预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂浇筑施工技术讲座

预应力混凝土变截面连续箱梁桥悬臂法施工质量通病与防治措施

施鸿佩2013．7、预应力混凝土变截面连续箱梁施工技术的特点概述梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载与活载）的作用方向与承重结构的轴线几乎接近垂直，因而与同样跨径其他结构体系的桥梁相比，梁桥内产生的弯矩最大，因此梁式桥是以受弯为主的结构。通常需用抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢-混组合结构等）来建造。设计上一般以梁体的弯矩和剪力来控制设计。对于中、小跨径的桥梁，目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥，施工方法有预制装配和现浇两种，这种梁桥的结构简单，施工方便，简支梁桥对地基承载力的要求也不高，其常用跨径在25m以下，当跨径较大时，需采用预应力混凝土连续梁桥，但跨度一般不超过50m。为了改善受力条件和使用性能，地质条件较好时，中、小跨径梁桥均可修建等截面连续梁桥，对于很大跨径的大桥和特大桥，可采用预应力混凝土变截面梁桥、钢桥和钢-混凝土组合梁桥，本节主要讲述预应力混凝土变截面连续箱梁施工中的悬臂施工的工艺。预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂施工法特点：悬臂施工法也称为分段施工法。悬臂施工法施工是以桥墩为中心开始向两岸对称地、逐节悬臂接长的施工方法。预应力混凝土变截面连续箱梁采用悬臂施工法是从钢桥悬臂拼装发展而来。悬臂施工法最早主要用于修建预应力T型刚构桥，由于悬臂施工方法的优越性，后来被广泛用于预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、斜腿刚构桥、桁架桥、拱桥及斜拉桥。悬臂施工法采用在主墩两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。前者称悬臂浇筑施工，后者为悬臂拼装施工。据资料统计，国内外1952年以来100m以上大跨径桥梁中，采用悬臂浇筑法施工的占80%左右，采用悬臂拼装法施工的占20%左右。悬臂施工的主要施工特点：悬臂施工法充分利用预应力混凝土承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，加大了桥梁的跨越能力，并适合变截面桥梁的施工。桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜在运营状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等；非墩梁固结的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩梁、临时固结，结构为T型刚构，合拢前，撤销墩梁临时固结，结构呈悬臂梁受力状态，待结构合拢后形成连续梁体系。因而在施工过程中有结构体系转换；设计时应对施工状态进行配索验算采用悬臂施工的机具设备种类很多，就挂蓝而言，也有桁架式斜拉式等多种形式，可根据实际情况选用；悬臂浇筑施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置，常在跨径大于100m的桥梁上选用；悬臂拼装法施工速度快，桥梁上下部结构可同时平行作业，但施工精度要求比较高，可在跨径100m以下的大桥中选用；悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响桥下通航和桥下交通。多孔桥跨接管可同时施工，加快了施工进度，节省了工期；悬臂施工投入的施工机具设备可重复使用，节省了施工成本，降低了工程造价；2、预应力混凝土变截面连续箱桥梁悬臂浇筑法施工：悬臂浇筑(简称悬浇)采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段施工。悬臂浇筑法是桥梁施工中难度较大的施工工艺，需要一定的施工设备和一支熟悉悬臂浇筑工艺的技术队伍。由于80%左右的大跨径的桥梁均采用悬臂浇筑法施工，通过大量实桥施工，使悬臂浇筑施工工艺日趋成熟。下面按悬臂浇筑程序、0#号块施工、墩梁临时固结、施工挂篮、浇筑梁段混凝土、结构体系转换及合拢段施工等几个方面进行较为详细的讲述。悬臂浇筑施工程序悬臂梁段0#号块施工挂篮施工悬臂梁段施工边跨支架现浇梁段施工合拢段施工及体系转换2、预应力混凝土变截面连续箱桥梁施工过程中的受力特点：成桥后：混凝土与预应力共同受力的超静定结构；成桥前：混凝土与预应力分阶段受力的静定结构；施工中：从静定结构—连续超静定结构的过程；静定体系与超静定体系在施工中的特点支座不均匀沉降位移；环境温度的相应变化；预应力施加的过程；2、预应力混凝土变截面连续箱桥梁施工过程中的工艺特点：不同节段其施工工艺不同：0#块托架现浇；边跨段满堂支架现浇；悬浇段挂蓝悬臂浇筑；合拢段吊架现浇；同类型的桥梁不同的结构形式其施工工艺不同：单箱单室与单箱多室；宽幅箱梁与窄幅箱梁；直腹板与斜腹板箱梁变截面连续箱梁；变截面连续刚构；分部、分项施工环节多、工序复杂：部结构施工（略）上部结构施工0#块施工T悬浇块段施工T边跨现浇段施工T合拢段施工托架法施工-挂蓝悬浇施工-支架法施工-吊架法施工三次体系转换第一次体系转换-临时固结-形成静定T构第二次体系转换-边跨合拢-形成静定单悬臂梁第三次体系转换-中跨合拢-形成超静定连续梁3、 预应力混凝土变截面箱梁施工过程中的质量特点质量问题的不可逆转性工序间质量问题的可传递性桥梁线形与桥梁应力双控4、 桥梁设计时的参数假定与实际桥梁施工时差异设计中的平截面假定与实际施工时的局部应力差异；设计中的温度假定与实际施工时的环境温度差异；设计中的材料性能参数与实际采用材料性能参数差异；5、 预应力混凝土桥梁施工过程中的质量依据1)中华人民共和国行业标准公路桥涵施工技术规范(JTG/TF58-2011)2)中华人民共和国行业标准公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)二、预应力混凝土变截面连续箱梁施工及施工过程中的质量通病悬臂浇筑施工程序悬臂浇筑施工时，梁体一般要分四部分浇筑，墩顶梁段（又称 0#号块）、悬臂块段、边跨现浇段及合拢段。施工程序一般如下：在墩顶托架上浇筑0#号块并实施墩梁临时固结系统；在0#号块上安装挂篮，向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合拢段；在临时支架上浇筑边跨现浇段采用吊架浇筑合拢段，多跨合拢段浇筑顺序按设计要求进行。施工流程，见图6.5.3-10#块段施工及施工过程中的质量通病A.0#号块施工0#号块结构复杂，预埋件、钢筋、各向预应力钢束及其孔道、锚具密集交错，梁面有纵横坡度，端面与待浇面密切相连，务必精心施工。施工程序如下：安装墩顶托架平台；浇筑支座垫石及临时支座；安装永久盆式橡胶支座；安装底、侧钢梁及降落木契或千斤顶；安装底板部分堵头模板；托架平台试压；调整模板位置及标高；绑扎底板及腹板的伸入钢筋；安装底板上的竖向预应力管道和预应力筋；监理工程师验收；浇筑0#号块第一次混凝土；混凝土养护；绑扎腹板、横膈梁钢筋；安装腹板纵向横膈梁横向预应力管道及预应力筋；安装全套模板；监理工程师验收；浇筑腹板、横膈梁混凝土；混凝土养护；拆除部分内模后，安装顶模板；安装顶板端模；绑扎顶板底层钢筋网及管道定位筋；安装顶板纵向预应力管道及横向预应力管道和预应力；安装顶板上层钢筋网；监理工程师验收；浇筑顶板混凝土；纵向管道内衬抽拔；aa)管道清理及混凝土养生；bb)拆除顶、底板端模；cc)两端面混凝土凿毛；dd)混凝土强度达到设计要求强度后张拉竖、横向预应力筋；ee)竖横向预应力管道压浆；ff)拆除内模、侧模和底模；gg)拆除墩顶托架平台。下面将主要程序施工和结构构造要点分述如下：施工托架采用悬臂浇筑法施工时，墩顶 0#号块梁段采用在托架上立模现浇，并在施工过程中设置临时梁墩锚固，使 0#梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。施工托架支撑方式：可根据承台形式、墩身高度和地形情况，分别支撑在承台墩身地面上。施工托架的结构类型：可采用满布式钢管脚手架式托架；采用由万能杆件、贝雷桁架钢管及型钢组成的梁式支架；也可采用钢筋混凝土构件作临时支撑的组合托架。施工托架的支撑形式：扇形托架高墩托架墩顶预埋牛腿托架临时墩及型钢结构支撑托架支座1)支座垫石支座垫石是永久支座的基石，由于支座安装平整度和对中精度的要求高，因此垫石四角及平面高差应小于1mm,为此垫石分两次浇筑。首层浇筑标高比设计标高低 15cm。第二层应利用带微调整平器的模板，控制浇筑标高比设计标高稍高，再利用整平器及精密水准仪量测，反复整平混凝土面。在安装支座前凿毛垫石，铺2〜3cm厚与墩身等强度的砂浆。砂浆浇筑标高较设计标高略高（3mm）,然后安放支座就位，用锤振击，使之符合设计标高，偏差不得大于1mm;水平位置偏差不得大于2mm.2） 临时支座大跨径预应力混凝土桥梁采用悬臂施工法施工，为保证施工过程中结构的稳定可靠，必须采取0#号块梁段与桥墩间临时固结或支承措施。临时支座一般有两个作用，一是在施工阶段临时固结墩、梁，承受施工时由墩两侧传来的悬浇梁段荷载，在梁体合拢后便于拆除和体系转换，二是在施工期间保护永久支座，以防止永久支座在施工过程中由于不平衡力致使永久支座偏心受压产生破坏。临时固结措施或支承措施有下列几种：自平衡体系：60m跨径以下；墩梁固结体系：100m以下；墩旁固结体系：100m以上。临时支座一般采用C40混凝土在墩身上浇筑，防止墩身在施工过程中发生劈裂破坏，临时支座的位置应距墩身边25cm，原则上混凝土的设计强度与墩身强度等强。为方便临时支座的拆除，临时支座的混凝土浇筑前在墩顶放置隔离层。0#号块模板和托架模板与支架是0#号块施工的关键，其设计施工的主要技术要求是：应有足够的强度和刚度；准确计算在浇筑过程中的结构的弹性变形与非弹性变形；施工偏差和定位要求应符合有关规定；便于操作，确保施工质量。当墩身较高时宜采用高墩托架；当墩身较低时宜采用扇形托架、临时墩或型钢结构支承平台；预应力管道的设置为确保预应力筋布置、穿管、张拉、灌浆的施工质量，必须确保预应力管道的质量，一般采用钢质波纹管和塑料波纹管，钢质波纹管在施工过程中再加寸管，定位应准确。预应力混凝土施工在预应力混凝土结构中不得使用加气剂加气型减水剂及掺加氯化纳，氯化钙等各种氯盐。浇筑养护时应注意：对于0#号块混凝土的浇筑应对混凝土布料、混凝土纵桥向横桥向及竖向进行浇筑顺序的设计。浇筑混凝土时不得使其流到波纹管里，特别是波纹管端部连接部分与锚具处：检查锚具固定的是否与预应力钢束轴线垂直；检查布偶我国内灌浆用的灌浆管与排气管固定的是否可/H--.靠；对于预应力混凝土注意振捣器不要直接碰到波纹管上以免造成破坏；对于预应力混凝土锚固处附近的混凝土应特别注意振捣；施工托架的顶面尺寸：视拼装挂篮的需要和拟浇梁段的长度而定，一般考虑：横桥向的宽度：一般比箱梁底板宽出 1.5mm-2.0m，以便设立箱梁边肋的外侧模板；托架底面应与箱梁底板纵向线形的变化一致(可增设垫梁)。由于考虑到在托架上浇筑0#号块混凝土，托架变形B.0#号块施工施工过程中的质量通病1)混凝土浇筑振捣不实混凝土早期强度不达标混凝土外观质量差色差施工冷缝水波纹竖向预应力孔道压浆不实混凝土裂缝受力裂缝及其成因：混凝土缓凝时间较短托架设计刚度较小混凝土浇筑顺序有误混凝土收缩裂缝及其成因：混凝土配合比设计中细料成分偏多混凝土浇筑施工中振捣有误混凝土浇筑施工后养生不及时温度裂缝及其成因混凝土浇筑中的温控措施控制不力混凝土构件拆模时间掌握有误挂篮悬浇块段施工及施工过程中的质量通病本节主要讲述预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂施工中的悬臂浇筑施工工艺。1）挂篮形式A.挂篮分类作为事关梁段的承重结构，同时又是事关梁段的作业平台，因此挂篮在施工过程中的平衡稳定是首要的指标（包括混凝土浇筑与挂蓝走行）。目前挂篮已基本由过去的压重平衡式发展为现在通用的自锚平衡式。其结构形式主要有桁架式、斜拉式两类。桁架式挂篮按其构成部件的不同可分为：万能杆件挂篮贝雷梁组拼挂篮型钢组合桁架挂篮桁架式挂篮按其桁架构成形状的不同可分为：平行桁架挂篮平玄无平衡重式弓玄式菱形式等斜拉式挂篮也叫做轻型挂篮(亦称三角挂篮)。随着桥梁跨径越来越大，为了减轻挂篮的自重，一达到减少事故节段增加的临时钢索，在桁架挂篮的基础上研制了斜拉式挂篮。B.挂篮的主要构造主桁纵梁：主纵桁梁是挂蓝悬臂的承重结构；可由万能杆件、贝雷桁架及型钢组拼而成；行走系统：包括支腿和滑道及拖移收紧设备。采用电动卷扬机(或认工手拉葫芦)牵引，用过园棒滚动或在铺成的上下滑道上移动。底蓝：底蓝直接承受悬浇梁体的重力，供立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生及预应力张拉等工序使用；由下横梁底模纵梁及吊杆组成。后锚系统：后锚是主纵桁梁的平衡装置，由锚杆压梁压轮连接件升降千斤顶等组成。目的是防止挂蓝在行走状态及浇筑混凝土梁段时倾覆失稳。系统结构按设计计算确定，混凝土浇筑前应按设计锚力的0.6、1.0及1.5倍分别用千斤顶检验锚杆2)挂篮的设计与选择A.挂篮的设计：挂蓝的合理设计是保证施工质量加快施工进度的重要因素。在设计中要求挂蓝的质量小、结构简单、受力明确、运行方便、坚固稳定、变形小、装拆方便，并尽量利用现有构件。设计时首先需确定悬浇的分段长度；按照设计图纸的要求进行，目前一般的节段长度为3〜5m设计时应考虑各项实际可能发生的荷载情况，进行最不利的荷载组合设计荷载大体有以下几种：挂蓝自重；模板及支架自重；振动器自重及振动力、千斤顶和油泵及其它施工设备自重、倾倒混凝土的冲击力及施工人群荷载；最大节段混凝土自重；设计时挂蓝横断面布置一般取决于桥梁宽度与桥梁横断面形式，单箱单室采用双主桁，单箱双室采用三主桁结构设计；设计时须验算挂蓝的强度、刚度及挂蓝的抗倾覆稳定性能。根据结构力学的力法方程确定挂蓝前、后支点的反力，后锚点的锚力以及结构整体的尺寸与图式。具体杆件的验算按允许应力法进行轴心拉压构件的强度计算：ci二P/Aji二【①i]P=1.2X恒载+1.4X施工荷载轴心拉压构件的变形计算：△Li二PL/EA二【△Li]P=1.2X恒载+1.4X施工荷载轴心拉压构件的稳定计算：ci=P/巾A二【ci]巾：查相应的规范值，计算中的Lo应为步距加两倍的顶托自由端长度;受弯构件的强度计算：cv=M/Vj/=【①W压弯构件的强度计算：cWP/Aji±M/W二【cWB.挂篮的选择：满足梁段设计的要求，即满足梁体结构形体质量及设计对挂蓝的要求；满足施工安全高质量低成本短工期和操作简便的要求；挂蓝制作选材上应考虑成本、工期、施工方便等综合因素。挂篮的安装挂蓝组拼后应全面检查安装质量，并做荷载试验，以测定其各部位的变形量，并设法消除其永久变形；在起步长度内梁段混凝土浇筑完成并获得要求的强度后，在墩顶拼装挂蓝，有条件时应在地面上先进行试拼装。拼装时应对称进行；挂蓝在操作平台下应设置安全网，防止物件坠落，以确保施工安全，挂蓝应是全封闭形式，四周设有围护并设有供工人上下挂蓝的专用扶梯；挂蓝走行时，须在挂蓝尾部压平衡重，以防倾覆，浇筑梁段混凝土时必须在挂蓝尾部将挂蓝与梁体进行锚固。挂篮的预压：为了检验挂蓝的性能与安全，并消除结构的非弹性变形，应对挂蓝进行试压，试压通常采用试验台加压法或水箱加压法进行。试验台加压法：

水箱加压法:图6.5.4-1挂篮静载试验5）图6.5.4-1挂篮静载试验每节梁段混凝土浇筑需要一定的时间，才能浇筑完成，为了使后浇筑的混凝土不引起先浇筑混凝土的开裂，需要消除后浇混凝土引起挂蓝的变形。一般采取以下措施：箱梁混凝土一次浇筑法：并在底板混凝土终凝前完成全部混凝土浇筑，也就是要求挂蓝的变形全部发生在混凝土朔性状态之间，避免裂缝的产生。但需在浇筑混凝土前预留准确的下沉量。水箱法：抬高挂蓝的：上述措施必须与施工监控结合使用3、箱梁高程监控3.1测点布置高程测点每悬浇梁段顶面端头（在距节点10cm的断面内）布置5个，其中间测点与平面线形监测点为同一个，两个测点位于腹板上方外侧（避开挂篮轨道），其余两个测点位于护栏内侧，底板测点布置在箱梁轴线底模梁端顶面（即立模标高点）。3.2理论计算Hlmi=Hi+艺f1i+艺f2i+f3i+f4i+f5i+fgl式中：Hlmi—第i节点实际立模标高;Hi—i节点的设计高程；艺f1i—由各节段自重在i节段产生的挠度值之和；艺f2i—由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度值之和；F3i—混凝土收缩徐变在i节段引起的挠度值之和；艺f4i—施工临时荷载在i节段引起的挠度值之和；f5i—施工使用荷载在i节段引起的挠度值之和；fgl—挂篮弹性压缩变形。预计标高的计算：Hyji=Hlmi-fgl-fiHyji：i节段的预计标高值；Hlmi：i节段的立模标高值；Fgl：挂蓝变形值；Fi: 块件浇筑后，i节段的下扰值。悬臂浇筑必须对称进行，并确保轴线与扰度达到设计要求和在允许的误差范围以内。成桥后线形标高：±5mm；合拢时相对高差：±20mm；轴线误差按公路桥涵施工技术规范执行。在施工过程中，梁体不得出现受力裂缝。悬浇块段施工中必须注意的事项：悬臂浇筑应以线形控制为主，应力控制为辅；控制挂蓝的刚度其挂蓝的总体变形三20mm

控制挂蓝后锚点至节段端面的距离150mm~200mm节段端面必须凿毛保湿按施工缝要求进行；混凝土浇筑必须保证对称和平衡，混凝土浇筑施工误差三 3%高程控制流程4、箱梁和主墩控制断面应力测量应力监控断面布置悬臂浇筑梁段时注意要点：1） 挂篮就位后，吊架安装并校正模板2） 模板安装应核准中心位置及标高3） 安装预应力管道时，应与前一段预留管道接头严密对准，并用胶布包贴，防止混凝土浆液渗入管道，管道定位准确浇筑混凝土时，应从梁段的前端开始浇筑并应尽量对称平衡；为提高混凝土早期强度，梁段拆模后，梁端的混凝土应进行凿毛，以加强混凝土的连接；箱梁梁段混凝土浇筑，一般采用一次浇筑混凝土浇筑振捣不实混凝土浇筑错台过大挂蓝刚度偏小挂蓝后锚点与节段面距离偏远挂蓝后锚点未顶紧混凝土外观质量差混凝土裂缝较多混凝土配合比设计中细料成分偏多混凝土浇筑施工中振捣有误混凝土浇筑施工后养生不及时节段面凿毛及保湿不够竖向预应力失效未采用二次复拉措施未及时灌浆或未压浆边跨现浇段施工(支架现浇)及施工过程中的质量通病施工边跨支架上的现浇梁段部分时，可在墩旁搭设临时墩支撑平台，一般采用万能杆件、贝雷梁等拼装梁式支架，亦可采用满布式钢管脚手架。在其上浇筑混凝土，其步骤如下：1） 地基处理2） 搭设支架3） 支架预压4） 安装现浇底模、侧模板（底模下设木契调整块）5） 测量及调整底模高程6） 绑扎底、腹板钢筋及竖向预应力筋7） 安装底板纵向预应力管道8） 安装端模及腹板模9） 自检及报监理工程师验收10）浇筑底板及腹板混凝土11）养生待强12）安装内顶模13）绑扎顶板底层钢筋14）安装纵向及横向预应力管道15）绑扎顶板顶层钢筋16）自检及报监理工程师验收17）浇筑顶板混凝土18） 养生凿毛19）拆除端头模板20）张拉竖向预应力筋和顶板横向预应力筋21）拆除外侧模22） 拆除箱内模板在桥梁合拢时，现浇梁段支架经预压后支架的变形已相对稳定，但悬臂端受气候影响在三个方面均可能产生较大的变形。尤其在混凝土浇筑初期，这些变形可能导致合拢段混凝土开裂，因此施工工艺应保证合拢段适应这些变形，避免裂缝的出现。因此必须加强梁体跟踪观测，其具体要点如下：选择日间悬臂标高最高时(一般在清晨日出前后)进行观测；观测必须定点、定人、定设备；端部临时支架下设置横向滑移设置，以防止梁体在预应力及环境温度的作用下发生裂缝。支架现浇段施工常见病：混凝土浇筑振捣不实混凝土外观质量较差混凝土裂缝较多顶板裂缝底板裂缝腹板裂缝合拢段施工及施工过程中的质量通病合拢段施工连续梁的分段悬臂浇筑施工，从墩顶0#号块开始至T构完成，再将各T构拼接而形成整体连续梁。这种T构的拼接就是合拢，合拢是连续梁施工和体系转换的重要环节，合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线形，控制合拢段的施工误差。利用连续梁成桥设计的负弯矩预应力筋为支承，是连续梁分段悬臂施工的受力特点，悬浇中各独立T构的梁体处于负弯矩受力状态，随着各T构的依次合拢，梁体也依次转化为成桥状态的正负弯矩交替分布形式，这一转化就是连续梁的体系转换。因此连续梁悬浇施工的过程就是其盈利体系转换的过程，也就是选浇时实行支座临时固结、各T构的合拢、固结的适时解除、预应力的分配及分批依次张拉的过程。通常多跨连续梁的合拢段施工的顺序为先各边跨， 再各次边跨、最后为中跨。中跨合拢段因温差引起的变形变位大，由此产生的应力也大，对合拢临时连续约束的设施亦有更高的要求。预应力混凝土连续箱梁的合拢力学分析：温差产生的轴向力分析：为简化计算，将温度变化产生的轴向力内力按线膨胀计算，并将变截面箱梁分段按其平均截面计算之。假定合拢口两侧支座处在温度变化时仍锁定，设梁升温△t时产生的自由伸长量为△Lt，由于两端约束产生的缩短为△LN，贝心△Lt=agAtLg+2ah△tLh因ag=ah,贝有△Lt=ah^t(Lg+2Lh)=ahAtL又△LN=NLg/EgAg+2艺NLh/EhAh;假设两端墩身无位移，则依变形协调原理：△Lt=ALN得：N=ahAtL/NLg/EgAg+2艺NLh/EhAh;当合拢口一端支座固结约束取消后，其另一端可沿支座滑动，此时合拢口刚性支撑的受力情况为：当升温At时：N=Qf+Ny当降温时：N=Ny—Qf若令上式为零N=Ny—Qf=0则；Ny=Qf若设抗裂安全系数为Kf,贝心Ny/Qf=KfNy=KfQf贝S N=KfQf—Qf=(Kf—1)Qf相应地,升温时的轴向力则变为;N=Qf+KfQf=(1+Kf)Qf若取Kf=1.2，贝SN=2.2Qf依此力即可计算、选定(内)外刚性支撑的截面边跨合拢施工程序：悬臂端配重安装吊架(或支架)安装合拢段模板及调整合拢段模板标高绑扎底板、腹板钢筋安装底板纵向预应力管道安装内模绑扎顶板下层钢筋安装纵向预应力管道及横向预应力管道绑扎顶板顶层钢筋并焊接一端劲型骨架待合拢温度时临时锁定劲型骨架解除永久支座的临时锁定张拉预锁定力(15%-20%)一天温度最低时段浇筑合拢段混凝土(边浇筑混凝土边等量卸载)养生(强度、弹模及龄期三控)混凝土强度达到设计强度要求时张拉合拢段预应力筋(张拉应分批进行，)在预锁定力钢束张拉完成后解除劲型骨架拆除吊架、支架解除临时固结施工过程中的质量通病合拢施工常见病1)永久支座损坏与临时支座拆除有关与合拢施工顺序误操作有关底板崩裂变截面连续箱梁底板崩裂成因分析通过多年的施工实践与多座变截面连续箱梁底板崩裂破坏的现场检测与分析基本可以认定变截面连续箱梁底板崩裂成因为底板下崩力与纵向压应力(由于泊松比)引起的竖向拉应力的共同作用超标所致。底板下崩力大小：与箱梁下缘采用的设计曲线的曲率变化的大小有关，与挂蓝的刚度有关，与挂蓝后锚点位置有关，与相邻节段转角有关；与纵向压应力(由于泊松比)引起的竖向拉应力：与预应力度大小有关：与预应力钢绞线的钢束总根数有关，与每束钢绞线的根数有关与钢束的间距有关3)悬臂端高差与悬臂施工过程中线形控制有关与边跨现浇段支架不均匀沉降有关与合拢施工顺序误操作有关三、预应力混凝土变截面连续箱梁施工过程中质量通病的防治措施0#块段施工过程中的施工裂缝防治措施1)施工托架控制措施设计控制措施强度刚度稳定安装控制措施托架安装过程中的控制托架安装完成后的检查支座安装：支座是设在墩(台)顶，用于支承上部结构的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位。支座检查：类型、方向及大小；预压控制措施堆载重量堆载时间堆载方式混凝土浇筑控制混凝土浇筑加载程序的设计混凝土浇筑加载程序的控制2)混凝土设计控制措施混凝土配合比设计混凝土缓凝控制设计混凝土温度控制措施A.混凝土内部温度控制措施水化反应温度控制理论分析及设计水化反应温度控制具体措施对混凝土材料温度控制措施对混凝土入模温度控制措施对增设辅助设施温控措施B.混凝土外部温度控制措施混凝土与环境温差控制混凝土拆模温度控制悬浇块段施工过程中的施工裂缝防治措施1)腹板裂缝的防治措施2)底板崩裂防治措施保证挂蓝的刚度减小节段转角控制挂蓝后锚与端面的距离减小节段错台厚度控制底板束定位及其防崩钢筋的施工质量加强底板混凝土浇筑施工质量的控制边跨现浇块段施工过程中的施工裂缝防治措施1)现浇块段的腹板裂缝防治措施加强支架设计施工预压的控制保证支架与模板间的相对滑动2)现浇块段的底板裂缝防治措施预应力张拉前解除支座的临时锁定合拢块段施工过程中的施工裂缝防治措施1)施工中底板崩裂防治措施设计合拢钢束的张拉程序2)主跨合拢块段纵横向裂缝防治措施设计合拢钢束的张拉程序验算合拢束的临时锁力箱形截面梁的结构受力特点：作用在箱形梁上的主要荷载是恒载与活载。恒载是对称作用的，活载可以是对称作用，也可以是非对称偏心作用，偏心荷载作用，使箱形梁既产生对称弯曲又产生扭转。因此，作用于箱形梁的外力可综合表达为偏心荷载来进行结构分析。箱形梁在偏心荷载作用下将产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向翘曲等四种基本变形状态：纵向弯曲纵向弯曲产生竖向变位3,因而在横截面上引起纵向正应力(TM及剪应力TM2)箱梁的扭转(这里指刚性扭转，即受扭时箱形的周边不变形)箱梁的扭转主要变形特征是扭转角0，扭转分为自由扭转和约束扭转两种：自由扭转：在横截面上产生自由扭转剪应力TK约束扭转：在横截面上引起翘曲正应力Cw及约束扭转剪应力TW3） 畸变（即受扭时箱形截面周边变形）畸变的主要变形特征是畸变角丫。畸变产生翘曲正应力CDW和畸变剪应力TDW同时在板内产生横向弯曲应力CDt4） 横向翘曲箱形梁承受偏心荷载作用，除了按弯扭杆件进行整体分析外，还应考虑局部荷载的影响。车辆荷载作用于顶板箱形截面梁的结构分析方法：1）解析法箱形梁的受力是一个复杂的结构空间分析问题。为了把问题简化，在解析法中采用了一些假定和近似的处理方法。将作用在箱型梁的偏心荷载分解成为对称荷载与反对称荷载，对称荷载作用时按梁的弯曲理论求解；反对称荷载作用时按薄壁杆件扭转理论分析；然后将两者结果叠加而得。扭转分析又根据截面的刚度区分为截面不变形（刚性扭转）与截面变形（畸变）两种不同情况。A.关于箱型梁的扭转分析：（四种箱梁扭转理论）乌曼斯基第一箱梁扭转理论乌曼斯基第二箱梁扭转理论詹涅里杰与巴若夫柯第三箱梁扭转理论符拉索夫第四箱梁扭转理论（广义坐标法）B.关于箱型梁的畸变分析弹性地基梁比拟法（该法应用能量原理导得一个与弹性地基梁擾曲微分方程类似的畸变微分方程）仅适宜等截面箱梁广义坐标法等代梁法对于荷载作用在箱型梁顶板任意位置必须考虑局部荷载影响即箱梁的横向弯曲影响面法框架分析法2） 数值法由于电子计算机在工程上日益广泛的应用，为箱形梁的结构分析提供了有力的工具，目前借助计算机的有限元分析，可以得到箱形截面上的全部应力。目前有限元分析类软件分为两大类：基于弹性力学理论的三维空间有限元分析软件基于结构力学理论的平面杆系有限元分析软件设计中基于平截面假定与实际施工的局部应力的矛盾箱形截面的结构特点及其应用3.箱形截面的结构：截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性；顶板与底板都具有较大的混凝土面积适应现代化施工方法的要求承重结构与传力结构相结合修建曲线桥梁具有较大的适应性适应布置管线等公共设施4.箱形截面的结构在各类桥梁上的应用：普通钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥等截面预应力混凝土连续梁变截面预应力混凝土连续梁桥变截面预应力混凝土连续刚构桥变截面预应力混凝土悬臂梁桥预应力混凝土斜拉桥钢筋混凝土拱式桥5.箱形截面梁的结构构造特点：箱形梁截面的外形：箱形梁截面由顶板、底板、肋板及梗腋组成；顶板底板肋板梗腋2)箱形梁截面的配筋预应力钢筋箱形截面的预应力混凝土结构一般配有预应力钢筋与非预应力的普通钢筋。大跨径变截面箱形截面桥梁一般配有纵、横、竖三向预应力钢筋纵向预应力钢筋横向预应力钢筋竖向预应力钢筋非预应力的普通钢筋箱形梁截面属薄壁结构，因而在顶板、肋板和底板中根据受力需要，或为防止和限制由于温度变化及混凝土收缩而引起的混凝土裂缝等构造要求，一般都配置两层钢筋网。㈤、根据工程重点与难点制定相关工序质量控制要点。高强混凝土施工质量的控制1)高强混凝土的定义与特点定义：按我国目前设计与施工水平一般认为：强度等级》C50的混凝土称为高强混凝土。特点：强度高、变形小及耐久性好；不足之处脆性大、延性差:混凝土质量易受施工过程中环境因素的影响。2） 高强混凝土原材料质量控制水泥及水灰比水泥：宜选用标号三525号的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和早强型硅酸盐水泥；其中铝酸三钙（GA）含量控制宜三8%;水灰比：（水胶比）宜控制在0.24〜0.35的范围内；细骨料及砂率细骨料：圆形颗粒质地坚硬、级配良好洁净的天然河砂；细度模数三2.6、含泥量不应〉2%;砂率：宜控制在28%-34%，泵送工艺32%-40%；C.粗骨料：粗骨料：宜采用密实坚硬的石灰岩、深层火成岩其抗压强度应比所配制的混凝土强度高50%以上；碎石最大粒径控制在20—25mm以下。D.化学添加剂高效减水剂：缓凝剂：E.矿物活性材粉煤灰：烧失量V5%（最好为2%）,Mg<5%、SOV3%;细度为通过45卩m孔的量65三％硅粉：要求其SQ含量》90%,密度2.2左右，平均粒径0.1-0.2卩m比表面积》25X103/kg;沸石粉：高炉炉渣：3） 高强混凝土配合比设计控制由於高强混凝土与普通魂凝土性质不同，水灰比与混凝土强度无直接对应关系，因而必须进行试配。混凝土配制的强度为：fcu,pfcu,k+1.645CT水胶比：控制在0.24-0.38范围内，C50用0.31-0.32;水泥量：一般不超过500kg/vm4） 高强混凝土施工过程的控制a）一般要求：高强混凝土应采用强制式混凝土撹拌设备拌制高效减水剂宜采用后掺法，高效减水剂应在其它材料充分拌合后，最后加入。在加入减水剂后混凝土拌合料在撹拌机中继续撹拌的时间不得少于60s（粉剂）和30s（水剂）;严禁在混凝土拌合料出撹拌机后二次加水；高强混凝土在浇筑后一定的时间（根据环境温度要求）内必须进行养护，养护时间三14天；b） 高效减水剂的使用高效减水剂的作用：高效减水剂使水泥颗粒高度分散，从而大大提高了水泥浆体的流动性，促进水泥的水化程度，加快混凝土的凝结。产生早强作用；高效减水剂能使混凝土的水灰比减小，流动性增加，现场工作度提高；高效减水剂的使用中常见问题与原因：混凝土拌合物坍落度损失快；与水泥兼容性要求严格；对混凝土外观色差有影响；混凝土坍落度损失是由于水泥浆体中残存的高效减水剂量降低使水泥颗粒吸附的减水剂分子减少，从而产生凝聚之故；施工中的对策：选制正确的混凝土撹拌时的投料顺序；严格施工组织尽量缩短混凝土拌合料运输时间；在掺加高效减水剂的同时，掺入一定量的缓凝剂如：掺木质素磺酸盐可以延缓混凝土坍落度损失。目前新产品JM-H（非泵送）已可达要求；泵送混凝土为保证泵送质量，应控制水泥用量并掺入适量的粉煤灰，调整好砂率。可采用复合高效减水剂（JM-8缓凝、泵送混凝土高效增强剂）采用施工现场二次添加少量减水剂二次撹拌；c） 高强混凝土的水化热影响混凝土的水化热现象混凝土水化热结果混凝土水化热问题的长期后果影响混凝土水化热温度的因素施工中的对策预应力张拉过程中的控制大体积混凝土施工质量控制施工过程中的混凝土裂缝控制混凝土裂缝的种类与特征从裂缝的性质划分：A.受力裂缝混凝土构件的弯曲裂缝混凝土构件的剪切裂缝局部受力裂缝日照温差及降温作用裂缝支座不均匀沉降裂缝B.非受力裂缝混凝土塑性沉降裂缝混凝土塑性收缩裂缝混凝土干缩裂缝混凝土温度收缩裂缝化学作用裂缝钢筋锈蚀裂缝碱集料反应裂缝混凝土裂缝性质检查与判断目前我国现行桥涵设计规范规定：钢筋混凝土构件允许出现v0.2mm的受力裂缝；全预应力混凝土结构以及部分预应力混凝土结构A类构件不得出现裂缝；当预应力混凝土构件在施工阶段出现裂缝必须仔细的进行现场检查。检查裂缝的分布(裂缝的位置、间距及数量)、裂缝的长度、宽度及深度。认真记录并在构件上标明；根据裂缝的分布情况，结合构件的受力及施工各工序的状况，寻找裂缝产生的原因，判定裂缝的性质；对于非受力裂缝，混凝土学研究认为宽度v0.01mm混凝土裂缝是可以自行愈合的；但过宽的、正在发展的特别是裂缝中有流动水就很难愈合的；其机理是硬化水泥浆液中的氢氧化钙可与周围空气或水中的二氧化碳结合生成碳酸钙，它与氢氧化钙结晶沉淀并集聚在裂缝内；对于受力裂缝，应根据裂缝检查的具体情况，分析确定裂缝产生的原因，决定处理方法。并应通过桥梁荷载试验进一部确定处理措施的可靠性；混凝土硬化过程中裂缝的防治混凝土收缩裂缝分类：A.凝结硬化收缩裂缝塑性收缩裂缝塑性沉降裂缝混凝土浇筑后1-3小时内，随泌水而沉降或随混凝土塑性收缩产生的裂缝。塑性沉降裂缝有明确的部位和方向性；在接近构件表面的水平钢筋上方最容易形成沉降裂缝，并且随钢筋直径加粗和混凝土保护层厚度减薄而产生，当宝护层较薄时塑性沉降裂缝可能达到钢筋表面并沿钢筋长度方向发展；混凝土构件侧模板附近，由于垂直下沉的骨料及水泥浆因颗粒受到侧模板的摩擦阻力而与周围的混凝土形成沉减差而造成塑性沉降裂缝。侧模板的刚度不足也会引起塑性沉降裂缝；混凝土截面变化较大部位，由于混凝土浇筑深度不同，有不同的沉降从而在交接面处产生沉降差而产生塑性沉降裂缝；对于混凝土现浇扩大基础因地基不均匀沉降而产生塑性沉降裂缝；钢筋正上方与其周围发生不同的收缩下沉产生沉降裂缝，随混凝土原材料及配比不同，浇筑高度与浇筑速度不同而不同。浇筑高度越高，浇筑速度越快沉降越大。塑性收缩裂缝是混凝土由塑性转变为固体性化学反应所引起。水泥用量越多，水灰比越高，所产生的塑性受缩就越大预防措施：严格控制混凝土水灰比和加水量，尽量减少单方水泥用量；掺入减水剂和适量粉煤灰，以便减少沉减量和塑性收缩；在混凝土浇筑1-2小时后对混凝土进行二次振捣，表面拍打、振密。箱梁及T梁应浇筑到翼板根部时停一段时间，待梁身混凝土泌水沉降完成后再继续浇筑翼板混凝土；塑性干缩裂缝混凝土浇筑后约4小时列缝出现在结构或构件表面形状很不规则，长短不一，互不连贯俗称龟裂。混凝土塑性收缩是硬化前的新拌混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发而引起的干缩裂缝，因而常见于浇筑后的混凝土构件的外露表面，尤其是大面积板面；产生塑性干燥收缩裂缝的原因是：混凝土浇筑后，表面没覆盖，水分蒸发快，体积急剧收缩在干热及大风季节极易产生干燥收缩裂缝；水