先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jìn)，代表高效以及便捷的先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)受到了廣泛關(guān)注。此類(lèi)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(shí)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(shí)需求下，以下兩類(lèi)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(jiǎn)支梁橋，另一種則是伸縮縫間距最大可達(dá)500m 的先簡(jiǎn)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(dá)到的穩(wěn)定性更高。在連續(xù)梁橋中，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋不管是在造價(jià)還是整體性能上都有顯著表現(xiàn)，且質(zhì)量上也有著切實(shí)的保障。因支點(diǎn)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(huì)更為便捷，且能更為高效地達(dá)到其所規(guī)定的要求。

2 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋分類(lèi)

對(duì)于此類(lèi)梁橋來(lái)說(shuō)，主要有兩種分類(lèi)，其一是跨中為預(yù)應(yīng)力和支點(diǎn)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(kāi)展的焊接施工量較大，相應(yīng)的焊縫的質(zhì)量無(wú)法得到切實(shí)的保障，且極易出現(xiàn)混凝土的開(kāi)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(diǎn)皆是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造的A 類(lèi)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(shì)，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(duì)于混凝土裂縫以及反拱也有切實(shí)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(shí)原因，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到了廣泛應(yīng)用。

3 部分預(yù)應(yīng)力先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)

3.1 橋梁聯(lián)長(zhǎng)的確定及支座設(shè)計(jì)

對(duì)于先簡(jiǎn)支后連續(xù)的梁橋來(lái)說(shuō)，其一聯(lián)的長(zhǎng)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(zhǎng)進(jìn)行科學(xué)分聯(lián)，進(jìn)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(shí)還應(yīng)保證結(jié)構(gòu)形式的統(tǒng)一。

對(duì)于下部結(jié)構(gòu)以及支座的設(shè)計(jì)，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(zhǎng)的三分之一，且不要超過(guò)120m[3]。需要注意的是，其他的橋墩上應(yīng)設(shè)置滑動(dòng)支座，而伸縮端則應(yīng)設(shè)置定向規(guī)格的滑動(dòng)支座。

3.2 橋梁濕接縫寬度確定

對(duì)于濕接縫來(lái)說(shuō)，確定其寬度應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：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(mǎn)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(guò)選擇使用等高度T 形截面的形式，梁體總高度可以達(dá)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(dá)到12.25m。因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用應(yīng)用簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)的施工方式，主梁需要在預(yù)制場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行制作之后再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，吊裝到規(guī)定的位置上，所以此時(shí)的截面在設(shè)計(jì)中應(yīng)該保證其具備較強(qiáng)的吊運(yùn)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(chē)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(qiáng)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(dá)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(jì)中，還要避免存在應(yīng)力集中的情況，并且使得脫模順利進(jìn)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(huì)導(dǎo)致彎矩橫向分布的情況，在該位置上進(jìn)行橫梁部分的設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到均勻性的要求，否則就會(huì)導(dǎo)致一些位置上的主梁彎矩過(guò)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(jì)方案達(dá)到要求，此時(shí)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(duì)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(duì)較多的橫隔梁部件，以滿(mǎn)足其使用的要求[4]。

結(jié)合本次橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況，確定需要在橋跨中點(diǎn)、支點(diǎn)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(dá)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(jì)算

3.5.1 單元?jiǎng)澐?。本次設(shè)計(jì)方案確定的過(guò)程中，主要是通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件GQJS 做好結(jié)構(gòu)部分的計(jì)算與分析。全橋單元?jiǎng)澐值倪^(guò)程中，應(yīng)該綜合分析橋梁在具體的施工階段。交通運(yùn)營(yíng)階段中，截面具體的布置位置，要做好截面在單元節(jié)點(diǎn)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(jì)主要采用的是簡(jiǎn)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(diǎn)、預(yù)應(yīng)力鋼筋束的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將全橋劃分為 99 個(gè)單元，100 個(gè)節(jié)點(diǎn)。

3.5.2 恒載內(nèi)力計(jì)算。第一階段是進(jìn)行主梁結(jié)構(gòu)部分的預(yù)制施工，在混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求之后進(jìn)行張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束的施工，然后進(jìn)行水泥漿液的壓注施工，并且把各個(gè)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(shí)支座支承的簡(jiǎn)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(jì)方案的要求強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后，再?gòu)埨?fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束，然后是進(jìn)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(gè)橋梁項(xiàng)目的臨時(shí)支座全部拆除，主梁需要直接支承在整個(gè)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?yàn)槭┕きh(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)恒載的形成是分段實(shí)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(xiàng)

針對(duì)支點(diǎn)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(shí)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(jiǎn)支后連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)施工工藝

4.1 先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工流程

整個(gè)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(duì)該體系以及構(gòu)造基礎(chǔ)設(shè)施鞏固和加強(qiáng)。

4.2 先簡(jiǎn)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(qiáng)度達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)后，才可張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。具體實(shí)施時(shí)應(yīng)兩端同時(shí)進(jìn)行，以免出現(xiàn)彎曲等不良情況。不僅如此，張拉進(jìn)行時(shí)還應(yīng)測(cè)量鋼絞線(xiàn)和孔道的摩擦系數(shù)，而且錨具的磨損以及設(shè)計(jì)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(zhǎng)值控制為輔的條件下高效實(shí)施。

4.2.2 一般來(lái)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(dá)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(duì)現(xiàn)澆段預(yù)留尺寸以及臺(tái)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(duì)于臨時(shí)支座的設(shè)計(jì)和選材，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下因素：臨時(shí)支座的強(qiáng)度和剛度都應(yīng)達(dá)標(biāo)，且不會(huì)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(jì)到位，以為具體高效的推進(jìn)提供基礎(chǔ)條件。架設(shè)梁板的過(guò)程中，其中涉及的臨時(shí)支座沉降量等，可通過(guò)一定的試驗(yàn)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(shí)施之前，應(yīng)采用空壓機(jī)對(duì)接縫精細(xì)清理，以確保其內(nèi)部的干凈[5]。與此同時(shí)還應(yīng)認(rèn)真檢查各個(gè)支座的平整度，以使其達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)。安裝永久性支座的過(guò)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(dá)標(biāo)。

4.2.5 連接現(xiàn)澆連續(xù)段的預(yù)埋鋼筋時(shí)，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(shí)，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(hào)一致，同時(shí)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(shí)地防范裂縫的收縮和開(kāi)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(dá)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(lái)說(shuō)就是先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁中針對(duì)梁板頂面預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉。與簡(jiǎn)支梁橋不同的是，其所用的預(yù)應(yīng)力鋼束是高強(qiáng)度低松弛規(guī)格的鋼絞線(xiàn)，具體的張拉是兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，并是以一種由外側(cè)向內(nèi)側(cè)的順次有序?qū)嵤?。具體的實(shí)施是一根一根地進(jìn)行，直到全部張拉完畢才算完成。另外需要注意的是，張拉進(jìn)行完以后，就應(yīng)盡快實(shí)施壓漿施工。

5 先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工質(zhì)量控制

5.1 臨時(shí)支座的設(shè)置

5.1.1 該環(huán)節(jié)的具體實(shí)施應(yīng)以前期的測(cè)試為準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)砂箱的預(yù)壓測(cè)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(huì)更為明確和精細(xì)，以切實(shí)地達(dá)到既定的設(shè)計(jì)效果。

5.1.2 支座墊石的高度應(yīng)適當(dāng)降低，同時(shí)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(dá)到鋼板的部位，一般會(huì)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(huì)更為高效。

5.2 后連續(xù)澆筑段施工質(zhì)量控制

施工過(guò)程中涉及的新老混凝土的結(jié)合問(wèn)題，應(yīng)采用鑿毛的方式對(duì)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(hù)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(duì)澆筑的質(zhì)量造成不良影響，這點(diǎn)可通過(guò)選定澆筑時(shí)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(shí)施。對(duì)于主梁預(yù)制完成3 個(gè)月以?xún)?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(shí)還應(yīng)達(dá)到較為適宜且符合施工效果的強(qiáng)度和剛度?；炷恋臐仓驼駝?dòng)，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(duì)濕接縫的澆筑，一般選在一天中最低溫度時(shí)進(jìn)行比較適宜，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其的養(yǎng)護(hù)，以免出現(xiàn)裂縫等不良情況。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)橋梁建設(shè)項(xiàng)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(jiǎn)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(shì)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(shí)代發(fā)展要求的不斷增多，橋梁施工技術(shù)的提升和改進(jìn)成為一個(gè)持續(xù)性的發(fā)展問(wèn)題，相信在當(dāng)下以及未來(lái)技術(shù)不斷應(yīng)用和探究的基礎(chǔ)之上，我國(guó)的橋梁工程建設(shè)會(huì)變得更為科學(xué)高效。