預應力混凝土連續梁橋施工方法概述

楊林杰 曹占林

1. 中鐵七局集團鄭州工程有限公司 河南 鄭州 450001；2. 鄭州大學水利科學與工程學院 河南 鄭州 450001

引言

連續梁橋因其地形適用性強、施工方法成熟、結構受力性能好、變形小、行車平順舒適、養護方便、抗震性能好等優勢被廣泛應用[1]。跨徑范圍可從10～40m的小跨徑橋直到200～300m的大跨徑橋，無論是在高速公路、高架橋、鐵路橋、山谷高架棧橋，還是跨河跨江的大橋，預應力混凝土連續梁橋都扮演著重要的角色。

不同的橋梁施工方法會影響其結構的內力以及變形狀況，根據不同的橋梁結構選擇合適的施工方法，可以使橋梁的受力狀態達到最佳。對于同種結構形式的橋梁而言，也可選用不同的施工方法進行施工。滿堂支架現澆法、懸臂施工法、簡支變連續施工法、逐孔施工法以及頂推施工法是現有的連續梁橋常用的施工方法。

1 預應力混凝土橋梁施工方法

1.1 滿堂支架現澆法

滿堂支架現場澆筑法(又稱支架整體現澆法) 是最原始、最基本的施工方法，歷史悠久。滿堂支架現澆法的施工步驟是在橋下搭設支架、在支架平臺上安裝模板，綁扎并安裝鋼筋骨架，預留孔道，現場澆筑混凝土，最后施加預應力，待混凝土達到一定強度之后再拆除模板和支架。預應力混凝土連續梁橋采用滿堂支架就地澆筑法施工時，需要在連續梁橋的每一聯均布設支架，一聯施工完成后，整聯卸掉支架。橋梁結構在施工過程中不存在結構體系轉換，因此不會產生恒載徐變二次矩[2]。支架現澆施工法雖然有穩定性好、施工方便、無結構體系變化等優勢，但是在滿堂支架施工過程中需要用到大量的模板和支架，并且支架搭設時間比較長，會影響河道通航。因此，這種施工方法一般用于小跨徑橋梁或交通不便的邊遠地區采用近年來，隨著橋梁結構的發展，大批臨時鋼構件和萬能桿件的使用，出現了一些比較復雜的混凝土結構，如：變寬的異型橋、彎橋等。通過對施工方法的難易程度、工期和經費等方面進行比較之后，也會在大中跨徑彎橋中應用此方法。

支架雖然是橋梁施工時的臨時構件，但要承受橋梁傳遞下來的大量施工恒載，因此需要保證其具備一定的強度和剛度。并且支架要有穩固的基礎，牢靠的構建連接，以及大量的橫向、縱向、斜向的連接桿件，這些構件將支架聯結成為整體。支架由于受到上部傳遞下來的荷載力會出現結構下撓現象，因此支架在安裝前要計算并設置一定的預拱度，來抵消一部分變形，從而使橋梁結構的外形和標高合乎設計規范。同時，為避免主梁部位出現局部受力，應勻稱地布設落架設施。在采用支架施工法建造預應力混凝土箱形截面連續梁橋時，一般有兩種澆筑混凝土的方法。其一是水平分層澆筑，也就是說先澆筑具有承載力的底板，具有一定強度之后開始澆筑腹板，腹板達到一定強度之后再澆筑頂板。如果需要澆筑混凝土過多時，可以將各部位分解成塊，選擇多次澆筑的方式成型。其二是分段施工法，根據施工情況劃分梁段，進行分段澆筑，梁段之間通過連接縫連接，連接縫間距為20～45m， 寬度取值1m，此處通常是梁彎矩較小的梁段，等到各區域梁段混凝土澆筑結束之后，通過接縫處將兩梁段合攏。

滿堂支架施工方法的主要特點有：

（1）橋梁的整體性較好，施工過程平穩可靠，平面線形和豎曲線形易于控制，施工時無須大型起重設備；

（2）施工過程中沒有進行體系轉換，便不會引起恒載徐變次彎矩，內力計算相對簡單；

（3）對于預應力混凝土連續梁橋整體，通過集中張拉預應力鋼束可以簡化梁段的構造，施工方便；

（4）施工過程中需要用到大量的支架，在跨河大橋施工時必將會影響河道的航運，支架還會受到水流、漂浮物等的撞擊；

（5）支架施工法施工周期較長、成本較高，施工場地較大。

1.2 懸臂施工法

懸臂澆筑法適用于建造橋梁的上部構造，掛籃為支撐系統，掛籃經過行走前移，以施工完成的零號塊為出發點，開始對稱地向兩側跨中區域逐塊地澆筑混凝土，等到已經澆筑完的混凝土強度達到規范標準后，開始對預應力筋進行張拉，之后進行孔道內壓漿，再前移掛籃，澆筑下一段混凝土，直到跨中合龍，形成完整的橋梁結構。懸臂施工法有懸臂澆筑法和懸臂拼裝法兩種，其中，懸臂澆筑法是指對稱地在0號塊墩兩側澆筑混凝土，待混凝土形成一定強度，進行預應力筋的張拉，然后移動施工機具、模板繼續下一段的施工，直至跨中合龍。懸臂拼裝法則是將提前預制好的混凝土橋梁節段塊件，從0號塊墩兩側依次對稱地安裝節段梁塊，之后進行預應力筋的張拉，此時懸臂端不斷延長，直到合攏。懸臂澆筑施工的每一節梁段需要承受來自自身的重量、施工中人材機等荷載，以及后期各梁段澆筑施工中所產生的荷載。因此，為了保證橋梁結構的平衡與穩定，需要準確保持兩側懸臂對稱澆筑施工[3-5]。

當采用懸臂施工法施工時，橋梁結構此時的受力狀態為剛構懸臂梁，當跨中合龍之后，橋梁結構此時形成連續梁。由于連續梁橋會在施工過程中進行體系轉換，因此，橋梁結構在最初設計的時候要充分考慮施工過程中的應力狀態變化，以及因結構體系轉換而產生的結構次內力。懸臂施工時通常選用變截面梁，因為變截面梁施工時與服役時的受力狀況比較契合。連續梁橋在進行懸臂施工時有一個特點，那就是墩梁之間處于鉸接狀態而不能承受彎矩作用，因此，懸臂施工時需要臨時固結墩和梁，直到有一端合龍，橋梁結構形成連續梁，再恢復結構的原始狀態。懸臂澆筑法施工多應用在60～150m跨徑的連續橋梁中，150m以上跨徑的連續梁橋中較少采用，因為更大跨度的連續梁橋需要特別大噸位的橋梁支座，但支座不僅壽命較短，養護和更換也比較困難。

懸臂澆筑法進行預應力混凝土連續梁施工時，特點比較明顯：

（1）懸臂澆筑法施工時，連續梁橋在施工時和成橋后的結構受力狀況相似，比如：預應力筋不僅在施工時進行張拉受力，成橋后還是橋梁結構的受力鋼筋[6]。

（2）懸臂施工法是無支架施工方法，不會阻斷河道通航，施工不受季節、河道水位的影響，建設城市立交時也不會阻斷交通，不會阻礙橋下空間的使用，還適用于深山峽谷之間建橋。

（3）有利于縮短工期。懸臂施工時可同時施工幾個橋墩，每個橋墩又有兩個工作面，每個工作面獨立操作、互不干擾，可大大加快施工進度。

（4）分段施工可以便捷地修建變高度梁，進而可以建造多樣化布置、構造美觀的連續梁橋。

（5）掛籃由于結構簡單、成本低等優勢被廣泛應用，懸臂澆筑混凝土既不用大型的起吊設備，也不用滿布支架，大大節約了施工成本。

1.3 簡支變連續施工法

相對于一次落架施工法來說，選用簡支變連續施工法的單位工程造價要低得多，結構體系良好。由于施工的裝配化和標準化，簡支變連續施工法的施工周期較短，廣泛應用于中小跨徑橋梁。簡支變連續施工法就是先架設預制主梁形成簡支梁，然后在內支座區域現澆濕接縫混凝土，再張拉墩頂的主梁預應力鋼束形成連續梁體系[7]。

簡支變連續結構體系具有以下特點：

（1）采用預制簡支梁段與現場澆筑墩頂連續段相結合的施工方法，有利于把控梁體的質量，節省模板，縮短工期。

（2）簡支變連續結構受力體系為一期恒載按照簡支梁傳力，活載和二期恒載按照連續梁傳力，降低了基礎沉降帶來的結構次應力的影響[8]。

（3）簡支梁采用預制大大降低了混凝土因收縮徐變而導致的結構次內力。

（4）施工過程中不需要大型的機械設備和大量腳手架，進一步降低了工程造價。

（5）簡支變連續結構具備著連續梁橋的優點，減少了伸縮縫的數量，提高了行車舒適性。

根據其受力特點可以將簡支變連續法施工的橋梁結構分為簡支梁預制階段和連續梁形成階段[9]。在簡支梁的預制階段，連續梁承受著自身重量和一期的預應力荷載作用。現澆濕接縫混凝土后，簡支梁端部現澆混凝土與負彎矩區的張拉預應力相結合形成連續梁結構，形成的連續梁體結構承受著二期恒載、二期預應力荷載和活載的作用。成橋后墩頂處的負彎矩比同等滿堂支架的現澆連續梁小，跨中處的正彎矩比對應簡支梁小，一定程度上降低了彎矩的峰值[10]。簡支梁在施工過程中梁體是靜定結構，雖然存在混凝土的收縮徐變效應而引起的變形，但此時不會產生次內力。支座雖然有些許不均勻沉降但也不會引起附加內力。當形成連續梁結構體系后，前期混凝土產生徐變效應，后期混凝土產生收縮效應，前后期混凝土變化不同步，變形受到約束，進而導致收縮徐變次內力[11]。梁體結構的內力狀況跟隨時間在不斷變化的同時，梁體結構的內力也會重分布。

1.4 逐孔施工法

顧名思義，逐孔施工法是從橋梁的某一側出發，采用一套施工設備或一、二孔施工支架逐孔進行施工，循環前進，直到施工完成的施工方法[12]。逐孔施工法有幾種常用的類型：整孔吊裝或分孔吊裝逐孔施工、節段逐孔施工和移動模架法等。

逐孔現澆施工與支架現澆施工的區別是：逐孔現澆施工法是只在一個橋跨里設置支架，等到張拉預應力筋完成后，再將支架移至下一跨進行施工，而支架現澆施工法則是通過滿布的方式在一聯橋跨中全部布設支架進行連續施工，因此，在逐孔現澆施工過程中，跨與跨之間轉換時會發生受力體系轉換問題，同時混凝土會發生收縮徐變進一步引起結構次內力。逐孔施工法與支架現澆施工法相比，只在一跨里布設支架，進而支架的使用量大大減少，支架在跨與跨之間轉移使周轉次數增多，利用效率提高，且施工過程中不需要大型的起吊設備，橋梁結構上下部分同時展開施工，極大地縮短了施工工期，但這種施工方法僅適用于中等跨徑或者結構構造簡單的等高度連續梁橋。

1.5 頂推施工法

頂推施工法是指將沿橋梁縱軸方向上的后臺設置為預制場地，分節段預制梁體，然后將預制好的梁段和預應力筋組成整體，通過千斤頂將梁體向前頂推到預先設計好的位置，之后預制下一節段梁，循環施工，直到結束[13]。采用頂推施工法施工時，預制梁體在移動過程中，支點處和跨中處的梁截面應力狀況變化比較大，所以施工的梁體截面通常選擇等截面梁。然而梁體結構的自重比較大，因此需要使用摩擦系數比較小的滑移裝置來進行頂推施工。當采用頂推施工法進行主梁頂推時，梁體結構內力在不斷變化，梁體移動過程中，在支點處的梁截面承受負彎矩，跨中區域的梁截面產生正彎矩，即主梁截面的彎矩和剪力會經歷正負彎矩的交替變化。與橋梁服役過程中的主梁內力狀況相比，這種施工過程中主梁內力不斷變化的狀況顯得更為不利。為了改善這種施工過程中施工內力不斷改變的不利狀態，會在主梁前部外接質量較輕的鼻梁，盡管這樣，內力計算值仍然很大。

頂推施工法的施工特點可以歸納為以下幾個方面：

（1）頂推法施工過程平穩、無噪聲，可建橋長度較大，施工成本低。頂推施工法不僅可以在山谷、深水和高墩上采用，而且可用于曲率相同的坡橋和彎橋上。

（2）主梁通過分段預制，提前控制了混凝土的收縮徐變，進而建造的橋梁結構整體性較好。

（3）通過統一預制連續梁節段的場地，便于進行現場施工管理，以及改善施工環境。施工過程中的模板和設備可以來回周轉使用，提高了施工機械的利用率。

（4）由于施工中和服役中主梁的受力變化很大，所以在進行截面設計和預應力束布設時，一定要注意荷載作用對其產生的影響。此外，施工時可通過設置臨時墩和導梁等措施來降低施工過程中的主梁應力[14]。

（5）頂推施工法適用于等截面梁施工，當建設大跨徑橋梁時，選用等截面梁就有點不太合適。因為大跨度的等截面不僅自重比較大，材料上造成浪費，而且施工難度上也會變得很大，因此頂推施工法適用于中等跨徑的連續梁橋，頂推跨徑建議為40m～45m，橋梁的總長度為500m～600m。

2 結束語

本文分別對滿堂支架施工法、簡支變連續施工法、懸臂

施工法、逐孔施工法、頂推施工法這幾種建造連續梁橋常用的施工方法進行了闡述。不同的施工方法適用于不同跨徑和截面形式的連續梁橋，應要根據實際施工條件選擇最適合的施工方法。通過施工方法技術的不斷進步、不斷完善，我國的預應力混凝土連續梁橋必將高質量地向前發展。