先簡支后連續(xù)橋梁的設(shè)計要點與施工技術(shù)

文/黎建林、陳希勝

1 前言

隨著橋梁工程建設(shè)的持續(xù)推進，代表高效以及便捷的先簡支后連續(xù)梁橋的設(shè)計受到了廣泛關(guān)注。此類操作方式最早出現(xiàn)在20 世紀(jì)的80年代中期，且在當(dāng)時獲得了較為廣泛且高效的應(yīng)用。而今在交通量不斷增加以及減少橋上伸縮縫的現(xiàn)實需求下，以下兩類梁橋結(jié)構(gòu)受到了廣泛應(yīng)用。一種是伸縮縫最大間距為100m 左右且橋面連續(xù)的簡支梁橋，另一種則是伸縮縫間距最大可達500m 的先簡支后連續(xù)的梁橋[1]。這樣的結(jié)構(gòu)形式，出現(xiàn)的縮縫較之以往更少，且達到的穩(wěn)定性更高。在連續(xù)梁橋中，先簡支后連續(xù)梁橋不管是在造價還是整體性能上都有顯著表現(xiàn)，且質(zhì)量上也有著切實的保障。因支點區(qū)域使用的是現(xiàn)澆濕接縫技術(shù)，因此底面坡度以及坡橋等的構(gòu)造操作會更為便捷，且能更為高效地達到其所規(guī)定的要求。

2 先簡支后連續(xù)梁橋分類

對于此類梁橋來說，主要有兩種分類，其一是跨中為預(yù)應(yīng)力和支點為普通混凝土構(gòu)造的形式。這樣的結(jié)構(gòu)頂面配置的是普通規(guī)格的鋼筋，因這樣的鋼筋量布置較多且比較密集，因此開展的焊接施工量較大，相應(yīng)的焊縫的質(zhì)量無法得到切實的保障，且極易出現(xiàn)混凝土的開裂和鋼筋的銹蝕等不良情況[2]。但施工便捷，則是大多數(shù)選用其具體應(yīng)用的重要原因。其二則是跨中和支點皆是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的A 類構(gòu)件連續(xù)梁橋，因其吸取了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，不僅結(jié)構(gòu)的不同部位配置有適量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，以防范裂縫等不良情況的出現(xiàn)，而且其對于混凝土裂縫以及反拱也有切實的控制。預(yù)應(yīng)力度的選擇應(yīng)該極為科學(xué)且適應(yīng)具體的操作環(huán)境。正是由于這樣的現(xiàn)實原因，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計受到了廣泛應(yīng)用。

3 部分預(yù)應(yīng)力先簡支后連續(xù)梁橋設(shè)計

3.1 橋梁聯(lián)長的確定及支座設(shè)計

對于先簡支后連續(xù)的梁橋來說，其一聯(lián)的長度往往是由以下因素決定：依照區(qū)域的地形狀況以及橋梁總長進行科學(xué)分聯(lián)，進而在此基礎(chǔ)上確保結(jié)構(gòu)受力的均衡和協(xié)調(diào)，同時還應(yīng)保證結(jié)構(gòu)形式的統(tǒng)一。

對于下部結(jié)構(gòu)以及支座的設(shè)計，一聯(lián)中間部位起著固定支座作用的橋墩間隔應(yīng)設(shè)定一聯(lián)總長的三分之一，且不要超過120m[3]。需要注意的是，其他的橋墩上應(yīng)設(shè)置滑動支座，而伸縮端則應(yīng)設(shè)置定向規(guī)格的滑動支座。

3.2 橋梁濕接縫寬度確定

對于濕接縫來說，確定其寬度應(yīng)注意以下幾點：其一，雙排支座的連續(xù)梁橋，其寬度應(yīng)大于縫內(nèi)最粗縱向鋼筋直徑的40 倍；其二，單排支座連續(xù)梁橋條件下，相應(yīng)的規(guī)格不僅要滿足第一種條件，還應(yīng)小于梁高。

3.3 截面形式及截面尺寸擬定

截面形式及梁高。通過選擇使用等高度T 形截面的形式，梁體總高度可以達到2.00m，高跨比 H/L=1/15。橫截面尺寸。橋面的寬度尺寸可以達到12.25m。因為通過使用應(yīng)用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的施工方式，主梁需要在預(yù)制場地內(nèi)進行制作之后再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，吊裝到規(guī)定的位置上，所以此時的截面在設(shè)計中應(yīng)該保證其具備較強的吊運能力，并且將橋制作結(jié)構(gòu)成為五片T 梁組合截面的形式。其中，預(yù)制中梁部分的截面板寬度是190cm，腹板寬16cm，下馬蹄寬40cm；預(yù)制邊梁頂板寬195cm，腹板寬16cm，下馬蹄寬40cm；預(yù)制主梁間采用 60cm 的濕接縫，然后能夠有效地減輕主梁結(jié)構(gòu)部分的自重。T 梁翼緣板部分的厚度尺寸主要是受到橋面承載車輪部分局部載荷方面，保證主梁受彎的條件下的上翼板抗壓強度符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了能夠符合頂板負(fù)彎矩鋼束達到要求，普通鋼筋在設(shè)置以及載荷的影響之下，T 梁頂板取等厚度20cm。在設(shè)計中，還要避免存在應(yīng)力集中的情況，并且使得脫模順利進行，所以腹板與頂板連接的位置上需要布置47cm×6cm 的承脫。

3.4 橫隔梁設(shè)置

主梁受到外部荷載的影響之下，會導(dǎo)致彎矩橫向分布的情況，在該位置上進行橫梁部分的設(shè)計應(yīng)該達到均勻性的要求，否則就會導(dǎo)致一些位置上的主梁彎矩過大而影響整體的結(jié)構(gòu)性能。為了能夠避免質(zhì)量缺陷，要做好跨中彎矩的考古內(nèi)置，以更好的保證主梁設(shè)計方案達到要求，此時需要在跨中的位置上布置一條中橫隔梁的結(jié)構(gòu)部分；對于跨度尺寸比較大的位置上，還應(yīng)該在其他位置上設(shè)置相對較多的橫隔梁部件，以滿足其使用的要求[4]。

結(jié)合本次橋梁的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和實際情況，確定需要在橋跨中點、支點等位置上需要設(shè)置橫隔梁的結(jié)構(gòu)，其布置的間隔距離設(shè)定為4.8m。端部結(jié)構(gòu)的恒量高度和主梁高度應(yīng)該達到一致性的標(biāo)準(zhǔn)，厚度尺寸應(yīng)該確定為上部22cm，下部 20cm；中橫隔梁高度為 162cm，厚度為上部 16cm，下部 14cm。

3.5 主梁內(nèi)力計算

3.5.1 單元劃分。本次設(shè)計方案確定的過程中，主要是通過專業(yè)軟件GQJS 做好結(jié)構(gòu)部分的計算與分析。全橋單元劃分的過程中，應(yīng)該綜合分析橋梁在具體的施工階段。交通運營階段中，截面具體的布置位置，要做好截面在單元節(jié)點位置上的控制，以保證結(jié)構(gòu)的性能符合標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計主要采用的是簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的橋梁結(jié)構(gòu)形式，考慮到具體的施工要求，分析受力特點、預(yù)應(yīng)力鋼筋束的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將全橋劃分為 99 個單元，100 個節(jié)點。

3.5.2 恒載內(nèi)力計算。第一階段是進行主梁結(jié)構(gòu)部分的預(yù)制施工，在混凝土結(jié)構(gòu)強度達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求之后進行張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束的施工，然后進行水泥漿液的壓注施工，并且把各個跨度范圍內(nèi)的預(yù)制T 梁都安裝到規(guī)定的位置上，就能夠組合成為臨時支座支承的簡支結(jié)構(gòu)形式；第二階段是先澆筑第1、2 跨及第2、3 跨連續(xù)結(jié)構(gòu)部分的接頭位置混凝土施工，符合設(shè)計方案的要求強度標(biāo)準(zhǔn)后，再張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束，然后是進行水泥漿液的壓注作業(yè)，該步驟完成之后就能夠形成五跨連續(xù)梁 (三大跨兩小跨)；第三階段的施工就是將整個橋梁項目的臨時支座全部拆除，主梁需要直接支承在整個永久支座的結(jié)構(gòu)上，就能夠完成體系的轉(zhuǎn)換，然后再組合成為橫向接縫的形式，最終能夠?qū)崿F(xiàn)三跨連續(xù)梁部分的施工；第四階段部分的施工主要任務(wù)就是防撞桿和橋面鋪裝結(jié)構(gòu)施工。因為施工環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)恒載的形成是分段實現(xiàn)的，其主要包括：預(yù)制T 梁一期恒載集度 (g1)，成橋后 T 梁一期恒載集度(g1)、二期恒載集度(g2).

3.6 構(gòu)造鋼筋的注意事項

針對支點頂面0.22L 區(qū)域內(nèi)防水混凝土內(nèi)縱向的鋼筋加密，應(yīng)將其間距控制在5cm，同時還應(yīng)關(guān)注防水層的設(shè)置。另外，起著防裂和抗剪的鋼筋，其直徑應(yīng)控制在大于12mm。

4 先簡支后連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)施工工藝

4.1 先簡支后連續(xù)橋梁施工流程

整個技術(shù)操作的流程比較復(fù)雜，但其精細(xì)度務(wù)必要高度關(guān)注。首先是T 梁預(yù)制邛架等的澆筑，接著是連續(xù)段和翼緣板的現(xiàn)澆施工，然后是構(gòu)建連續(xù)梁體系，最后則是對該體系以及構(gòu)造基礎(chǔ)設(shè)施鞏固和加強。

4.2 先簡支后連續(xù)橋梁施工工藝

4.2.1 只有在預(yù)制箱梁混凝土強度達到既定的標(biāo)準(zhǔn)后，才可張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線。具體實施時應(yīng)兩端同時進行，以免出現(xiàn)彎曲等不良情況。不僅如此，張拉進行時還應(yīng)測量鋼絞線和孔道的摩擦系數(shù)，而且錨具的磨損以及設(shè)計張拉控制應(yīng)力等也要確保精細(xì)，以確保在張拉力控制為主和伸長值控制為輔的條件下高效實施。

4.2.2 一般來看，箱梁現(xiàn)澆區(qū)域都是呈現(xiàn)為馬蹄形式。之所以這樣設(shè)置，為的是高效地達成現(xiàn)澆段與箱梁的結(jié)合，且有利于力的科學(xué)傳遞。而針對現(xiàn)澆段預(yù)留尺寸以及臺階樣式的設(shè)置，則應(yīng)與具體的施工條件以及要求相適應(yīng)。

4.2.3 對于臨時支座的設(shè)計和選材，應(yīng)重點關(guān)注以下因素：臨時支座的強度和剛度都應(yīng)達標(biāo)，且不會出現(xiàn)沉降以及繁瑣施工等的不良情況。支座后續(xù)的拆除也應(yīng)預(yù)先設(shè)計到位，以為具體高效的推進提供基礎(chǔ)條件。架設(shè)梁板的過程中，其中涉及的臨時支座沉降量等，可通過一定的試驗以及梁板的安裝標(biāo)高等具體數(shù)據(jù)的參考具體確定。

4.2.4 永久性支座的設(shè)置應(yīng)以不損壞支座表面為基礎(chǔ)前提。具體實施之前，應(yīng)采用空壓機對接縫精細(xì)清理，以確保其內(nèi)部的干凈[5]。與此同時還應(yīng)認(rèn)真檢查各個支座的平整度，以使其達到既定的標(biāo)準(zhǔn)。安裝永久性支座的過程中，倘若縱坡大于1%，則應(yīng)將其平置，并采取適當(dāng)措施確保其平整度的達標(biāo)。

4.2.5 連接現(xiàn)澆連續(xù)段的預(yù)埋鋼筋時，所采用的焊接方式既可采用綁條焊，也可使用搭接焊。連接時，連續(xù)段現(xiàn)澆混凝土施工。通常情況下，現(xiàn)澆混凝土應(yīng)與梁板混凝土的標(biāo)號一致，同時還應(yīng)在現(xiàn)澆接頭混凝土中加入一定的微膨脹劑，以切實地防范裂縫的收縮和開裂，從而確保其應(yīng)力的穩(wěn)固。另外，永久支座與底模之間的縫隙中還應(yīng)設(shè)置鋼板以達到密封的效果，這樣漏漿的情況就能得到有效地控制和防范。

4.2.6 所謂的負(fù)彎矩二次張拉，具體來說就是先簡支后連續(xù)橋梁中針對梁板頂面預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉。與簡支梁橋不同的是，其所用的預(yù)應(yīng)力鋼束是高強度低松弛規(guī)格的鋼絞線，具體的張拉是兩側(cè)同時進行，并是以一種由外側(cè)向內(nèi)側(cè)的順次有序?qū)嵤＞唧w的實施是一根一根地進行，直到全部張拉完畢才算完成。另外需要注意的是，張拉進行完以后，就應(yīng)盡快實施壓漿施工。

5 先簡支后連續(xù)橋梁施工質(zhì)量控制

5.1 臨時支座的設(shè)置

5.1.1 該環(huán)節(jié)的具體實施應(yīng)以前期的測試為準(zhǔn)，通過對砂箱的預(yù)壓測試，以確定其在荷載條件下的平均沉降量。而后續(xù)的支座安裝也會更為明確和精細(xì)，以切實地達到既定的設(shè)計效果。

5.1.2 支座墊石的高度應(yīng)適當(dāng)降低，同時還應(yīng)預(yù)留出3cm 的混凝土梁靴高度。澆筑濕接頭混凝土?xí)r，為了確保澆筑能夠達到鋼板的部位，一般會在支座上放置一塊鋼板，這樣在混凝土梁靴的條件下具體的施工會更為高效。

5.2 后連續(xù)澆筑段施工質(zhì)量控制

施工過程中涉及的新老混凝土的結(jié)合問題，應(yīng)采用鑿毛的方式對其高效處理，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。不僅如此，還應(yīng)在現(xiàn)澆混凝土中加入一定的微膨脹劑，以確保其養(yǎng)護環(huán)節(jié)的穩(wěn)定，從而有效防范可能出現(xiàn)的承載力下降以及應(yīng)力不足的不良情況。一般情況下，微膨脹劑的量應(yīng)控制在水泥用量的0.5%～1%。橋梁每出現(xiàn)澆連續(xù)接頭混凝土的澆筑，務(wù)必要保障溫度的適宜，且不可有較大的溫差，以免對澆筑的質(zhì)量造成不良影響，這點可通過選定澆筑時間具體防范。

5.3 主梁現(xiàn)澆接頭與濕接縫施工的質(zhì)量控制

接頭混凝土的澆筑務(wù)必要按照既定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實施。對于主梁預(yù)制完成3 個月以內(nèi)的情況，采用橫向濕接縫澆筑比較適宜。模板以鋼模板為主，同時還應(yīng)達到較為適宜且符合施工效果的強度和剛度。混凝土的澆筑和振動，一般采用平板振搗器和插入棒共同完成比較可靠。另外應(yīng)引起注意的是，針對濕接縫的澆筑，一般選在一天中最低溫度時進行比較適宜，同時還應(yīng)加強對其的養(yǎng)護，以免出現(xiàn)裂縫等不良情況。

6 結(jié)語

隨著我國橋梁建設(shè)項目的不斷增多，其中所用到的技術(shù)也在不斷推陳出新。先簡支后連續(xù)橋梁施工技術(shù)在當(dāng)下的施工條件下可謂是獲得了極為廣泛的應(yīng)用，而其優(yōu)勢也是得到了充分的體現(xiàn)。而隨著工程施工狀況的不斷變化以及時代發(fā)展要求的不斷增多，橋梁施工技術(shù)的提升和改進成為一個持續(xù)性的發(fā)展問題，相信在當(dāng)下以及未來技術(shù)不斷應(yīng)用和探究的基礎(chǔ)之上，我國的橋梁工程建設(shè)會變得更為科學(xué)高效。