簡支連續梁橋結構特點及合理施工方法探討

張毅奇

(重慶市市政設計研究院)

1 引言

簡支梁橋是梁式橋中應用最早、最廣泛的一種橋型，其結構簡單、施工方便、能適應沉降較大的地基，在中小型跨徑梁橋中得以普遍應用。但是，由于簡支梁橋大量伸縮縫和支座的存在，車輛行駛的安全性和舒適性受到嚴重影響且養護困難，簡支梁橋已難以滿足車輛高速行駛的安全性和舒適性的需要。

連續梁結構橋梁具有良好的連續性和力學性能，但因其施工工藝復雜、設備及材料投入大，更適用于大跨徑橋梁的建設，在中等跨徑橋梁的建造中不占優勢。后來出現的“先簡支后連續梁橋”將簡支梁的簡單工藝和連續梁的優越性能結合起來，實現用梁或板批量預制生產的方式來加快連續梁的建設速度，同時省去復雜的支模工序。先簡支后連續梁橋綜合了簡支梁橋和連續梁橋的優勢，減少了連續跨內的伸縮縫，從而使橋面連續性得到擴大;在豎向荷載的作用下，各跨仍然繼承了簡支梁受力的基本特征，使用性能良好且成本較低，在中等跨徑橋梁中得到了日益廣泛的應用。

簡支梁橋面連續通常可分為兩種，一種是梁上現澆混凝土板連續，橋面連續板內無預應力鋼筋;另一種是指組合梁的橋面板連續，混凝土板作為梁結構本身的一部分后澆或者預制，多采用預應力使之連續，其受力性能與常規的簡支梁橋面連續結構體系不同，應歸于連續梁結構體系，但沿用了“橋面板連續”的說法。相對于簡支梁的施工，先簡支后連續梁增加了連續段施工和體系轉換兩道工序，這是將簡支梁變成連續梁的關鍵，也是施工的重點和質量控制的難點。

2 簡支連續梁橋的構造特點

2.1 先簡支后連續結構的主要連續類型

(1)組合梁的先簡支后結構連續國外普遍采用此種連續方式，多為鋼梁或混凝土梁(I型截面、箱型截面、T型截面、U型截面)簡支，上部的混凝土板可現澆，也可預制。橋面板與梁之間采用剪力連接件連接，一般采用預應力使結構連續，且支座處同時配置正、負彎矩筋。

(2)預應力使結構連續根據受力分析，用預應力使結構連續類型適用于20 m以上的多跨簡支梁橋。由于在負彎矩區施加了預應力，連續區的橋面開裂得以避免。在我國廣西柳南高速公路洛維大橋使用成功后，此類型連續得到了廣泛應用。

(3)橋面連續我國高等級公路中的簡支連續梁橋多采用此類連續，設計簡單且施工方便，對16 m以下的多跨簡支梁橋的橋面開裂問題解決較好，但對16 m以上的多跨簡支梁橋的橋面開裂問題解決效果不太理想。

(4)橋面板連續此類型在我國高等級公路建設史上運用較多，其設計和施工也簡單方便，但適用范圍小。只對具有行車道板的20 m、25 m、30 m多跨簡支T(I)梁橋才適用。

(5)普通鋼筋使結構連續此類連續方法在國內的工程實踐中采用較少，設計和施工較前兩者復雜，多用于20 m、25 m、30 m的多跨簡支T(I)型梁橋。以上三種類型由于負彎矩區都是用的普通鋼筋，因此連續區橋面很難避免開裂。

2.2 先簡支后連續結構體系的主要構造

(1)上部構造:預制構件與裝配式簡支橋梁構件相似，可視主梁間距少設甚至不設中橫隔板。預制主梁靠近現澆連續端與簡支橋梁不同，要注意預埋縱向連續鋼筋、橫向連接鋼筋及梁底鋼板。當現澆連續段采用預應力鋼束時，應注意預應力管道的預埋并合理設置齒板。

(2)現澆連續段:在形成連續結構后，預制構件的連續段與預制端橫隔板一起組成上部構造的剛性端橫隔梁。施工時要求將它在縱、橫、豎三個方向與主梁可靠結合。現澆連續段的縱向鋼筋可考慮采用普通鋼筋或預應力鋼束，采用普通鋼筋具有操作簡便且不影響主梁已有的正彎矩鋼束預應力效果的優點，而采用預應力結構則抗裂性較好。

(3)現澆橋面板:是預制構件的整體化結構，它加強了裝配式T形梁、工字梁或分體式小箱梁的橫向聯系和抗扭剛度，加強了預制橫隔板的功能，且用以布置頂板負彎矩區受力鋼筋或鋼束。

(4)橋面鋪裝、防撞護欄、橋頭搭板、橋梁墩臺基礎及其它附屬構造如支座、伸縮縫及防、排水構造等，先簡支后連續梁均與其它型式的橋梁類似。

2.3 先簡支后連續結構體系的主要特點

(1)對于箱梁為滿足錨具布置的需要，主梁端部在箱內側加厚。腹板內預應力鋼束除豎彎外，在主梁加厚段尚有平彎，與此相應的錨固面在三個方向傾斜，預應力鋼束張拉時必須垂直于錨固端面。為了擴散應力，預應力錨具在梁端布置應力求均勻。

(2)對于箱梁為減輕安裝重量和增加橫向整體性，在各箱之間設置橫向濕接縫，每聯端部橫梁部分與主梁同時預制，各墩頂橫梁現澆。

(3)對于部分預應力構件，跨中底板下層鋼筋和支點處頂板上層鋼筋應根據承載能力極限狀態計算設置。

(4)主梁頂板負彎矩鋼束的波紋扁管應在預制主梁時預埋，在主梁安裝好后，澆筑連續接頭段前應將對應的扁管連接好。

(5)鋼絞線彎折處采用圓曲線過渡，管道必須圓順。預制主梁定位鋼筋在曲線段以間隔50 cm，在直線段以間隔100 cm設置一組，頂板負彎矩鋼束的定位鋼筋每隔100 cm設置一組。

(6)預制主梁簡支安裝時的臨時支座，可采用硫磺砂漿制成，硫磺砂漿內埋入電熱絲，采用電熱法解除臨時支座。

3 簡支連續梁橋的主要優點

(1)構件可以在預制場內批量生產，便于統一生產管理并嚴格控制預制構件的尺寸。且構件可提前預制，縮短了橋梁施工工期并節約了建設成本。

(2)梁的吊裝就位僅需要吊裝設備、負彎矩的布置可在梁上或掛籃上進行，從而減小了橋梁施工的工作面積，尤其適用于城市立交橋工程工作面狹小的特點。

(3)簡支梁的預應力筋對結構不產生次力矩，可使結構設計簡便。

(4)基礎沉降對結構的影響相對小。梁的自重等豎向恒載按簡支梁傳力，車輛及行人等活載和橋面鋪裝、欄桿等二期恒載按連續梁結構傳力，使結構的受力性能優越，可用于基礎不良地區的橋梁建設。

4 簡支連續梁橋合理施工方法

4.1 先簡支后連續梁橋施工工藝流程

先簡支后連續橋的梁板為后張法預應力混凝土梁，場地集中預制，在橋上進行體系轉換，吊裝時先采用臨時支座(對于雙支座情況，即為永久支座)，按簡支安裝就位后，在連續墩上預置永久支座(對于雙支座情況，無次工序)，現澆接頭混凝土、張拉克服負彎矩的預應力束，將體系轉換為連續梁，最后澆筑鉸接縫混凝土和橋面鋪裝層混凝土，完成橋梁施工。其施工工藝流程如下(可據條件適當調整)。

施工準備→預埋連接鋼筋及預留孔道埋設→梁板預制→安裝臨時支座、預埋永久支座→梁板吊裝→連續鋼筋連接→澆筑濕接縫砼→預應力鋼束張拉→澆筑鉸縫砼→橋面鋪裝→完成橋梁施工。

4.2 先簡支后連續梁橋施工工藝特點

(1)先簡支后連續梁的受力為“恒載簡支、恒載+活載連續”，因而其主梁的截面尺寸和預應力筋數量均大大減小，使預制梁在施工階段的起拱度較簡支梁要小得多，在設置反拱度時應根據其結構要素進行計算，而不能簡單地參照簡支梁的反拱度值。

(2)在簡支梁受力階段，在未施工縱向濕接縫的梁體上運梁是不安全的，而在己施工了縱向濕接縫的梁體上運梁則是安全的;對連續梁而言，未做負彎矩筋張拉之前是結構最薄弱的階段，即使這時在其上方運梁也是安全的。

(3)混凝土的干縮率遠大于其極限延伸率，因此干縮將使后澆連續段混凝土產生裂縫，并造成其與預制梁之間的結合較弱，建議后澆連續段采用微膨脹混凝土。

(4)由于在實際施工中受工期以及人力、設備組織的限制，有時不能等后澆連續段全部澆筑、張拉完成后再進行一次性的體系轉換，此時可采用多次體系轉換。

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