簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究

劉 華

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 前 言

為了兼顧行車安全性和造價(jià)經(jīng)濟(jì)性兩大要素，在公路設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐中，對(duì)于中小跨徑橋梁而言，普通鋼筋混凝土梁橋和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋成為首選的橋梁結(jié)構(gòu)形式，因其結(jié)構(gòu)簡單、受力合理、造價(jià)低廉、便于工廠化批量預(yù)制，迎合了公路橋梁安全性和經(jīng)濟(jì)性兩大要素，故受到了極其廣泛的推廣應(yīng)用。但簡支梁結(jié)構(gòu)也存在不可避免的缺陷，由于梁體之間相互獨(dú)立，成橋后只能借助大量的伸縮縫以滿足橋面板的連續(xù)性，伸縮縫的大量出現(xiàn)不但影響了行車平順性，由于車輛頻繁顛簸引起的沖擊荷載對(duì)主梁和伸縮縫結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重的疲勞破壞；經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，服役5年以上的簡支梁，其伸縮縫附近的橋面鋪裝系、橋面板及伸縮縫本身均出現(xiàn)了不同程度的破損，嚴(yán)重破壞了簡支梁的整體性，縮短了簡支梁的服役壽命。為了能夠同時(shí)利用簡支梁預(yù)制生產(chǎn)和裝配式施工的便利性及連續(xù)梁受力合理性和行車平順性兩大優(yōu)勢(shì)，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，目前已發(fā)展成為公路連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)最常用的施工技術(shù)。

1 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)基本概述

通過研究簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)發(fā)展過程可知，目前已經(jīng)非常成熟的濕接段預(yù)應(yīng)力簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁施工技術(shù)并非是在短期內(nèi)形成的。最早的簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工雛形只連接橋面鋪裝系，目的是為了減少伸縮縫的數(shù)量，提高行車的平順性；隨著工程技術(shù)的發(fā)展，連接部分逐步拓展至橋面板；直至簡支梁全截面實(shí)現(xiàn)自身連續(xù)；最后，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟，濕接段依靠預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)后連續(xù)，撤除臨時(shí)支座后，真正實(shí)現(xiàn)了簡支結(jié)構(gòu)向連續(xù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。以下就其中的兩種具有代表性的連接形式進(jìn)行概述。

1.1 橋面鋪裝系連接形式

早期的簡支梁連接形式僅局限在橋面鋪裝層面，連接橋面鋪裝的目的就是為了減少伸縮縫數(shù)量，橋面鋪裝層連接的本質(zhì)就是將原伸縮縫埋設(shè)位置填筑彈塑性材料。在工程實(shí)踐中，可以將全部的連接處均填筑彈塑性材料，或者可根據(jù)工程實(shí)際情況，按比例選定幾處填筑彈塑性材料，剩余位置埋設(shè)伸縮縫。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，由于橋面鋪裝厚度相較于主梁高度占比極小，且填筑材料的剛度明顯低于主梁混凝土剛度，因此，在截面剛度計(jì)算過程中可不考慮橋面系連接部分。圖1為橋面鋪裝連接簡圖。

圖1 橋面鋪裝連接簡圖

1.2 濕接段預(yù)應(yīng)力連接形式

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的日臻成熟，在簡支梁濕接段張拉預(yù)應(yīng)力，將相互獨(dú)立的簡支梁節(jié)段連接成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)簡支向連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變。和傳統(tǒng)的現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)相比，先簡支后連續(xù)梁由于單跨跨徑較小，通過墩頂預(yù)應(yīng)力張拉后，墩頂負(fù)彎矩分擔(dān)了一部分結(jié)構(gòu)承載，單跨跨中正彎矩明顯小于連續(xù)梁和同跨徑的簡支梁，且墩頂負(fù)彎矩也低于現(xiàn)澆連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，這無疑成為小跨徑公路橋梁結(jié)構(gòu)選型中適用性最廣的橋型之一。此外，先簡支后連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換之前，除了布設(shè)臨時(shí)支撐墩外，施工過程與簡支梁完全一致，能夠滿足工廠化標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制要求，現(xiàn)場直接吊裝，極大地提高了施工作業(yè)效率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化程度；結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變施工過程中，可在梁上直接張拉負(fù)彎矩區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋，不會(huì)對(duì)橋下凈空產(chǎn)生影響，上部結(jié)構(gòu)工廠化預(yù)制階段，下部結(jié)構(gòu)可同時(shí)進(jìn)行，滿足多線同步作業(yè)條件，工程性價(jià)比較高。從力學(xué)行為角度分析，簡支梁正彎矩區(qū)域的預(yù)應(yīng)力張拉先于結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，因此，在形成連續(xù)結(jié)構(gòu)的過程中不用考慮二次力矩的影響，溫度變化效應(yīng)和基礎(chǔ)不均勻沉降引起的次應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)整體影響微弱；簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋的整體性、截面剛度及荷載穩(wěn)定性等方面與連續(xù)梁橋基本相同。圖2為簡支轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工流程。

圖2 簡支轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工流程

2 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)部分施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)濕接段預(yù)應(yīng)力施工工藝

為了滿足墩頂負(fù)彎矩區(qū)域的受力需求和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋的總體布設(shè)形式，在墩頂負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉施工之前，應(yīng)先處理好相鄰梁段端部肋板及翼緣外露的普通連接鋼筋，不同直徑的連接鋼筋，選用的連接方式不同，半徑低于10mm鋼筋直接使用鋼絲綁扎，直徑大于10mm的鋼筋，建議焊接連接，且有效焊縫長度不能小于鋼筋公稱直徑的1.2～1.5倍。預(yù)應(yīng)力鋼筋波紋管外露部分應(yīng)使用密封膠帶妥善包裹，防止?jié)窠佣位炷翝仓痤A(yù)應(yīng)力孔道阻塞，影響后續(xù)負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力筋張拉施工。

以預(yù)應(yīng)力T梁為例，負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)在濕接段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的100%后，且澆筑齡期不低于7天時(shí)進(jìn)行，為了判定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，澆筑濕接段同時(shí)應(yīng)澆筑6塊標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件，分批次進(jìn)行軸心抗壓試驗(yàn)，定量判定強(qiáng)度指標(biāo)。負(fù)彎矩段預(yù)應(yīng)力張拉采用力和位移雙控模式，任何一個(gè)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)限值后，另一指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)的偏差值不大于5%，則可認(rèn)定張拉有效，張拉控制應(yīng)力應(yīng)介于控制力的0.7～0.75倍，預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)分階段進(jìn)行，且各階段張拉完成后應(yīng)進(jìn)行必要的質(zhì)量檢測(cè)。表4為分階段預(yù)應(yīng)力張拉控制表。

2.2 T型梁橫隔梁及濕接段施工工藝

對(duì)于簡支T梁轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)而言，為了提高未來連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的橫向剛度和整體性，應(yīng)按照一定間距布置T梁橫隔梁，主要功能是提高連續(xù)T梁的橫向聯(lián)系和主梁橫向剛度；橫隔板梁采用支?，F(xiàn)澆施工法，橫隔梁豎向模板應(yīng)均勻?qū)ΨQ地布置三道支撐木方，保證模板強(qiáng)度和剛度，防止混凝土振搗過程中出現(xiàn)模板失穩(wěn)和漏漿病害，橫隔梁主筋公稱直徑不能小于主梁構(gòu)造鋼筋公稱直徑，鋼筋骨架采用鋼絲綁扎，混凝土澆筑之前，應(yīng)使用高壓吹風(fēng)機(jī)徹底清理模板表面及模板內(nèi)的雜質(zhì)。濕接段混凝土澆筑應(yīng)整體進(jìn)行，以盡量減少新老混凝土接縫數(shù)量，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和澆筑質(zhì)量；濕接縫澆筑模板邊緣應(yīng)與主梁邊緣齊平，在交界處使用密封止水帶纏繞，防止應(yīng)澆筑及振搗作用引起混凝土滲漏，濕接段澆筑宜選用小塌落度混凝土材料，為了提高濕接段和原主梁的銜接性，應(yīng)提前對(duì)主梁梁端翼緣混凝土打磨并潤濕，混凝土澆筑應(yīng)一次性連續(xù)完成；此外，濕接段澆筑施工應(yīng)避開高溫時(shí)段，防止溫度過高引發(fā)嚴(yán)重的混凝土干縮病害，從而影響濕接段和原梁之間的貼合性。

表4 分階段預(yù)應(yīng)力張拉控制表

3 總 結(jié)

基于本文研究成果可知，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系應(yīng)繼續(xù)在公路工程橋梁施工項(xiàng)目中廣泛推廣；作為工程技術(shù)人員，必須明確簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換過程和原理，掌握轉(zhuǎn)體施工過程中涉及到的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和工藝，為做好施工質(zhì)量控制工作奠定基礎(chǔ)。

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