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摘要:随着桥梁建设的飞速发展,国内来出现了一种新型梁桥结构一先简支后结构连续梁桥,它兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点,全国各省份特别是在高速公路桥梁设计中逐渐以先简支后结构连续梁桥代替了原来单一的简支梁桥或连续梁桥。实际工程表明:先简支后连续梁桥正发挥了连续梁桥和简支梁桥两种梁桥的优点,克服了它们的缺点,因此对先简支后连续桥梁施工技术的探讨有重要意义。
关键词:先简支后 连续桥梁 施工工艺 质量控制
0 引言
随着我国的高等级公路的快速发展,对连接高速公路的桥梁的质量要求也相应提升,桥梁施工技术也极为关键。目前的现状是:对于小跨径的高等级公路桥梁多采用装配式钢筋混凝土板梁的形式,中等跨径的桥梁则采用装配式预应力混凝土T(箱)梁的形式,对于大跨径预应力混凝土连续梁桥,目前的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法或拼装法。但由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时,人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来,实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设这是我们常说的“先简支后连续施工”方法。
1 先简支后连续桥梁的型式及特点
1.1 结构型式 ①按材料分:有钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构及混合结构(即预应力混凝土预制构件,钢筋混凝土连续构造)。②按预制构件施加预应力的方式分:有先张法预应力混凝土结构、后张法预应力混凝土结构、及复合式预应力混凝土结构(即预制构件先用先张法施加一部分预应力,在构件中预留孔道,当安装就位后,再用后张法继续施加预应力)。③按预制构件上部构造断面形式分:普通空心板、大孔空心板、工形梁或T形梁、箱形梁等。
1.2 主要构造及特点
1.2.1 上部构造:预制构件与装配式简支桥梁构件相似,但可视主梁间距少设甚至不设中横隔板。预制主梁靠近现浇连续端与简支桥梁不同,要注意预埋纵向连续钢筋、横向连接钢筋及梁底钢板。当现浇连续段采用预应力钢束时,应注意预应力管道的预埋并合理设置齿板。
1.2.2 现浇连续段:在形成连续结构后,预制构件的连续段与预制端横隔板一起组成上部构造的刚性端横隔梁。施工时要求将它在纵、横、竖三个方向与主梁可靠结合。现浇连续段的纵向钢筋可考虑采用普通钢筋或预应力钢束,采用普通钢筋具有操作简便且不影响主梁已有的正弯矩钢束预应力效果的优点,而采用预应力结构则抗裂性较好。
1.2.3 现浇桥面板:是预制构件的整体化结构,它加强了装配式T形梁、工字梁或分体式小箱梁的横向联系和抗扭刚度,加强了预制横隔板的功能,且用以布置顶板负弯矩区受力钢筋或钢束。
1.2.4 桥面铺装、防撞护栏、桥头搭板、桥梁墩台基础及其它附属构造如支座、伸缩缝及防、排水构造等,先简支后连续梁均与其它型式的桥梁类似。
2 先简支后连续桥梁结构施工工艺要点
2.1 先简支后连续桥梁的施工的一般流程
2.1.1 预制主梁,待混凝土强度达到设计强度的100%后,张拉正弯矩区预应力钢束,压浆并及时清理主梁(预应力混凝土简支转连续箱梁)底板通气孔。
2.1.2 设置临时支座并安装好永久支座,逐孔安装主梁,置于临时支座上为简支状态,及时连接桥面钢筋与横梁钢筋。
2.1.3 连接接头段钢筋,设置接头钢束波纹管并穿束。在日温最低时(不高于+15℃)浇筑连续接头、中横梁及两侧与顶板钢束同长范围内的桥面整体化混凝土。达到设计强度的100%时,张拉顶板钢束并压浆。
2.1.4 接头完成后,由跨中向支点浇筑剩余部分的桥面整体化混凝土,浇筑完成后,拆除一联内的临时支座,完成体系转换。拆除临时支座时应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。
2.1.5 喷洒防水层、安装伸缩装置、进行桥面系施工。
2.2 先简支后连续施工工艺特点
2.2.1 预制T梁混凝土强度达到设计强度的100%后,方可张拉预应力钢束。张拉顺序为1号束、4号束、2号束、3号束。1号束的两根钢束应同时张拉,以免造成主梁横向弯曲。施工时应实测钢束与孔道摩擦系数μ、孔道偏差系数k和锚具的锚口损失σm,并将实测的σm与设计张拉控制应力σk相加得实际张拉控制应力σkm。
2.2.2 箱梁现浇段处的端头形式。为满足现浇段与箱梁的充分结合和力的传递以及施工的要求,箱梁连续端头一般做成有台阶的马蹄形状,并根据施工操作的要求,预留现浇段的尺寸及其台阶的样式。
2.2.3 临时支座的设计与选材。临时支座的设计必须满足承重梁板和施工拆卸方便的要求。比较常用的方法可采用硫磺砂浆制成临时支座,在硫磺砂浆内埋入电热丝,在体系转换时采用电热法解除临时支座。也可采用钢管与硬圆木或预制钢筋混凝土圆形块制成砂箱式临时支座,在架设梁板时要通过试验来确定砂箱临时支座的沉降量,并根据梁板安装标高与对应墩台帽垫石标高的差值用箱内填砂和加高盖板的方法进行调节,以便能更好的控制准确梁板架设后的高度。
2.2.4 连续段现浇混凝土施工。在现浇连续段预埋钢筋的连接可采用绑条焊或搭接焊,现浇段混凝土采用与梁板同标号的混凝土,为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能,现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂。永久橡胶支座与底模之间的缝隙用经过防锈处理的钢板或采用竹胶板制作的砂盒垫实密封,严防漏浆。
2.2.5 负弯矩二次张拉。负弯矩二次张拉是对梁板顶面的预应力钢束进行张拉,这是先简支后连续桥梁同简支梁桥的本质区别。预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线,钢束张拉采用两面同时张拉,张拉顺序从外侧向内侧,每次张拉一根钢绞线,直到张拉结束。压浆工作在张拉结束后及时进行。
3 先简支后连续桥梁施工的质量控制
3.1 临时支座的设置的质量控制 应该保证,临时支座应有足够的强度和刚度,拆装方便,落梁均匀。预应力张拉完成后,待压浆强度大于35MPa时方可拆除临时支座。拆除临时支座应做到逐孔对称、均匀、同步、平稳。临时支座拆除后,永久支座与墩顶和梁底严密贴合。结合目前的施工技术,临时支座有多种设置方法,以可卸落砂箱支座的施工方法为例。当采用砂箱支座时,要充分考虑砂箱承受T梁自重和架桥机重量后的沉降量,梁底与盆式支座间应留有空隙。在施工中会出现每个砂箱沉落量不会完全一样的情况,而导致部分T梁吊空,产生质量隐患,解决办法有两点:①通过预压试验取得砂箱在受力以后的平均沉降量,并以此指导现场安装临时支座,控制T梁的安装标高与设计标高一致;②适当降低支座垫石标高,预留约3cm的混凝土梁靴高度。在浇注湿接头的时候,在盆式支座上垫一块钢板,一次直接浇注到钢板上,形成混凝土梁靴。
3.2 张拉预制底座的设置要求 张拉预制底座应坚固、无沉陷,利于排水,防止由于排水不畅造成地基下沉。底座的反拱度值应参照设计文件所提供的反拱度值、结合实际施工和生产性试制梁的张拉情况确定。反拱度应做成抛物线。另外要保证桥梁安装精度要严格控制,误差不超过2mm。
3.3 后连续现浇段施工质量控制 施工发现,对于新老混凝土的连接结合是现浇连续段混凝土存在的主要问题,为此预制梁板的端头必须严格进行凿毛处理。为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能,现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂,掺加剂量一般控制在水泥用量的0.5%～1%之间。先简支后连续每联各现浇连续接头的浇筑气温应基本相同,温差控制在5℃以内,并尽量安排在一天气温最低时施工。
总之,先简支后连续结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。因此,在施工中应该加强质量的控制,明确注意事项,认真总结经验,及时吸取教训,逐步提高和控制好结构连续施工质量,是我国的桥梁建设达到一个新的台阶。
关键词:先简支后 连续桥梁 施工工艺 质量控制
0 引言
随着我国的高等级公路的快速发展,对连接高速公路的桥梁的质量要求也相应提升,桥梁施工技术也极为关键。目前的现状是:对于小跨径的高等级公路桥梁多采用装配式钢筋混凝土板梁的形式,中等跨径的桥梁则采用装配式预应力混凝土T(箱)梁的形式,对于大跨径预应力混凝土连续梁桥,目前的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法或拼装法。但由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时,人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来,实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设这是我们常说的“先简支后连续施工”方法。
1 先简支后连续桥梁的型式及特点
1.1 结构型式 ①按材料分:有钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构及混合结构(即预应力混凝土预制构件,钢筋混凝土连续构造)。②按预制构件施加预应力的方式分:有先张法预应力混凝土结构、后张法预应力混凝土结构、及复合式预应力混凝土结构(即预制构件先用先张法施加一部分预应力,在构件中预留孔道,当安装就位后,再用后张法继续施加预应力)。③按预制构件上部构造断面形式分:普通空心板、大孔空心板、工形梁或T形梁、箱形梁等。
1.2 主要构造及特点
1.2.1 上部构造:预制构件与装配式简支桥梁构件相似,但可视主梁间距少设甚至不设中横隔板。预制主梁靠近现浇连续端与简支桥梁不同,要注意预埋纵向连续钢筋、横向连接钢筋及梁底钢板。当现浇连续段采用预应力钢束时,应注意预应力管道的预埋并合理设置齿板。
1.2.2 现浇连续段:在形成连续结构后,预制构件的连续段与预制端横隔板一起组成上部构造的刚性端横隔梁。施工时要求将它在纵、横、竖三个方向与主梁可靠结合。现浇连续段的纵向钢筋可考虑采用普通钢筋或预应力钢束,采用普通钢筋具有操作简便且不影响主梁已有的正弯矩钢束预应力效果的优点,而采用预应力结构则抗裂性较好。
1.2.3 现浇桥面板:是预制构件的整体化结构,它加强了装配式T形梁、工字梁或分体式小箱梁的横向联系和抗扭刚度,加强了预制横隔板的功能,且用以布置顶板负弯矩区受力钢筋或钢束。
1.2.4 桥面铺装、防撞护栏、桥头搭板、桥梁墩台基础及其它附属构造如支座、伸缩缝及防、排水构造等,先简支后连续梁均与其它型式的桥梁类似。
2 先简支后连续桥梁结构施工工艺要点
2.1 先简支后连续桥梁的施工的一般流程
2.1.1 预制主梁,待混凝土强度达到设计强度的100%后,张拉正弯矩区预应力钢束,压浆并及时清理主梁(预应力混凝土简支转连续箱梁)底板通气孔。
2.1.2 设置临时支座并安装好永久支座,逐孔安装主梁,置于临时支座上为简支状态,及时连接桥面钢筋与横梁钢筋。
2.1.3 连接接头段钢筋,设置接头钢束波纹管并穿束。在日温最低时(不高于+15℃)浇筑连续接头、中横梁及两侧与顶板钢束同长范围内的桥面整体化混凝土。达到设计强度的100%时,张拉顶板钢束并压浆。
2.1.4 接头完成后,由跨中向支点浇筑剩余部分的桥面整体化混凝土,浇筑完成后,拆除一联内的临时支座,完成体系转换。拆除临时支座时应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。
2.1.5 喷洒防水层、安装伸缩装置、进行桥面系施工。
2.2 先简支后连续施工工艺特点
2.2.1 预制T梁混凝土强度达到设计强度的100%后,方可张拉预应力钢束。张拉顺序为1号束、4号束、2号束、3号束。1号束的两根钢束应同时张拉,以免造成主梁横向弯曲。施工时应实测钢束与孔道摩擦系数μ、孔道偏差系数k和锚具的锚口损失σm,并将实测的σm与设计张拉控制应力σk相加得实际张拉控制应力σkm。
2.2.2 箱梁现浇段处的端头形式。为满足现浇段与箱梁的充分结合和力的传递以及施工的要求,箱梁连续端头一般做成有台阶的马蹄形状,并根据施工操作的要求,预留现浇段的尺寸及其台阶的样式。
2.2.3 临时支座的设计与选材。临时支座的设计必须满足承重梁板和施工拆卸方便的要求。比较常用的方法可采用硫磺砂浆制成临时支座,在硫磺砂浆内埋入电热丝,在体系转换时采用电热法解除临时支座。也可采用钢管与硬圆木或预制钢筋混凝土圆形块制成砂箱式临时支座,在架设梁板时要通过试验来确定砂箱临时支座的沉降量,并根据梁板安装标高与对应墩台帽垫石标高的差值用箱内填砂和加高盖板的方法进行调节,以便能更好的控制准确梁板架设后的高度。
2.2.4 连续段现浇混凝土施工。在现浇连续段预埋钢筋的连接可采用绑条焊或搭接焊,现浇段混凝土采用与梁板同标号的混凝土,为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能,现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂。永久橡胶支座与底模之间的缝隙用经过防锈处理的钢板或采用竹胶板制作的砂盒垫实密封,严防漏浆。
2.2.5 负弯矩二次张拉。负弯矩二次张拉是对梁板顶面的预应力钢束进行张拉,这是先简支后连续桥梁同简支梁桥的本质区别。预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线,钢束张拉采用两面同时张拉,张拉顺序从外侧向内侧,每次张拉一根钢绞线,直到张拉结束。压浆工作在张拉结束后及时进行。
3 先简支后连续桥梁施工的质量控制
3.1 临时支座的设置的质量控制 应该保证,临时支座应有足够的强度和刚度,拆装方便,落梁均匀。预应力张拉完成后,待压浆强度大于35MPa时方可拆除临时支座。拆除临时支座应做到逐孔对称、均匀、同步、平稳。临时支座拆除后,永久支座与墩顶和梁底严密贴合。结合目前的施工技术,临时支座有多种设置方法,以可卸落砂箱支座的施工方法为例。当采用砂箱支座时,要充分考虑砂箱承受T梁自重和架桥机重量后的沉降量,梁底与盆式支座间应留有空隙。在施工中会出现每个砂箱沉落量不会完全一样的情况,而导致部分T梁吊空,产生质量隐患,解决办法有两点:①通过预压试验取得砂箱在受力以后的平均沉降量,并以此指导现场安装临时支座,控制T梁的安装标高与设计标高一致;②适当降低支座垫石标高,预留约3cm的混凝土梁靴高度。在浇注湿接头的时候,在盆式支座上垫一块钢板,一次直接浇注到钢板上,形成混凝土梁靴。
3.2 张拉预制底座的设置要求 张拉预制底座应坚固、无沉陷,利于排水,防止由于排水不畅造成地基下沉。底座的反拱度值应参照设计文件所提供的反拱度值、结合实际施工和生产性试制梁的张拉情况确定。反拱度应做成抛物线。另外要保证桥梁安装精度要严格控制,误差不超过2mm。
3.3 后连续现浇段施工质量控制 施工发现,对于新老混凝土的连接结合是现浇连续段混凝土存在的主要问题,为此预制梁板的端头必须严格进行凿毛处理。为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能,现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂,掺加剂量一般控制在水泥用量的0.5%～1%之间。先简支后连续每联各现浇连续接头的浇筑气温应基本相同,温差控制在5℃以内,并尽量安排在一天气温最低时施工。
总之,先简支后连续结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。因此,在施工中应该加强质量的控制,明确注意事项,认真总结经验,及时吸取教训,逐步提高和控制好结构连续施工质量,是我国的桥梁建设达到一个新的台阶。