先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與施工

李春林

(山西路橋第四工程有限公司，山西 大同 037300)

1 項(xiàng)目背景

某大橋工程項(xiàng)目是先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋，其上部結(jié)構(gòu)采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土T梁(6×50 m)，設(shè)計(jì)的荷載具體是掛車-120 t、汽超-20 t。該梁橋的單幅梁寬度是13.20 m，高度為2.6 m，中梁的寬度為2×80 m。待預(yù)制T梁就位之后，需要將梁體搭接位置的縱向濕接縫寬度控制為0.9 m，而后澆筑連續(xù)梁位置橫向濕接縫頂部寬度控制為1.23 m，底部寬度控制為0.8 m。其中預(yù)制T梁采用的是C50混凝土，選擇的鋼絞線相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。此外，主梁部位布設(shè)4束鋼絞線且使用原錨，從負(fù)彎矩部位布設(shè)5束鋼絞線(每束由5根鋼絞線組成)且使用扁錨。

表1 鋼絞線相關(guān)參數(shù)

2 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)類型

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁采用的結(jié)構(gòu)類型比較多，具體分類如下：①根據(jù)材料主要?jiǎng)澐殖射摻罨炷僚c預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等[1]；②根據(jù)預(yù)應(yīng)力基本劃分成先張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等；③根據(jù)斷面方式劃分成空心板與T形梁等，具體見(jiàn)圖1。

圖1 一次受力組合梁

2.2 基本構(gòu)造

此橋梁包含的構(gòu)造主要為預(yù)制構(gòu)件、連續(xù)段、現(xiàn)澆橋面板與橋面鋪裝等。

2.3 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁受力與變形

其包含了簡(jiǎn)支梁階段與連續(xù)梁階段。其中簡(jiǎn)支梁階段是指預(yù)制梁板安裝階段，而連續(xù)梁階段是指混凝土澆筑。通過(guò)張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋與拆除臨時(shí)支座將簡(jiǎn)支梁有效連接成連續(xù)性結(jié)構(gòu)。從梁橋受力方面分析，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁有所不同，處于簡(jiǎn)支梁階段，其中自重與施工荷載等均由簡(jiǎn)支梁承受，而處于連續(xù)梁階段，需要承受后期車輛荷載、預(yù)應(yīng)力與其他荷載等[2]。與簡(jiǎn)支梁對(duì)比，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的跨中彎矩相對(duì)偏小；與連續(xù)梁對(duì)比，先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁支點(diǎn)位置的負(fù)彎矩相對(duì)偏小。同時(shí)先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變形與簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁不同，是因?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)梁處于簡(jiǎn)支梁階段的變形在形成連續(xù)梁后就會(huì)被約束，從而造成不同結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的變形不同，而且不會(huì)相互干擾。

2.4 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁特性

由于先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁施工主要包含兩個(gè)階段，因此表現(xiàn)為二次受力組合梁特性。待預(yù)制梁板吊裝完成之后，施工階段的荷載與梁板自重全部直接作用在預(yù)制混凝土梁之上，所以在現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到要求之后才由預(yù)制與現(xiàn)澆混凝土一起承擔(dān)荷載，此階段形成的預(yù)制與現(xiàn)澆混合截面的應(yīng)力都是二次受力引發(fā)的[3]。所以為了能夠?qū)崿F(xiàn)先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的具體受力特性研究分析，需要把第一受力階段和僅有的一次受力連續(xù)梁實(shí)施對(duì)比(見(jiàn)圖1～2)，同時(shí)第二受力階段的主要受力特性和組合連續(xù)梁大體相同。因?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)梁劃分成兩個(gè)施工階段，所以結(jié)構(gòu)受力分析也必須分成兩階段實(shí)施受力驗(yàn)算。

圖2 二次受力組合梁

1)簡(jiǎn)支內(nèi)力驗(yàn)算。從橋梁分段與預(yù)制梁片實(shí)施拼裝的過(guò)程中簡(jiǎn)支梁就處于受力狀態(tài)，所以梁片驗(yàn)算主要包含吊裝階段、運(yùn)輸階段以及簡(jiǎn)支條件下荷載、自重驗(yàn)算。而針對(duì)施工階段荷載驗(yàn)算，必須結(jié)合采用的施工方式選擇最大荷載條件下部位實(shí)施控制。

2)連續(xù)內(nèi)驗(yàn)算。其中連續(xù)梁支點(diǎn)位置形成的是最大負(fù)彎矩，同時(shí)連續(xù)梁跨中部位形成的正彎矩地域簡(jiǎn)支梁[4]。此外，安裝階段彎矩控制主要是基于簡(jiǎn)支條件下實(shí)施的，所以控制內(nèi)力必須站在設(shè)計(jì)視角進(jìn)行考慮。

3 先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁施工分析

3.1 預(yù)制梁反拱度設(shè)置

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的基本特性為：主梁荷載是簡(jiǎn)支梁受力，而橋梁荷載是連續(xù)梁受力?；谶B續(xù)梁狀態(tài)下，其跨中彎矩低于簡(jiǎn)支梁，所以先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁總體彎矩與簡(jiǎn)支梁狀態(tài)、連續(xù)梁狀態(tài)而言相對(duì)偏小，就導(dǎo)致梁片處于預(yù)制階段下預(yù)應(yīng)力筋張拉彎矩顯著減小，需要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力筋與材料用量，從而能夠有效優(yōu)化梁體的受力結(jié)構(gòu)。正式施工中應(yīng)合理建立拱度，以能夠?qū)⒘后w后期形成的上拱度進(jìn)行抵消[5]。因?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)梁和簡(jiǎn)支梁采用的施工工藝有所區(qū)別，所以反拱度設(shè)置必須綜合考慮各項(xiàng)影響要素，合理地計(jì)算預(yù)拱度。

1)結(jié)合此項(xiàng)目的實(shí)際情況，綜合考量梁體承載、自重與先期預(yù)應(yīng)力，設(shè)置的初始上拱度見(jiàn)表2。

表2 初始上拱度值 單位：mm

2)結(jié)合資料分析研究，普通混凝土徐變系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 混凝土徐變系數(shù)

3)預(yù)制T梁各體系實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為1～3個(gè)月，而混凝土徐變大約是6個(gè)月，短期內(nèi)因?yàn)榛炷列熳儠?huì)造成上拱度大約增加40 mm。

4)待體系轉(zhuǎn)換完成之后，下?lián)隙认陆到咏?%～10%，上拱度提高3.5～8.5 mm，選擇自重狀態(tài)中下?lián)隙?0%，而上拱度是6 mm。

5)梁體基于二級(jí)荷載下會(huì)出現(xiàn)大約為40 mm的下?lián)隙?，同時(shí)必須考慮混凝土慢慢硬化后造成梁體剛度提升，通過(guò)計(jì)算確定二期荷載狀態(tài)下連續(xù)梁下?lián)隙葹?0 mm。

6)橋面瀝青鋪裝結(jié)束到交工一般是2～4個(gè)月，其中混凝土徐變接近是總體徐變10%，就造成梁體上饒度提高7 mm。

7)基于汽車活載狀態(tài)下，梁體下?lián)隙仍黾? mm。

通過(guò)綜合研究，預(yù)制T梁跨中部位反拱度需要設(shè)置為40 mm。

3.2 梁板拱度變化及控制措施

T梁拱度數(shù)值分析確定拱度變化影響要素是預(yù)應(yīng)力、溫度以及混凝土徐變。本文結(jié)合影響要素提出對(duì)應(yīng)的控制措施，確保T梁上拱度均勻以及施工效果。

1)預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力筋張拉是預(yù)制梁施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而預(yù)應(yīng)力筋張拉操作中預(yù)應(yīng)力大小、順序與持續(xù)時(shí)間等直接關(guān)系到橋梁預(yù)拱度變化。具體控制措施如下：①在混凝土強(qiáng)度級(jí)別≥90%，才能夠?qū)嵤╊A(yù)應(yīng)力張拉；②張拉設(shè)備應(yīng)安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)操作，以實(shí)現(xiàn)張拉力的精準(zhǔn)控制，同時(shí)千斤頂?shù)雀黜?xiàng)輔助設(shè)施需要標(biāo)定之后才可以應(yīng)用；③在鋼絞線張拉時(shí)需要確保兩邊同步進(jìn)行；④張拉結(jié)束之后必須及時(shí)注漿，以降低預(yù)拱度變化。

2)溫度應(yīng)力。基于室溫條件下，溫度應(yīng)力產(chǎn)生的變形大約為5 mm，其溫度變化和應(yīng)力變化之間成正比例關(guān)系，同時(shí)應(yīng)力變化和梁體撓度變化也是正比例關(guān)系。具體控制措施是高溫條件下施工時(shí)必須提前制定有效的防護(hù)措施，如實(shí)施灑水處理，以免梁體溫度偏高。

3)混凝土徐變。梁體拱度受混凝土徐變的影響相對(duì)偏大，具體控制措施如下：①砂石料控制，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求選擇碎石，若是碎石的含泥量比較高則必須進(jìn)行沖洗、晾曬處理，然后才能夠使用；②混凝土配合比控制，結(jié)合項(xiàng)目施工實(shí)際情況不斷優(yōu)化與調(diào)整配合比；③混凝土采用分層澆筑方式，需要保證厚度≥30 cm，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7 d。

4 總 結(jié)

先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的主要特點(diǎn)是二次受力，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有特殊性要求。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁施工階段必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特性，合理地設(shè)置橋梁預(yù)拱度。本文圍繞先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與施工展開(kāi)研究，同時(shí)從預(yù)拱度方面研究了變形控制措施，以保證先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁施工質(zhì)量。

[ID:012727]