浅析先简支后连续梁桥的施工工艺及质量控制-技术创新

浅析先简支后连续梁桥的施工工艺及质量控制

日期：2015-12-10 13:53:38　来源：互联网　浏览数：
　

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0· 引言
    随着梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥优点的桥型———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，有利于在工厂内或场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。先简支后连续梁桥刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。其施工特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相邻跨的梁块连接成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果。
    1· 先简支后连续梁桥的施工原理及结构特点
    1．1 施工原理
    顾名思义，先简支后连续施工即在简支梁基础上，设计部门展开后期应力连续把几孔板梁连接成连续梁，以解决普通梁板墩顶处桥面裂缝问题。不难看出，先简支后连续结构体系施工基本原理在于先预制好梁板以及在顶板预留后期应力筋管道和普通连接钢筋，待梁板安装后穿好顶板束并焊接好连接筋，直至现浇段混凝土达100%后张拉压浆，再拆除临时支座，最后实现梁体体系转换。
    1.2 结构特点
    1）结构由预制梁段与现浇梁段组成。
    2）由双排支座变为单排支座的过程即为体系转变过程。
    3）在恒载与活载作用下（体系转换结束后）结构的受力特征均为连续梁之特征。根据不同体系，湿接缝即为纵向连接两跨简支梁，横向连接同跨梁板的现浇混凝土段。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。
    2 ·先简支后连续梁桥的施工工艺
    先简支后连续桥的梁板为后张法预应力混凝土梁，场地集中预制，在桥上进行体系转换，吊装时先采用临时支座（对于双支座情况，即为永久支座），按简支安装就位后，在连续墩上预置永久支座（对于双支座情况，无此工序），现浇接头混凝土、张拉克服负弯矩的预应力束，将体系转换为连续梁，最后浇筑铰缝混凝土和桥面铺装层混凝土，完成桥梁施工。其施工工艺流程（个别工序顺序因桥可适当调整）如图1。

    2．1 施工准备
    简支连续梁桥通过简支梁在墩顶实施结构连续或墩梁固结而成，所以，简支梁体是基础、墩顶结构连接、墩梁固结（刚构）或桥面连续构造是关键，施工必须调度重视。强化施工设计，明确施工工序，制定精细化的施工方案，实行首件（试制）制。
    2．2 预制梁与安装
    预制台座稳定性好，顶面光滑，易于脱模。严格按照设计图纸，制作强度、刚度、稳定性均满足精品预制梁需要的模板系统，同时，模板必须能根据预制梁顶横坡、锚固齿板等需要具有可调整功能。从控制混凝土原材料、配比、几何尺寸、一期预应力体系建立精度、养护等方面入手，采取行之有效的措施，确保预制梁预拱度符合设计要求。临时支座必须满足强度、刚度、稳定性要求。建议采用沙筒等方便拆除结构形式。注意事先设置的永久支座的安装精度和稳定性保持。
    2．3 临时支座、永久支座的安装
    对于搁置梁板的临时支座，其强度和刚度必须保证在梁板架设过程中不破损，基本无沉降量，可采用四周硬木板条用拉杆螺栓箍紧方箱装砂层办法处理，搁置梁板的临时支座可用将钢管截成筒状侧边钻孔临时阀门封闭灌装砂层的办法，高度可比永久支座略高3~5mm，以便体系转换时最后拆除；在浇筑湿接头混凝土前，应对永久性橡胶支座表面进行保护（塑料膜或薄钢板覆盖），其接缝处残渣、杂质可用空压机清除干净，并仔细检查各支座放置的平整度。
    2．4 墩顶湿接头浇筑
    每跨梁板架设完成后及时进向横向连接钢筋的搭接和焊接，并进行连续段钢筋的绑扎。在梁顶板要浇注混凝土的范围内的梁板表层混凝土去皮1~2mm，在浇注混凝土的湿润表面并坐浆，以保证新老混凝土的良好结合；梁板端面应按要求凿毛，或刷净水泥浆，或刷专用粘接剂等增加新老混凝土的连接性能。混凝土需作专门配比，保证高强度、低收缩、高韧性的设计要求。墩顶连续应在一天中温度最低且变化最小的时间段（一般为晚上1 时~6 时）内进行，同时保证在温度升高时，混凝土已有20%以上的强度。如遇昼夜温差大于15℃时，建议在墩顶湿接头内设置劲性骨架，以避免因温度升高过大而对混凝土凝结产生不利影响。墩顶湿接头混凝土应有专门的养护方案，确保混凝土强度的稳定增长。
    2．5 二次预应力体系建立
    按照设计要求，严格控制预制梁中预应力管道、锚固齿板的几何精度。采用专门的塑料波纹管，确保预应力管道畅通。在二次预应力施工前，必须对预应力管道，特别是管口借助衬管等实施特别保护。二次预应力张拉时混凝土强度必须满足设计要求，张拉时间、顺序应符合设计规定。简支刚构连续梁桥墩梁固接用竖向预应力预埋在桥墩盖梁中，在墩梁固接构造混凝土浇筑前，应对竖向预应力筋作特别保护。应有专门的管道压浆配方，采用真空压浆。
    2．6 结构体系（支座）转换   待现浇混凝土强度达到要求后，张拉预应力束。预应力束采用扁锚或圆锚锚固，用YDC24Q 型千斤顶对预应力束中的每根预应力筋逐根张拉。张拉完毕后封锚并及时压浆。至此，拆除临时支座，完成整个转换过程。
    2．7 结构性现浇层与梁端湿接头浇筑顺序
    先简支后结构连续梁桥靠梁端湿接头和墩顶连续段预应力筋来实现体系转换。墩顶连续段预应力筋一方面为结构性现浇层提供预压应力，另一方面为桥梁提供支点正弯矩，以抵抗桥梁运营时的支点负弯矩。结构性现浇层与梁端湿接头的施工顺序、施工时间间隔，对桥梁受力状态产生比较大的影响。因此，选择合理的施工顺序，可令桥梁成桥时得到更好的受力状态。现在国内的施工单位主要使用下面二种方式进行浇筑：
    1）先浇筑一部分结构性现浇，再浇筑梁端湿接头和剩余结构性现浇层、张拉墩顶连续段预应力筋。
    2）先浇筑湿接头和一部分结构性现浇层，并张拉墩顶连续段预应力筋；再浇注剩余结构性现浇层。
    二种方法对先简支后结构连续梁桥，先浇筑湿接头再浇筑结构性现浇层对结构受力更不利；而先浇筑结构性现浇层再浇筑湿接头对结构更有利。因此，建议先浇筑结构性现浇层再浇筑湿接头。
    2．8 结构性桥面铺装和非结构性桥面铺装垫层施工
    注意按照设计要求进行梁顶剪力钢筋的预埋，特别是T 梁翼板现浇带上的预埋。通过预制梁板的试制，必要适当调整剪力钢筋的伸出长度，适应剪力钢筋与钢筋网之间的连接，避免剪力钢筋的失效。结构性桥面铺装和非结构性桥面铺装垫层混凝土浇筑后的基岩效应明显，容易出现收缩裂缝，应在规定的时间（或预制梁龄期）进行施工，同时，应对裸梁顶面应按要求做凿毛，或刷净水泥浆，或刷专用粘接剂等增加新老混凝土连接性能的处理。在施工时采用专门的大面薄型混凝土的养护措施。
    3 ·先简支后连续桥梁施工的质量控制
    3．1 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数值、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。另外应保证桥梁安装精度，严格控制误差不超过2mm。
    3.2 临时支座设置的质量控制
    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梁板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，而导致部分梁板吊空，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，控制梁板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。
    3．3 湿接缝混凝土施工
    根据该段的受力情况，设计上采用比C50 预制梁高5MPa 的C55混凝土，为防止混凝土收缩引起现浇段与预制梁的开裂及预应力损失，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，浇注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方式，最后用平板式振捣器振实，确保现浇段混凝土密实。同时，因现浇段连同其上桥面铺装混凝土一起浇注，则须控制好表面平整度。
    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。收浆完再用塑料薄膜覆盖待下次洒水养生时，换砂或草袋洒水代替塑料薄膜继续养生。