先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁施工技術(shù)淺析

王棟輝

（中鐵六局太原鐵路建設(shè)有限公司，山西 太原 030013）

隨著世界交通建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各種針對(duì)不同地形條件、結(jié)構(gòu)受力的橋梁形式不斷涌現(xiàn)，先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)梁橋便是其中的一種。

1 先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)梁的概念及特點(diǎn)

1.1 相關(guān)概念

先簡(jiǎn)支后連續(xù)是公路橋梁施工中一種較為常見的施工方法，顧名思義，就是先把梁按照普通的簡(jiǎn)支梁施工，成型后再把相鄰兩片梁端的預(yù)留鋼筋焊接成整體并支模澆筑混凝土，使本來相互獨(dú)立的簡(jiǎn)支梁連接成為一個(gè)連續(xù)的整體。概況地講，就是采用簡(jiǎn)支梁的施工工藝，達(dá)到連續(xù)梁的使用效果。20世紀(jì)60年代，波特蘭混凝土協(xié)會(huì)率先進(jìn)行了該類結(jié)構(gòu)體系的研究，而國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)80年代起也陸續(xù)建造了一些先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)梁橋。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁是相對(duì)于簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁說的。簡(jiǎn)支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但跨中彎矩大，截面尺寸和自重相應(yīng)較大，導(dǎo)致制梁所需材料增加，且難以克服行車的不舒適性；連續(xù)梁橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，無斷點(diǎn)，行車舒適，耗用材料較少。但預(yù)制過程復(fù)雜，工期長(zhǎng)。

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋剛好發(fā)揮了上述兩種梁橋的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)。其施工特點(diǎn)是先按照簡(jiǎn)支梁的工藝施工，后用濕接縫把相鄰的跨連接成連續(xù)梁，從而得到連續(xù)梁優(yōu)越的使用效果，其發(fā)展前景非常廣闊。

圖1 彎矩示意圖

2 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋的應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

北同蒲增建四線鐵路工程在建設(shè)過程中需要跨越左砂公路（大同市左云縣—忻州市繁峙縣砂河鎮(zhèn)），設(shè)計(jì)采用公路上跨鐵路方案，改建3~25 m公路橋1座，鐵路凈空要求為8.2 m。汽車荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)。主跨采用25m跨度，全橋跨徑為3×25m，橋梁分幅設(shè)置。上部采用3孔25 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉采用后張法施工。預(yù)制梁高為1.7 m，每幅橋采用3片中梁，2片邊梁。一跨分為左右兩幅梁。全橋共計(jì)30片梁。

2.2 采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的必要性

本橋在設(shè)計(jì)初期，曾考慮過簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、簡(jiǎn)支加橋面連續(xù)等橋梁形式，并從施工工期、耗用鋼筋混凝土數(shù)量、勞力需求、施工難度以及建成后可能發(fā)生的病害及相關(guān)維護(hù)工作量等方面對(duì)其進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合比較。

經(jīng)過比較后發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)支梁和簡(jiǎn)支加橋面連續(xù)這兩種結(jié)構(gòu)形式相對(duì)簡(jiǎn)單，施工方便，但是簡(jiǎn)支梁需用的伸縮縫造價(jià)昂貴易破壞，而簡(jiǎn)支加橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)在兩端病害較多，既無法避免行車時(shí)的不舒適性，又給后期維修養(yǎng)護(hù)造成過多工作量。左砂公路連接山西省北部諸多產(chǎn)煤縣市，重車行走頻繁，對(duì)橋梁安全穩(wěn)定的要求尤為嚴(yán)格。因此，這兩種結(jié)構(gòu)形式首先被排除。

本橋?yàn)?~25 m跨徑，若采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，則梁長(zhǎng)達(dá)75 m，重量接近300 t，而目前國(guó)內(nèi)240 t以上的吊車都比較少見，如此長(zhǎng)而重的構(gòu)件不利于預(yù)制安裝施工。若搭建支架采用現(xiàn)澆施工，則工期太長(zhǎng)，對(duì)于交通運(yùn)輸繁忙、亟需早日建成通車的左砂公路橋來說，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)也是不可取的。

這樣，在排除簡(jiǎn)支、連續(xù)、簡(jiǎn)支加橋面連續(xù)這3種結(jié)構(gòu)形式之后，最終選用了先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)。

3 相關(guān)施工工藝

左砂公路橋先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)梁的施工工序見圖2。

圖2 施工工序示意圖

在具體施工中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

3.1 原材料選用

由于本橋施工期間氣候炎熱，為保證混凝土質(zhì)量、控制裂縫、提高耐久性，施工用原材料除應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求外，還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

3.1.1 水泥

水泥細(xì)度和C3S含量是影響混凝土早期強(qiáng)度的重要因素，增加細(xì)度和C3S含量有利于加快施工進(jìn)度，但同時(shí)也存在著水化熱較大導(dǎo)致自身收縮加大的問題。而且早期彈模大，在溫度及收縮作用下，會(huì)造成嚴(yán)重的早期開裂。需采用低細(xì)度和C3S含量的水泥。

3.1.2 粉煤灰等礦物摻和料

粉煤灰是配置耐久性混凝土的重要組成部分，適當(dāng)添加礦物摻和料的混凝土通常較少開裂，混和材料和未水化的水泥顆粒對(duì)混凝土微裂縫具有自愈合的能力。因此，混凝土中應(yīng)適量添加粉煤灰等礦物摻合料，用以配置耐久性混凝土。

3.2 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁

3.2.1 梁場(chǎng)設(shè)置

本橋T梁預(yù)制是在梁場(chǎng)內(nèi)完成的，提前選定梁場(chǎng)位置，要求距離橋墩較近，并且有專用便道，以方便T梁的運(yùn)輸。為加快預(yù)制梁進(jìn)度，且考慮到全橋只有30片梁，應(yīng)為每一片梁規(guī)劃專門的預(yù)制場(chǎng)地，進(jìn)行編號(hào)并在場(chǎng)地附近立牌標(biāo)示。場(chǎng)地規(guī)劃原則是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋪架順序，先架的梁距離梁場(chǎng)大門較近，以方便運(yùn)梁。

3.2.2 主梁預(yù)制

T梁在梁場(chǎng)定型模板內(nèi)集中預(yù)制，澆筑混凝土前應(yīng)嚴(yán)格檢查伸縮縫、護(hù)欄、泄水管、支座等附屬設(shè)施的預(yù)埋件是否齊全，確定無誤后方可澆筑。澆筑時(shí)振搗應(yīng)充分。梁端2 m范圍內(nèi)及錨下混凝土局部應(yīng)力大、鋼筋密，特別是錨下混凝土，尤其要充分振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量。

為了防止預(yù)制梁上拱過大，預(yù)制梁與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過大收縮差，存梁期不宜超過90天。且應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件設(shè)置向下的預(yù)拱度，以平衡上拱。預(yù)拱度的設(shè)置原則是使梁體在二期恒載作用前上拱度不超過20 mm，施工完成后橋梁不出現(xiàn)下?lián)希A(yù)應(yīng)力管道也應(yīng)隨梁體設(shè)置預(yù)拱度。

為防止同跨及相鄰跨預(yù)制梁間高差過大，同一跨橋不同位置的預(yù)制梁的存梁期應(yīng)基本一致，相鄰跨預(yù)制梁的存梁時(shí)間亦應(yīng)相近。

3.3 正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

（1）預(yù)應(yīng)力管道的位置必須嚴(yán)格按照坐標(biāo)定位并用定位鋼筋固定，定位鋼筋與T梁腹板鋼筋點(diǎn)焊連接，嚴(yán)防錯(cuò)位和管道下垂。如果管道與鋼筋發(fā)生碰撞，應(yīng)保證管道位置不變而只是適當(dāng)挪動(dòng)鋼筋位置。澆筑前應(yīng)檢查波紋管是否密封，防止?jié)仓炷習(xí)r阻塞管道。

（2）預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力鋼束需待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)的90%后，且混凝土齡期不小于7天，方可張拉。預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束及墩頂連續(xù)段處的負(fù)彎矩鋼束均采用兩端同時(shí)張拉。

（3）施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)采用張拉力與引伸量雙控。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，實(shí)際引伸量值與設(shè)計(jì)值的偏差控制在6%以內(nèi)。

3.4 吊裝架設(shè)

吊裝架設(shè)前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝永久支座及臨時(shí)支座。臨時(shí)支座比永久支座高10 mm，每片梁設(shè)置4個(gè)臨時(shí)支座。臨時(shí)支座的選用原則是拆裝方便、能承受重壓。一般均是采用內(nèi)置電阻絲的硫磺砂漿套筒，通電后電阻絲發(fā)熱融化砂漿自動(dòng)降低高度，達(dá)到事先拆除的目的。事先注意采取措施將臨時(shí)支座隔離封閉，以避免砂漿融化后污染橋墩構(gòu)件。

對(duì)臨時(shí)支座位置的測(cè)量放樣一定要準(zhǔn)確，并在橋墩蓋梁頂面用墨線標(biāo)示清楚，并標(biāo)示出梁端線，以方便T梁架設(shè)。預(yù)制梁采用設(shè)吊孔穿束兜梁底的吊裝方法。預(yù)制梁在運(yùn)輸、起吊、安裝的過程中，應(yīng)注意保持梁體的橫向穩(wěn)定。架設(shè)后可以采取圓木臨時(shí)支撐，以增加梁體的穩(wěn)定性和整體性。

3.5 濕接縫施工

預(yù)制梁架設(shè)完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行橫向及縱向現(xiàn)澆接縫的施工，以確保梁體穩(wěn)定。

3.6 負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

波紋管在兩預(yù)制梁端與現(xiàn)澆段相接處的位置偏差應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)。在現(xiàn)澆段中預(yù)埋的管道與預(yù)制梁中的管道應(yīng)采用同種材料，并與預(yù)制梁段對(duì)應(yīng)和管道順接，確保連接可靠，不漏漿。

待現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，用千斤頂對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲束中的每根預(yù)應(yīng)力筋逐根張拉、錨固，然后封錨并及時(shí)壓漿。

最后，拆除臨時(shí)支座，完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過程。

4 注意事項(xiàng)

（1）現(xiàn)澆接縫混凝土，應(yīng)采用C50高強(qiáng)度微膨脹混凝土并且應(yīng)與橋面鋪裝混凝土同時(shí)澆注，這對(duì)防止裂紋和預(yù)應(yīng)力損失是有益的。

（2）臨時(shí)支座使用前應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓，以保證承載力和下沉量。永久支座安裝后應(yīng)采用鋼板覆蓋，以避免后續(xù)施工中的混凝土殘?jiān)㈦s質(zhì)濺落到支座上。

5 結(jié)束語

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁作為橋的上部結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量的好壞直接影響橋梁的安全穩(wěn)定及行車舒適性。現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)組織專業(yè)隊(duì)伍，層層把關(guān)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

[1]卞龍，鄧通發(fā).先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋施工技術(shù)簡(jiǎn)介.山西建筑2007-2.

[2]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2000.北京：人民交通出版社，2000.