论文部分内容阅读
摘要：本文笔者结合自己多年的工作经验对先简支后连续桥梁结构中墩顶湿接缝施工技术进行了探讨，阐述了先简支后连续结构形式相对于传统意义上的连续梁而言，降低了施工难度，同时在一定程度上达到了结构连续的目的，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝的产生。随着施工方法在不断地提高与完善，使得越来越多的桥梁设计采用了此种桥型。本文重点介绍了先简支后连续桥梁结构中墩顶湿接缝的施工技术。
关键词：桥梁工程；先简支后连续；结构连续；湿接缝；
中图分类号：S611文献标识码： A
1、先简支后连续梁桥结构的特点及受力分析
1.1 先简支后连续桥梁结构的特点
随着梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥的优点的桥型一先简支后连续梁桥应运而生。简支梁桥属于单孔静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在很大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。而连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。
1.2 先简支后连续梁桥结构的受力分析
假设结构只受均布荷载q的作用，其受力如图2所示。图2-①、图2-②及图2-③分别为简支梁受力图、剪力图及弯距图；图2-④、图2-⑤及图2-⑥分别为连续梁受力图、剪力图及弯距图。对两跨简支梁及先简支后结构连续梁进行受力分析和比较，可知：先简支后结构连续梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即墩顶湿接缝处，且变为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。因此现浇段承受着较大弯矩及较大剪力，为连续梁的危险截面。因此，湿接缝是先简支后结构连续桥梁中最关键的一道工序，故某大桥设计单位在设计中采取了以下几项措施：
根据施工情况及受力效果，施工时湿接缝连同其上的桥面铺装，范围为梁端头到第一块预应力筋锚块混凝土间一起浇筑混凝土。经比较可知：梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即墩顶湿接缝处，且变为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。因此现浇段承受着最大弯矩及最大剪力，为连续梁的危险截面。
根据湿接缝的受力情况，设计单位经过几次变更修改对湿接缝进行了几个主要方面的设计。下面以空心板梁为例，对于T梁等其它形式桥梁，设计内容相同，只是布置地方不同。
⑴在预制箱梁底板预埋了一排粗钢筋，伸出锚端，施工中纵向两梁的钢筋连接在一起，主要作抗剪力用，以下简称“底板受剪钢筋”，同时在梁顶10cm的桥面铺装层中布置一排粗钢筋，主要作用同底板受剪钢筋。
⑵在预制箱梁顶板中设置抗负弯矩预应力筋，锚头设在箱梁顶面10cm的桥面铺装层内，在箱梁预制中为保证预应力束两端上覆厚度，防止预应力径向分力上爆影响，已设置比箱梁高出10cm的齿块板即锚块。纵向两梁的预应力筋穿过现浇段，连成一个整体，张拉完成后再封锚。
⑶现浇段混凝土采用C55高标号微膨胀小石子混凝土。
2、湿接缝施工
预制箱梁安装在临时支座上，并调整好轴线与标高后即可进行湿接缝的施工。
2.1 对旧混凝土凿毛
将箱梁顶板要浇筑混凝土的范围内的箱梁表层混凝土凿去1～2mm，在浇筑混凝土时湿润表面并座浆，以保证新老混凝土的良好结合。新老混凝土连接面的抗拉强度与施工缝处理方法有关，对于水平缝铲去约1mm水泥薄膜浮浆，施工缝上铺水泥砂浆，抗拉强度与同时浇筑的混凝土比较折减率为0.96，如不除去旧混凝土上的浮浆，则抗拉强度折减率为0.45，因此对旧混凝土去皮，对新老混凝土连接是很重要的。
2.2 安装底模及永久性支座
將支座置于墩顶支座垫石上，放好后在永久性支座外周围安装底模，为严防漏浆，永久性支座与底模间的缝隙应采取有效措施密封。根据实际情况及经济性，底模大多采用泡沫板，考虑到泡沫板在现浇混凝土作用下会有所压缩，选择泡沫板厚度要比支座厚度大2mm，并与支座间的缝隙用胶布或砂浆封住，防止漏浆。如果安装好泡沫板底模后，仍有些后工序须进行电焊，为防止焊渣掉落至底模烧坏泡沫板，可在泡沫板上喷洒一层水泥浆。对于支座较高，支底模空间大的情况，可用木楔支撑木模板当底模。
2.3 安装钢筋
按湿接缝钢筋构造图绑扎钢筋，纵向钢筋按设计要求连接，可采用搭接焊、帮条焊或套筒压接接头。但由于在本项目中，底板受剪钢筋直径大、间距小，纵向两预制梁端伸出的钢筋长度连接不足，无法采用搭接焊；如采用帮条焊，则其钢筋间距小，焊接受条件限制，质量不高，因此底板受剪钢筋宜采用挤压套筒连接。施工中，先把套筒套入其中一片梁的伸出钢筋，同时将另一片梁的对应钢筋调直，把套筒移至两钢筋中间进行挤压。注意做好标记，防止未将套筒置于两钢筋中间而挤压在套筒内无钢筋处，破坏接头的使用性能。此施工方法快速、方便，并且能满足质量要求。
2.4 安装预应力束道
为防止预应力筋与管道间摩擦引起应力损失，增加及改变预应力筋的受力，应严格控制预应力束道的位置。波纹管在两预制梁端与现浇段相接处的位置偏差应控制在2mm以内。在现浇段中预埋与预制梁中的预应力束道采用同种材料，并与预制梁段对应预应力束道顺接，确保连接可靠，不漏浆。
2.5 立侧模
立侧模因梁绞缝分两次施工，须在绞缝处支立侧模，桥梁边梁处的湿接缝模板采用与桥梁边梁侧模同形状的钢模板，其它根据实际需要设置模板。
2.6 浇筑现浇混凝土
根据该段的受力情况，设计采用比C50预制箱梁高5MPa的C55号混凝土，为防止混凝土收缩引起现浇段和预制梁开裂及预应力损失，在混凝土中掺加膨胀剂。因钢筋密集，规定混凝土石子的粒径不大于2cm。根据配合比，严格控制各材料用量，浇筑混凝土时采用小直径振捣棒的振捣器配合大直径振捣棒的振捣器，最后用平板式振捣器，确保现浇段混凝土密实。
2.7 养护
混凝土施工完毕，为防止早期收缩出现裂缝，最好在捣实抹平后即用塑料薄膜覆盖。在混凝土初凝前，掀开塑料薄膜，混凝土会泛水至表面，这时进行二次收浆，以控制平整度及防止出现裂缝。收浆完成后再用塑料薄膜覆盖，下次养护时，换砂或草袋洒水代替塑料薄膜继续养护。
3、结论
⑴施工过程中，应首先采用单联浇筑方案；当受到条件限制而不得不采用多联一次性浇筑方案时，根据“边梁板连续预应力张拉效果受到影响最小”的结论可知。宜组织两组人员，从两边梁向中间梁对称张拉，最大限度地保证后连续效果。
⑵湿接缝混凝土，应采用比C50预制箱梁高5MPa的C55号微膨胀混凝土，建议现浇段连同其上桥面铺装混凝土一起浇筑，采用C55号混凝土，对防止裂纹和预应力损失是有益的。
⑶预制梁预埋筋的位置及梁的吊装位置的准确性直接影响到现浇段的施工及质量。
⑷湿接缝现浇段工程量虽小，但工序烦琐且专业性强，每道工序都会影响整座桥梁的质量及桥梁的使用寿命，因此，应组织专业队伍施工，严格控制施工质量，同时考虑该部分的经济效益。
参考文献：
[1] JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[2] 陈强,黄志义.先简支后连续结构体系连续端混凝土浇筑方式研究.铁道建筑技术,2005(6).
关键词：桥梁工程；先简支后连续；结构连续；湿接缝；
中图分类号：S611文献标识码： A
1、先简支后连续梁桥结构的特点及受力分析
1.1 先简支后连续桥梁结构的特点
随着梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥的优点的桥型一先简支后连续梁桥应运而生。简支梁桥属于单孔静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在很大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。而连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。
1.2 先简支后连续梁桥结构的受力分析
假设结构只受均布荷载q的作用，其受力如图2所示。图2-①、图2-②及图2-③分别为简支梁受力图、剪力图及弯距图；图2-④、图2-⑤及图2-⑥分别为连续梁受力图、剪力图及弯距图。对两跨简支梁及先简支后结构连续梁进行受力分析和比较，可知：先简支后结构连续梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即墩顶湿接缝处，且变为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。因此现浇段承受着较大弯矩及较大剪力，为连续梁的危险截面。因此，湿接缝是先简支后结构连续桥梁中最关键的一道工序，故某大桥设计单位在设计中采取了以下几项措施：
根据施工情况及受力效果，施工时湿接缝连同其上的桥面铺装，范围为梁端头到第一块预应力筋锚块混凝土间一起浇筑混凝土。经比较可知：梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即墩顶湿接缝处，且变为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。因此现浇段承受着最大弯矩及最大剪力，为连续梁的危险截面。
根据湿接缝的受力情况，设计单位经过几次变更修改对湿接缝进行了几个主要方面的设计。下面以空心板梁为例，对于T梁等其它形式桥梁，设计内容相同，只是布置地方不同。
⑴在预制箱梁底板预埋了一排粗钢筋，伸出锚端，施工中纵向两梁的钢筋连接在一起，主要作抗剪力用，以下简称“底板受剪钢筋”，同时在梁顶10cm的桥面铺装层中布置一排粗钢筋，主要作用同底板受剪钢筋。
⑵在预制箱梁顶板中设置抗负弯矩预应力筋，锚头设在箱梁顶面10cm的桥面铺装层内，在箱梁预制中为保证预应力束两端上覆厚度，防止预应力径向分力上爆影响，已设置比箱梁高出10cm的齿块板即锚块。纵向两梁的预应力筋穿过现浇段，连成一个整体，张拉完成后再封锚。
⑶现浇段混凝土采用C55高标号微膨胀小石子混凝土。
2、湿接缝施工
预制箱梁安装在临时支座上，并调整好轴线与标高后即可进行湿接缝的施工。
2.1 对旧混凝土凿毛
将箱梁顶板要浇筑混凝土的范围内的箱梁表层混凝土凿去1～2mm，在浇筑混凝土时湿润表面并座浆，以保证新老混凝土的良好结合。新老混凝土连接面的抗拉强度与施工缝处理方法有关，对于水平缝铲去约1mm水泥薄膜浮浆，施工缝上铺水泥砂浆，抗拉强度与同时浇筑的混凝土比较折减率为0.96，如不除去旧混凝土上的浮浆，则抗拉强度折减率为0.45，因此对旧混凝土去皮，对新老混凝土连接是很重要的。
2.2 安装底模及永久性支座
將支座置于墩顶支座垫石上，放好后在永久性支座外周围安装底模，为严防漏浆，永久性支座与底模间的缝隙应采取有效措施密封。根据实际情况及经济性，底模大多采用泡沫板，考虑到泡沫板在现浇混凝土作用下会有所压缩，选择泡沫板厚度要比支座厚度大2mm，并与支座间的缝隙用胶布或砂浆封住，防止漏浆。如果安装好泡沫板底模后，仍有些后工序须进行电焊，为防止焊渣掉落至底模烧坏泡沫板，可在泡沫板上喷洒一层水泥浆。对于支座较高，支底模空间大的情况，可用木楔支撑木模板当底模。
2.3 安装钢筋
按湿接缝钢筋构造图绑扎钢筋，纵向钢筋按设计要求连接，可采用搭接焊、帮条焊或套筒压接接头。但由于在本项目中，底板受剪钢筋直径大、间距小，纵向两预制梁端伸出的钢筋长度连接不足，无法采用搭接焊；如采用帮条焊，则其钢筋间距小，焊接受条件限制，质量不高，因此底板受剪钢筋宜采用挤压套筒连接。施工中，先把套筒套入其中一片梁的伸出钢筋，同时将另一片梁的对应钢筋调直，把套筒移至两钢筋中间进行挤压。注意做好标记，防止未将套筒置于两钢筋中间而挤压在套筒内无钢筋处，破坏接头的使用性能。此施工方法快速、方便，并且能满足质量要求。
2.4 安装预应力束道
为防止预应力筋与管道间摩擦引起应力损失，增加及改变预应力筋的受力，应严格控制预应力束道的位置。波纹管在两预制梁端与现浇段相接处的位置偏差应控制在2mm以内。在现浇段中预埋与预制梁中的预应力束道采用同种材料，并与预制梁段对应预应力束道顺接，确保连接可靠，不漏浆。
2.5 立侧模
立侧模因梁绞缝分两次施工，须在绞缝处支立侧模，桥梁边梁处的湿接缝模板采用与桥梁边梁侧模同形状的钢模板，其它根据实际需要设置模板。
2.6 浇筑现浇混凝土
根据该段的受力情况，设计采用比C50预制箱梁高5MPa的C55号混凝土，为防止混凝土收缩引起现浇段和预制梁开裂及预应力损失，在混凝土中掺加膨胀剂。因钢筋密集，规定混凝土石子的粒径不大于2cm。根据配合比，严格控制各材料用量，浇筑混凝土时采用小直径振捣棒的振捣器配合大直径振捣棒的振捣器，最后用平板式振捣器，确保现浇段混凝土密实。
2.7 养护
混凝土施工完毕，为防止早期收缩出现裂缝，最好在捣实抹平后即用塑料薄膜覆盖。在混凝土初凝前，掀开塑料薄膜，混凝土会泛水至表面，这时进行二次收浆，以控制平整度及防止出现裂缝。收浆完成后再用塑料薄膜覆盖，下次养护时，换砂或草袋洒水代替塑料薄膜继续养护。
3、结论
⑴施工过程中，应首先采用单联浇筑方案；当受到条件限制而不得不采用多联一次性浇筑方案时，根据“边梁板连续预应力张拉效果受到影响最小”的结论可知。宜组织两组人员，从两边梁向中间梁对称张拉，最大限度地保证后连续效果。
⑵湿接缝混凝土，应采用比C50预制箱梁高5MPa的C55号微膨胀混凝土，建议现浇段连同其上桥面铺装混凝土一起浇筑，采用C55号混凝土，对防止裂纹和预应力损失是有益的。
⑶预制梁预埋筋的位置及梁的吊装位置的准确性直接影响到现浇段的施工及质量。
⑷湿接缝现浇段工程量虽小，但工序烦琐且专业性强，每道工序都会影响整座桥梁的质量及桥梁的使用寿命，因此，应组织专业队伍施工，严格控制施工质量，同时考虑该部分的经济效益。
参考文献：
[1] JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[2] 陈强,黄志义.先简支后连续结构体系连续端混凝土浇筑方式研究.铁道建筑技术,2005(6).