先后被北京等地区多家设计单位推广使用，社会和经济效益均十分可观。

三、几个同步施工问题探讨
1、支点截面局部补强
当支座置于横梁后浇段内时，由于腹板钢束未能通过支座中心，支点截面成为主梁抗剪薄弱点，应进行截面抗剪验算。

以下为一实桥验算结果，计算模型如图四所示：
主梁标准跨径：20m
汽车荷载等级：公路-I级
首先进行斜截面抗剪承载能力验算，在仅考虑端横梁内的一环双肢Ф12
HRB335箍筋（共70肢）参与抗剪作用的情况下，斜截面抗剪承载力V R=12232.3KN，
最大设计剪力V d=2197.8KN, V R/V d=5.57>1.3,端横梁斜截面抗剪验算满足要求。

再按挂梁受力模式进行端部牛腿受力模式验算，该验算分以下两步进行：
⑴ 45º斜截面抗拉验算
参与受力的钢筋同前，经计算得到：
()3609.1KN cos 453135.0KN g gv KZ R A ︒=≥=∑
由上可知，如仅考虑一环双肢Ф12 HRB335箍筋作用的情况下，不能满足45º斜截面抗拉强度要求，应考虑加强横梁箍筋直径为Ф16。

⑵最弱斜截面强度验算
计算得最薄弱面倾角θ=41.9º，计算模型如图五所示。

按偏心受拉构件验算此斜截面的抗拉强度，此时，仅考虑裂缝截面上箱梁顶板与
底板的纵向钢筋参与抗拉作用，箱梁的顶板与底板钢筋分别为60根Ф16和38根Ф16
的HRB335钢筋。

截面抗力N R =1880KN>N j =1740KN ，斜截面受拉强度验算满足要求。

从以上验算结果来看，虽然通过加强端横梁箍筋能满足强度验算要求，但考虑到二次浇筑对横梁强度的削弱和加强二次结合面的整体性，建议按图六、图七所示样式对腹板和支点附近截面进行局部补强处理。

其中，N1～N3加强筋下端应与箱梁底板底层纵筋双面焊接，上端应与横梁箍筋双面焊接。

2、端横梁厚度 钢束张拉端内置、端横梁二次浇筑，要求锚下至少有50cm 厚的横梁与现浇主梁一起浇筑，后浇部分一般厚45～75cm 即可满足内卡式千斤顶的张拉空间要求，一般结构的端横梁不需要加厚即可满足上述要求。

3、端横梁全断面二次浇筑与局部留槽
实际工作中，端横梁为满足张拉空间所设的后浇部分，一般有全断面后浇和局部预留张拉槽口两种处理方法。

全断面后浇时结合面范围大，横梁箍筋穿插于结合面内外，梁端模板穿孔较多，模板制作较为复杂，但不需要截断横梁骨架钢筋；局部预留张拉槽口时，可根据张拉操作要求的最小空间确定槽口尺寸，结合面集中于腹板范围，横梁整体性较好，但需截断槽口内所有横梁骨架钢筋，钢筋接头多，张拉操作空间紧张。

综合上述两种方法的优缺点，推荐采用全断面后浇方式。

4、支座设置位置与盖梁宽度
当支点处于后浇段内时，大家可能会感觉不太安全，此时可考虑将支座适当向跨中移动，使支座尽量靠近锚面或使支座完全置于先浇段内，与此对应，盖梁宽度却需要相应加宽。

支座距梁端的距离越大，主梁受力越好，但对下部结构受力越不利，两者相互矛盾，应取得一个较好平衡才能达到最理想的效果。

5、什么时候需要设倒拉钢束
桥梁规范没有要求钢束一定要锚于支点之后，对于支座设于锚面附近或完全置于后浇段上、借助普通钢筋或倒拉钢束来抗剪的做法是可行的。

是否需要设置倒拉钢束，应该由支点截面受力分析确定。

当支点距锚面距离较小（15cm 以内）时，横梁内的箍筋（通常为4～8肢Ф16@10cmHRB335钢筋）和主梁纵向普通钢筋（通常为Ф16@15cmHRB335钢筋）是可以满足支点斜截面抗剪要求的。

当支点距锚面过远、采用普通钢筋不能满足验算要求时，才需要考虑设置倒拉钢束。

实际设计工作中，虽然验算满足要求，个别项目还是加设了倒拉钢束。

在目
前该类桥梁实际运营情况反馈信息不够全面的情况下，该做法是稳妥的。

随着实桥运营状况的不断反馈和数据积累，应及时进行优化调整，尽可能地降低施工难度。

参考文献
[1]上海市政工程设计研究总院.桥梁设计工程师手册.梁桥的常见施工方法.P220页，2007.07
作者简介
张忠效（1976.5～），男，汉，江西南昌，本科，工程师，专业方向：桥梁工程。