浅析先简支后连续梁桥的结构特性和施工工艺控制

浅析先简支后连续梁桥的结构特性和施工工艺控制浅析先简支后连续梁桥的施工工艺和质量控制班级：道桥08302姓名：刘艳召学号：0801010203摘要:近几年，随着国民经济的发展，交通事业的快速推进也带动了桥梁建设的突飞猛进，国内大量出现了先简支后结构连续的桥梁，它兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点。全国各省份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。先简支后连续梁桥发挥了连续梁桥和简支梁桥两种梁桥的优点，克服了它们的一些缺点，因此对先简支后连续桥梁的探讨有重要意义。本文首先概述了先简支后连续梁的发展历程和优点,应用范围及分类，然后分析了先简支后连续梁的结构特性,最后研究了施工工艺以及在施工时应注意的质量控制和注意事项。关键词：先简支后连续梁桥；施工方法；施工工艺；质量控制;；注意事项；

一、先简支后连续桥梁概述

（一）先简支后连续桥梁的提出

随着我国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，桥梁施工技术就变得极为关键。目前的普遍存在现状是：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，影响工期，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”的方法。

（二）先简支后连续桥梁的优点

先简支后连续桥梁结构就是两跨及两跨以上的预应力混凝土梁通过现浇混凝土形成连续结构，优点有以下几点：（1）桥梁受力在通车后转换为连续体系，由于支点负弯矩的卸载作用，减少了行车荷载产生的跨中弯矩，从而减少了设计尺寸获配束，结构更趋于合理；（2）具有刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适等优点；（3）简支梁的预应力钢绞线在工厂进行张拉，而负弯矩区的预应力钢束布置及张拉均在主梁上进行，仅需吊装设备起吊主梁，减少了施工设备，又能避免张拉预应力钢绞线造成地面上的障碍；（4）预制梁能采用标准构件，进行工厂化统一生产和管理，有利于技术操作，节省了施工时间，缩短工期，提高经济效益.（三）先简支后连续梁桥的应用范围及分类

先简支后连续梁桥，主要应用于跨径在13～35米，吊装重量小于70吨的中小跨径桥梁。按桥墩支座多少分为两种：桥墩单排支座和桥墩双排支座连续梁桥；按预应力度划分为全预应力和部分预应力连续梁桥。由于采用双排永久支座，施工方便，连续处开裂后修补容易，湿接缝处剪力小等优点；缺点是结构受力不明确，支座易产生托空和上拔力。

先简支后连续单排支座桥，优点是结构受力明确，支座不托空；抗裂性能好，刚度大；缺点增加了临时支座和结构体系转换，湿接缝处剪力较大；反拱长期不断发展，预压区混凝土由于长期处于高压应力状态下，会因徐变而使反拱不断增长，造成桥面不平，影响正常使用。同时由于预应力度过大，也易引起沿管道方向负弯矩区的纵向裂缝。

先简支后连续部分预应力梁桥，又分为跨中为部分预应力、支点为普通混凝土连续梁桥，此种结构是支点顶面配普通钢筋，由于普通钢筋较密集，焊接较多，且焊缝较长，此处混凝土及焊缝质量不易保证，构造较难处理，顶层混凝土容易开裂，产生裂纹渗水使钢筋锈蚀。第二种为跨中、支点都为部分预应力混凝土类构件连续梁桥，此种结构吸取了钢筋混凝土结构的经验，一方面在结构的不同部位配置适量的非预应力钢筋，包括作为主筋的纵向非预应力钢筋，以控制裂缝的发生和扩展；另一方面通过对混凝土裂缝及反拱的控制，根据桥梁所处环境及结构功能，合理地选用预应力度，此种部分预应力先简支后连续梁桥在公路运输中被广泛采用。

二、先简支后连续桥梁结构施工工艺要点

（一）先简支后连续桥梁的施工的一般流程

1．预制主梁：先张法和后张法（1）先张法先张法制梁工艺：先张拉预应力钢绞线，临时锚固在张拉台座上，然后帮扎底板钢筋，浇注底板混凝土，再李芯模，然后邦扎顶板钢筋，再浇注肋板和面板混凝土；待混凝土初凝时，即可抽出芯模。达到规定强度（不得低于设计的标号70%～80%）时，逐渐将预应力筋放张。生产时采用台座法或机组流水法。台座要有足够的强度和稳定性，能可靠地承受施工中可能产生的各项荷载。（2）后张法先浇注混凝土，通过在混凝土里预留管道，然后张拉的施工工艺。梁板全部采用现场预制，预制前严格测量模板表面平整度、尺寸准确度、拼缝密实性。模板接缝采用海绵条，保证模板在砼浇捣过程中不漏浆。模板面采用先打腊后再刷脱模剂，以利方便拆模，保证在拆模过程中不影响砼表面质量。梁板浇筑所用的混凝土各种原材料均须检验合格方可施工，严格按照配合比进行混凝土施工，混凝土浇筑振动要全面和到位，浇筑后进行洒水养护。（3）梁板混凝土强度达到75%（一般7天）后才可进行场地吊装和转移堆放，养生期结束（28天）方可进行安装。（4）吊装前，应检查梁的外观并核对规格。（5）预制梁安装位置应事先由测量人员放出大样，以减少安装误差。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．设置临时支座并安装好永久支座，吊装前要先对临时支座进行标高复测，保证相邻支座高差在2mm以内。在采用设吊孔穿索兜托梁底的吊装方法进行吊装，采用架桥机进行架设。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。

3．连接接头段钢筋，其搭接焊接好满足设计要求，不合格的进行返工处理。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。混凝土质量和性能满足设计要求，并在混凝土强度达到设计强度的100%时，张拉顶板钢束并压浆。

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。喷洒防水层、安装伸缩装置、进行桥面系施工。伸缩缝安装应在生产厂家的具体指导下按规定的施工步骤进行，务必根椐当时实际温度计算调整缝宽。人行道系构件安装必须准确、牢固以确保外形美观、经久耐用。浇注桥面铺装砼。桥面铺装砼采用C40钢纤维防水砼，防水剂掺量根据厂家规定或经试验确定，浇注砼时应严格控制桥面钢筋网的布设和桥面的平整度以确保桥面平整，行车舒适。

（二）先简支后连续T梁施工工艺特点

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。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．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。

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。

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。

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。三、先简支后连续桥梁施工的质量控制

结合以前实习所施工的预应力混凝土简支转连续空心板梁/预应力混凝土简支转连续T梁和预应力混凝土简支转连续箱梁的施工过程，提出施工中质量控制，以保证施工质量。（一）模型控制1保证工程构造物的设计形状/尺寸及各部分相互之间位置的正确性2构造和制作力求简单，装拆既要方便又要尽量减少构建的损伤以提高模板的装拆运速度,增加周转使用次数3模板的接缝务必严实紧密，以确保混凝土在强烈振捣下不致漏浆（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）主梁现浇接头与湿接缝施工的质量控制

接头混凝土浇筑顺序应严格按设计文件要求执行，从主梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑可采用吊模施工，模板应采用钢模板，并应有足够的刚度和强度。模板安装牢固后，冲洗已经凿毛处理的混凝土表面，在浇筑次层混凝土前对施工缝应刷一层水泥净浆。混凝土浇筑和振捣与预制主梁顶板浇筑同样要求，宜采用平板振捣器与插入棒配合的方式，并保证设计厚度。湿接缝浇筑时宜在气温较低条件，并作好养护，防止裂缝。现浇接头段混凝土可采用微膨胀水泥。（六）桥面铺张质量控制主要包括：接坡与接缝处理、平整度与平顺直度、坡度（纵坡、横坡）。1、混凝土浇筑分段进行，其接缝的处理应根据设计要求严格执行如没有施工缝或假缝，原则按设缝分段浇筑，而接缝间纵，横向和标高要严格控制，在混凝土浇筑过程中经常检查。四、施工中的注意事项及控制

1．做好技术交底工作，全面领会设计意图，特别是对现场施工操作人员和现场技术人员务必按上述施工工艺要求及施工规范办理。

2．梁板预制时湿接头预埋钢筋位置一定要准确，板端钢筋预留长度要一致，可比设计长度略短0.5cm，这样为梁板就位、钢套管挤压接头创造有利条件，一般情况下尽量按施工工艺的要求进行接头钢筋处理，避免当梁板全部安装完毕后处理接头钢筋造成的操作环境差、工人劳动强度大而无法保证接头钢筋连接质量情况出现。

3．梁体上老混凝土的去皮工作必须提前进行，当预制的梁板刚拆模后即开始施作，除对梁板端部接头老砼去皮外，还必须重视铰缝砼和梁上部负弯矩区梁顶凿毛，避免梁板全部安装完毕，钢筋接头连接好后再作此道工序，费时、费工，残渣、杂质飞落湿接头缝隙内，用高压风或高压水枪均无法彻底清除，影响湿接头砼浇筑质量，给今后桥梁运营安全带来隐患。

4．端模板周转次数多后拆装易变形，施工时需定期进行端模板尺寸修正与校验。在施工时经常检查模板，对于因施工造成的变形要及时进行处理，防止因模板变形而造成梁体尺寸不合格。5．预制梁板时应注意：预制场应具有一定长度（80～100m），台座底板纵、横向定位正确互相对齐，标高一致，以确保相邻段端部的各种尺寸相吻合；斜桥梁板端部按设计要求在平面上做成台阶，并与张拉轴线垂直，以免张拉连续段预应力时结合面错动；非连续端的梁端封锚混凝土应与墩顶现浇段一起浇筑；板、梁端模宜采用钢模，以确保连续端纵向连接钢筋定位精确，便于连接处纵向连接钢筋对齐焊接；预制梁板出场前，应用墨线标出梁中线及临时支座定位线，以利安装就位。

6．安装时应注意：临时支座应有足够的强度、刚度，装拆方便，落梁均匀。应用硫磺砂浆（硫磺砂浆埋入电热丝）或流砂制成由于永久橡胶支座均为水平布置，而桥面均有横坡，吊装时每一片的四个临时支座高度应考虑横坡，即内侧临时支座应比外侧临时支座高H（H=支座间距×桥面横坡）；中墩处应正确标出临时支座和永久性支座的位置，支座定位正确。永久支座与底模间的缝隙应密合，并采取措施严防漏浆；现浇段预应力束道应与预制梁的对应束道顺接，并确保连接可靠，不漏浆；现浇段混凝土石子粒径不大于2mm，混凝土强度应比预制梁板高5MPa，混凝土应按设计和规范规定掺高效减水剂和微膨胀剂；两梁端部伸出的预留纵向钢筋，应按设计和规范要求彼此焊接或采用套筒压接；现浇段处纵向连接钢筋的焊接宜左右、上下对称进行，以免对称焊接温度引起梁板端部变化。7．结构受力体系的转换：支座体系转换，拆除现浇湿接头底模板及张拉连续钢束后，即可通电临时支座电阻丝熔化硫磺则可拆除临时支座进行支座体系转换。另一种支座体系转换的方法是制作临时支座时使其标高高出永久支座标高约1cm，在湿接头底模安装时不安装永久支座仅安装底模板，在浇注完湿接头砼后拆除底模，然后将永久支座准确安装，连续钢束张拉完成后拆除临时支座则可完成支座体系转换。转换过程中要注意保证支座拆除是的整体一致，用硫磺砂浆支座时，要注意安全施工，不要污染环境，合理妥善处理融化物；砂筒是要有足够的人力保证其同时同步施工。