簡(jiǎn)支連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及合理施工方法探討

張毅奇

(重慶市市政設(shè)計(jì)研究院)

1 引言

簡(jiǎn)支梁橋是梁式橋中應(yīng)用最早、最廣泛的一種橋型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、能適應(yīng)沉降較大的地基，在中小型跨徑梁橋中得以普遍應(yīng)用。但是，由于簡(jiǎn)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(yán)重影響且養(yǎng)護(hù)困難，簡(jiǎn)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(xù)梁結(jié)構(gòu)橋梁具有良好的連續(xù)性和力學(xué)性能，但因其施工工藝復(fù)雜、設(shè)備及材料投入大，更適用于大跨徑橋梁的建設(shè)，在中等跨徑橋梁的建造中不占優(yōu)勢(shì)。后來(lái)出現(xiàn)的“先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋”將簡(jiǎn)支梁的簡(jiǎn)單工藝和連續(xù)梁的優(yōu)越性能結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)用梁或板批量預(yù)制生產(chǎn)的方式來(lái)加快連續(xù)梁的建設(shè)速度，同時(shí)省去復(fù)雜的支模工序。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋綜合了簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)勢(shì)，減少了連續(xù)跨內(nèi)的伸縮縫，從而使橋面連續(xù)性得到擴(kuò)大;在豎向荷載的作用下，各跨仍然繼承了簡(jiǎn)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(yīng)用。

簡(jiǎn)支梁橋面連續(xù)通常可分為兩種，一種是梁上現(xiàn)澆混凝土板連續(xù)，橋面連續(xù)板內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力鋼筋;另一種是指組合梁的橋面板連續(xù)，混凝土板作為梁結(jié)構(gòu)本身的一部分后澆或者預(yù)制，多采用預(yù)應(yīng)力使之連續(xù)，其受力性能與常規(guī)的簡(jiǎn)支梁橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)體系不同，應(yīng)歸于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系，但沿用了“橋面板連續(xù)”的說(shuō)法。相對(duì)于簡(jiǎn)支梁的施工，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁增加了連續(xù)段施工和體系轉(zhuǎn)換兩道工序，這是將簡(jiǎn)支梁變成連續(xù)梁的關(guān)鍵，也是施工的重點(diǎn)和質(zhì)量控制的難點(diǎn)。

2 簡(jiǎn)支連續(xù)梁橋的構(gòu)造特點(diǎn)

2.1 先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的主要連續(xù)類型

(1)組合梁的先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)國(guó)外普遍采用此種連續(xù)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(jiǎn)支，上部的混凝土板可現(xiàn)澆，也可預(yù)制。橋面板與梁之間采用剪力連接件連接，一般采用預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)連續(xù)，且支座處同時(shí)配置正、負(fù)彎矩筋。

(2)預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)連續(xù)根據(jù)受力分析，用預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)連續(xù)類型適用于20 m以上的多跨簡(jiǎn)支梁橋。由于在負(fù)彎矩區(qū)施加了預(yù)應(yīng)力，連續(xù)區(qū)的橋面開(kāi)裂得以避免。在我國(guó)廣西柳南高速公路洛維大橋使用成功后，此類型連續(xù)得到了廣泛應(yīng)用。

(3)橋面連續(xù)我國(guó)高等級(jí)公路中的簡(jiǎn)支連續(xù)梁橋多采用此類連續(xù)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且施工方便，對(duì)16 m以下的多跨簡(jiǎn)支梁橋的橋面開(kāi)裂問(wèn)題解決較好，但對(duì)16 m以上的多跨簡(jiǎn)支梁橋的橋面開(kāi)裂問(wèn)題解決效果不太理想。

(4)橋面板連續(xù)此類型在我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)史上運(yùn)用較多，其設(shè)計(jì)和施工也簡(jiǎn)單方便，但適用范圍小。只對(duì)具有行車道板的20 m、25 m、30 m多跨簡(jiǎn)支T(I)梁橋才適用。

(5)普通鋼筋使結(jié)構(gòu)連續(xù)此類連續(xù)方法在國(guó)內(nèi)的工程實(shí)踐中采用較少，設(shè)計(jì)和施工較前兩者復(fù)雜，多用于20 m、25 m、30 m的多跨簡(jiǎn)支T(I)型梁橋。以上三種類型由于負(fù)彎矩區(qū)都是用的普通鋼筋，因此連續(xù)區(qū)橋面很難避免開(kāi)裂。

2.2 先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的主要構(gòu)造

(1)上部構(gòu)造:預(yù)制構(gòu)件與裝配式簡(jiǎn)支橋梁構(gòu)件相似，可視主梁間距少設(shè)甚至不設(shè)中橫隔板。預(yù)制主梁靠近現(xiàn)澆連續(xù)端與簡(jiǎn)支橋梁不同，要注意預(yù)埋縱向連續(xù)鋼筋、橫向連接鋼筋及梁底鋼板。當(dāng)現(xiàn)澆連續(xù)段采用預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力管道的預(yù)埋并合理設(shè)置齒板。

(2)現(xiàn)澆連續(xù)段:在形成連續(xù)結(jié)構(gòu)后，預(yù)制構(gòu)件的連續(xù)段與預(yù)制端橫隔板一起組成上部構(gòu)造的剛性端橫隔梁。施工時(shí)要求將它在縱、橫、豎三個(gè)方向與主梁可靠結(jié)合?，F(xiàn)澆連續(xù)段的縱向鋼筋可考慮采用普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼束，采用普通鋼筋具有操作簡(jiǎn)便且不影響主梁已有的正彎矩鋼束預(yù)應(yīng)力效果的優(yōu)點(diǎn)，而采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)則抗裂性較好。

(3)現(xiàn)澆橋面板:是預(yù)制構(gòu)件的整體化結(jié)構(gòu)，它加強(qiáng)了裝配式T形梁、工字梁或分體式小箱梁的橫向聯(lián)系和抗扭剛度，加強(qiáng)了預(yù)制橫隔板的功能，且用以布置頂板負(fù)彎矩區(qū)受力鋼筋或鋼束。

(4)橋面鋪裝、防撞護(hù)欄、橋頭搭板、橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)及其它附屬構(gòu)造如支座、伸縮縫及防、排水構(gòu)造等，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁均與其它型式的橋梁類似。

2.3 先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的主要特點(diǎn)

(1)對(duì)于箱梁為滿足錨具布置的需要，主梁端部在箱內(nèi)側(cè)加厚。腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束除豎彎外，在主梁加厚段尚有平彎，與此相應(yīng)的錨固面在三個(gè)方向傾斜，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)必須垂直于錨固端面。為了擴(kuò)散應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力錨具在梁端布置應(yīng)力求均勻。

(2)對(duì)于箱梁為減輕安裝重量和增加橫向整體性，在各箱之間設(shè)置橫向濕接縫，每聯(lián)端部橫梁部分與主梁同時(shí)預(yù)制，各墩頂橫梁現(xiàn)澆。

(3)對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，跨中底板下層鋼筋和支點(diǎn)處頂板上層鋼筋應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算設(shè)置。

(4)主梁頂板負(fù)彎矩鋼束的波紋扁管應(yīng)在預(yù)制主梁時(shí)預(yù)埋，在主梁安裝好后，澆筑連續(xù)接頭段前應(yīng)將對(duì)應(yīng)的扁管連接好。

(5)鋼絞線彎折處采用圓曲線過(guò)渡，管道必須圓順。預(yù)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(shè)置一組，頂板負(fù)彎矩鋼束的定位鋼筋每隔100 cm設(shè)置一組。

(6)預(yù)制主梁簡(jiǎn)支安裝時(shí)的臨時(shí)支座，可采用硫磺砂漿制成，硫磺砂漿內(nèi)埋入電熱絲，采用電熱法解除臨時(shí)支座。

3 簡(jiǎn)支連續(xù)梁橋的主要優(yōu)點(diǎn)

(1)構(gòu)件可以在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)批量生產(chǎn)，便于統(tǒng)一生產(chǎn)管理并嚴(yán)格控制預(yù)制構(gòu)件的尺寸。且構(gòu)件可提前預(yù)制，縮短了橋梁施工工期并節(jié)約了建設(shè)成本。

(2)梁的吊裝就位僅需要吊裝設(shè)備、負(fù)彎矩的布置可在梁上或掛籃上進(jìn)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(diǎn)。

(3)簡(jiǎn)支梁的預(yù)應(yīng)力筋對(duì)結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生次力矩，可使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。

(4)基礎(chǔ)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)小。梁的自重等豎向恒載按簡(jiǎn)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(xù)梁結(jié)構(gòu)傳力，使結(jié)構(gòu)的受力性能優(yōu)越，可用于基礎(chǔ)不良地區(qū)的橋梁建設(shè)。

4 簡(jiǎn)支連續(xù)梁橋合理施工方法

4.1 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋施工工藝流程

先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋的梁板為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁，場(chǎng)地集中預(yù)制，在橋上進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，吊裝時(shí)先采用臨時(shí)支座(對(duì)于雙支座情況，即為永久支座)，按簡(jiǎn)支安裝就位后，在連續(xù)墩上預(yù)置永久支座(對(duì)于雙支座情況，無(wú)次工序)，現(xiàn)澆接頭混凝土、張拉克服負(fù)彎矩的預(yù)應(yīng)力束，將體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)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(jù)條件適當(dāng)調(diào)整)。

施工準(zhǔn)備→預(yù)埋連接鋼筋及預(yù)留孔道埋設(shè)→梁板預(yù)制→安裝臨時(shí)支座、預(yù)埋永久支座→梁板吊裝→連續(xù)鋼筋連接→澆筑濕接縫砼→預(yù)應(yīng)力鋼束張拉→澆筑鉸縫砼→橋面鋪裝→完成橋梁施工。

4.2 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋施工工藝特點(diǎn)

(1)先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的受力為“恒載簡(jiǎn)支、恒載+活載連續(xù)”，因而其主梁的截面尺寸和預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量均大大減小，使預(yù)制梁在施工階段的起拱度較簡(jiǎn)支梁要小得多，在設(shè)置反拱度時(shí)應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行計(jì)算，而不能簡(jiǎn)單地參照簡(jiǎn)支梁的反拱度值。

(2)在簡(jiǎn)支梁受力階段，在未施工縱向濕接縫的梁體上運(yùn)梁是不安全的，而在己施工了縱向濕接縫的梁體上運(yùn)梁則是安全的;對(duì)連續(xù)梁而言，未做負(fù)彎矩筋張拉之前是結(jié)構(gòu)最薄弱的階段，即使這時(shí)在其上方運(yùn)梁也是安全的。

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

(4)由于在實(shí)際施工中受工期以及人力、設(shè)備組織的限制，有時(shí)不能等后澆連續(xù)段全部澆筑、張拉完成后再進(jìn)行一次性的體系轉(zhuǎn)換，此時(shí)可采用多次體系轉(zhuǎn)換。

［1］ 劉光明，胡柏學(xué).先簡(jiǎn)支后連續(xù)無(wú)縫橋梁初探［J］.湖南交通科技，1999，25(2):54-63.

［2］ 向中富.橋梁施工控制技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］ 曾劍.先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)特性及施工研究［D］.重慶交通大學(xué)，2010.

［4］ 李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，1991.

［5］ 周一勤.簡(jiǎn)支斜梁橋橋面連續(xù)板的內(nèi)力分析［J］.華東公路，1992，(3):64-69.

［6］ 林輝源.先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁濕接縫的設(shè)計(jì)與施工［J］.華東公路，2002，(3):24-26.