谈先简支后连续结构桥梁施工技术

2022-09-10

随着高速公路建设的突飞猛进, 高速公路沿线的大、中桥梁建设也在迅速发展。近年来我国的大、中桥梁建设开始使用先简支后连续桥梁施工技术, 该技术不但兼具简支梁桥和连续梁桥的技术优点, 还较理想地解决了传统的施工技术中大跨径简支梁桥面开裂等问题。本文结合江苏省高速公路桥梁的建设情况, 较为全面地分析了先简支后连续结构桥梁技术, 对实际的施工具有重要的指导意义。

1 先简支后连续结构桥梁概述

1.1 应用现状

先简支后连续结构具有较为完整的预应力混凝土结构, 连续性能高, 在荷载下桥梁上部结构的整体协调性能良好, 因此, 已逐步应用在大、中桥梁的建设中。以江苏省为例, 桥梁建设的现状有如下特点: (1) 跨径较小的桥梁应用装配式钢筋混凝土空心板梁形式; (2) 中等跨径的桥梁则应用装配式预应力箱梁形式; (3) 在高速公路中跨径较大的预应力混凝土连续结构桥梁, 一般应用挂篮法 (即悬臂浇筑法) 等施工方式。为解决现浇连续梁施工工艺要求高, 技术复杂工期长、成本高等问题, 常常将简支梁桥的批量预制生产和连续梁桥的优点综合形成“先简支后连续”的桥梁施工技术。

1.2 技术优势

先简支后连续桥梁结构体系的特点是通过混凝土现浇和体系转换使两跨或两跨以上的预应力混凝土梁形成连续结构。简支阶段的构件除前期荷载外, 还要承受车辆荷载、后期恒载等后期荷载, 因此其连续结构的受力同完全的连续梁桥或一般的简支梁桥相比, 具有很大的差异和较明显的优势, 主要表现在以下几个方面:首先, 桥面收缩、徐变小, 刚度大, 支座不均匀沉陷等问题影响不大, 使车行路面具有较高的舒适性和平顺度;其次, 简支梁的预应力钢束在预制厂张拉, 负弯矩的预应力则在主梁上进行, 因此吊装设备起吊主梁即可, 避免了预应力张拉造成的地面障碍, 同时降低了设备成本和施工难度;此外, 施工期间, 预制梁是统一生产、统一管理的标准构件, 有利于操作规程的规范, 可以减少时间成本, 提高工程的经济效益。

2 先简支后连续桥梁施工的工艺流程及工艺特点

2.1 工艺流程

(1) 主梁预制结束待混凝土强度达到设计强度的90%以上, 张拉正弯矩区预应力钢束, 压浆并清理主梁底板通气孔和梁内杂物。

(2) 设置临时支座并安装好永久支座, 按照逐孔架设的顺序组织主梁安装, 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。

(3) 连接接头段钢筋, 设置接头钢束波纹管并穿束。浇筑连续接头、中横梁及两侧与顶板钢束同长范围内的现浇桥面板, 张拉负弯矩钢束并进行压浆。

(4) 接头施工完成后, 由跨中向支点处浇筑剩余部分的桥面板混凝土, 浇筑完成后, 拆除一联内的临时支座, 完成体系转换。

(5) 组织桥面系施工, 体系转换后即可组织开展桥面铺装及相关附属工程的桥面系施工。

2.2 工艺特点

(1) 张拉应在确保预应力张拉顺序的同时应实测钢束与孔道的摩擦系数μ、孔道偏差系数k和锚具锚口损失σ等参数值。

(2) 预制箱梁时一般做成有台阶的马蹄形状, 预留现浇段尺寸和台阶样式。

(3) 以江海高速为例, 全线比较常用的方法采用钢筒做成的临时支座, 梁板安装前必须对砂筒进行预压, 通过试验来确定砂筒临时支座的沉降量, 并根据梁板安装标高与墩台帽支座垫石标高差值进行调整, 更好地控制了梁板安装后标高的准确。

(4) 在现浇连续段, 预埋钢筋的连接采用搭接焊, 现浇混凝土采用与梁板同标号混凝土, 为防止现浇连续段混凝土发生收缩裂缝影响混凝土负弯矩张拉过程中的承载力和桥梁整体受力性能, 现浇连接段接头混凝土采用微膨胀混凝土。

(5) 负弯矩张拉即对梁顶板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的钢绞线, 钢束张拉采用两面同时对称张拉, 张拉顺序先长束后短束, 逐根进行张拉, 压浆工作在张拉完成后及时进行。

3 施工阶段的质量控制要点

结合江海高速公路及以前所管理的预应力混凝土简支转连续箱梁施工过程, 提出施工中质量控制措施如下。

3.1 临时支座设置的质量控制

临时支座应保证有足够的强度和刚度, 拆卸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。以江海高速公路可卸落砂筒支座的施工为例, 当采用砂筒支座时, 要充分考虑砂筒承受箱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。施工中会出现砂筒沉落量不相同的情况, 导致部分箱梁脱空, 解决办法主要有: (1) 通过预压试验取得砂筒在受力以后的平均沉降量, 并以此为指导控制箱梁的安装标高; (2) 适当降低支座垫石标高, 预留约3cm的混凝土梁靴高度, 在浇筑湿接头的时候, 在盆式支座上垫一块钢板, 一次直接浇到钢板上, 形成混凝土梁靴。

3.2 张拉预制底座的设置要求

张拉预制底座基础应硬化加固处理, 底座的反拱度值应参照设计文件所提供的反拱值、结合实际施工和生产性首件梁的张拉情况确定, 反拱度应呈抛物线, 另外, 要保证桥梁安装进度, 误差不超过2mm。

3.3 后连续现浇段施工质量控制

预制箱梁端头必须严格进行凿毛处理, 以解决新老混凝土的连接结合问题。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。

3.4 主桥现浇接头与湿接缝施工质量控制

从主梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑采用吊模施工, 模板应采用有足够刚度和强度的竹胶板, 模板安装牢固后应冲洗已经凿毛处理的混凝土表面, 浇筑次层混凝土前对施工缝刷一层水泥浆。混凝土浇筑与振捣与预制主梁顶板浇筑同样要求, 宜采用平板振动器与插入式振捣器相结合的方式。

4 结语

综上所述, 先简支后连续桥梁体系结构性能合理, 设计简单, 施工方便, 较为理想地解决了大跨径简支梁桥面开裂问题, 提高了桥梁的工程质量, 并具有较好的经济效益, 已经在实际施工中得到了越来越广泛的应用。施工人员及管理者应掌握其技术特点, 注意各施工阶段的质量控制, 并及时总结经验, 不断提高和完善施工工艺, 使其能够为国家的建设发展发挥更加重要的作用。

摘要：目前我国的基础建设正如火如荼地展开, 高速公路、铁路的飞速发展对沿线桥梁的建设质量提出了较高的要求。“先简支后连续”施工方法作为一种较为先进的技术手段, 可使桥梁具有良好的力学性能和较少的伸缩缝构造, 在我国大、中桥梁的建设中逐渐得到了广泛的应用。本文结合江苏省高速公路的实际建设情况, 介绍了先简支后连续结构桥梁施工的技术优势和应用现状, 并针对其工艺要点提出了质量控制的具体措施。

关键词：先简支后连续结构体系,桥梁设计,桥梁施工