先简支后连续梁桥的施工工艺优化应用研究

先简支后连续梁桥的施工工艺优化应用研究

摘要：本文以某工程为实例。首先分析、总结先简支后连续梁的一般施工工艺，其次对先简支后连续梁进行模型梁试验模拟，并通过对模型梁进行各种荷载试验分析及静载试验分析研究其成桥后的受力效果，最后根据各种试验数据提出相应需要优化改进点。

关键词：先简支后连续；预应力混凝土；体系转换；施工技术 引言

我国修建桥梁修建历史源远流长。在上世纪，我国修建的跨度在20~40m的桥梁主要采用简支梁结构，但是后期使用中发现：由于简支梁上过多伸缩缝构造导致行车的平顺性和舒适性较差，并且桥梁伸缩缝位置也易于破坏，而桥梁跨径一旦超过40m后整体造价将急剧增加。也有部分桥梁采用连续梁结构，虽然较简支梁在行车平顺性和舒适性上得到了保证，但是由于整体施工难度大、施工工艺复杂、投入大等原因导致该桥型得不到推广。因此“先简支后连续梁”的出现解决了上述两个桥型的难点，它综合了前两者的优势，并且在工程成本上得到有效控制。因而大受欢迎，大量被应用到在中等跨径桥梁。

一、工程概况

某工程高架主线左线设计起点桩号为ZK8+835.642，终点桩号为ZK10+035.642；主线右线设计起点桩号为YK8+876.085，终点桩号为YK9+040.444，终点相当于左线ZK9+000，左右线在ZK9+000处合并，全长1200m。

该桥上部结构为30m或35m后张法预应力混凝土箱型连续梁，正弯矩区钢绞线为5φj15.24及4φj15.24圆束。墩顶负弯区矩钢绞线为5φj15.24及4φj15.24扁束，全桥共37跨，分为十联。每一联长为1跨、3跨～5跨不等。联与联之间采用四氟滑板橡胶支座，联内跨之间采用板式橡胶固定支座。

二、设计方案

全桥范围内共有3跨采用30m预制箱梁的布置形式，其中第七联采用4×30m的布置形式，第九联采用5×30m的布置形式，第十联为现浇箱梁采用3×30m的布置形式，该布置形式（为第七、九联）施工步骤如下：

图1体系转化步骤一

步骤一：1.预制主梁，混凝土达到设计强度的90％后，依次对称张拉正弯矩区预应力钢束N1、N3、N5、N2、N4，压注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔。

2.设置临时支座并安装好永久支座（联端无需设临时支座）逐孔安装主梁，置于临时支座上成为简支状态，及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋。

图2体系转化步骤二

步骤二：1.设置接头板束波纹管并穿束。连接连续接头段钢筋，绑扎横梁钢筋。2.在日温最低时，浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板，达到设计强度的95%后，张拉顶板负弯矩预应力钢束（负弯矩钢束的张拉顺序为先张拉T1束，焊接T1束处张拉预留槽口的钢筋并浇注混凝土，T1处预留槽口混凝土达到设计强度的95％后再张拉T2号钢束），并压注水泥浆。

图3体系转化步骤三

步骤三：1.连接顶板钢束张拉预留槽口处钢筋后，浇注槽口处混凝土。2.浇注剩余部分桥面板湿接缝混凝土，剩余部分桥面板湿接缝混凝土应由跨中向支点浇注。3.浇注完成后拆除一联内临时支座，完成体系转换，解除临时支座时应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。

三、先简支后连续梁一般施工工艺以及缺点

先简支后连续梁总体施工思路：箱梁在预制场内集中预制加工；完成后采用运梁车运至施工现场；然后采用双导梁架桥机纵向逐跨安装；箱梁简支安装后，再采取结构连续的方法将受力体系转换为连续梁结构。

目前在先简支后连续梁中整体受力满足现行规范要求，但在超荷载现场出现时，湿接缝将首先出现裂缝、产生开裂现象，是整个体系的质量薄弱点。

四、先简支后连续梁施工优化

（一）、箱梁预应力张拉方案优化

1、优化方案

在原设计箱梁底板内设置锯齿状预制梁张拉台座。作为预制梁二次张拉锚固点。同时更改部分原设计钢束。将原设计图纸中N5钢束变更为N5a～N5d，4×35m梁增加N6钢束，钢束N5a及N5d在箱梁预制时张拉，钢束N5b与N5a用联接器连接，钢束N5c与N5d用联接器连接，待接头混凝土达到设计强度95%时，依次张拉N5b、N5c、N6，最后张拉梁端负弯矩钢束。

张拉步骤见下图：

图4变更后的体系转化步骤一

步骤一：1.预制主梁，混凝土达到设计强度的90％后，依次对称张拉正弯矩区预应力钢束N1、N3、N5a、N5d、N2、N4，压注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔。2.设置临时支座并安装好永久支座（联端无需设临时支座）逐孔安装主梁，置于临时支座上成为简支状态，及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋。

图5变更后的体系转化步骤二

步骤二：1.钢束N5b与N5a用联接器连接，钢束N5c与N5d用联接器连接，连接连续接头段钢筋，绑扎横梁钢筋。2.在日温最低时，浇筑所有连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板，达到设计强度的95%后，依次张拉N5b、N5c、N6，最后张拉梁端负弯矩钢束。（负弯矩钢束的张拉顺序为先张拉T1束，焊接T1束处张拉预留槽口的钢筋并浇注混凝土，T1处预留槽口混凝土达到设计强度的95％后再张拉T2号钢束），并压注水泥浆。

图5变更后的体系转化步骤三

2、优化后对比

通过对优化后的方案及原设计方案对比，可以得到采用优化后的设计方案可以同时进行湿接头浇筑施工，无需依次等待混凝土强度达到95%后进行湿接头浇筑施工，施工周期控制工序由原来的梁底N5钢束张拉变为负弯矩钢束张拉，张拉周期变为7天，较原来21天少了14天。整个桥梁部分共有5跨4×35m预应力张拉70天。而根据设计文件，增加的工程量仅仅为梁内锯齿状预制梁张拉台座，主要为增加了少量钢筋，钢绞线数量总长未增加，混凝土增加方量很少。

（二）、临时支座设计及拆除

1、临时支座的设计

先简支后连续梁的施工由于要经过体系转换过程，因此涉及临时支座的拆除这一特定的工序，在临时支座拆除永久支座受力时，橡胶支座会产生一定的弹性变形，如果这种弹性变形不是在各个支座同时发生，就必然会引起连续梁的应力重分布。有些设计中要求临时支座采用硫磺砂浆制作，这种临时支座拆除较为方便，只需通电加热熔丝即可，但也会产生箱梁底部烧伤、影响美观等一系列问题，同时还要与永久橡胶支座保持一定的距离，以避免在临时支座熔化时高温影响橡

胶支座的质量。一般实际施工中多采用砂箱做为临时支座，即先将铁板砂箱的出砂口关闭，装满河沙，扦插密实，而后将其平稳地放置在事先放好线的盖梁上，砂箱顶标高要考虑落梁时的压缩沉降量，待现浇混凝土达到规定值后则进行后连续预应力钢绞线的张拉及管道灌浆等，最后拆除临时支座由永久（橡胶）支座受力，完成体系转换。

因此对临时支座的选取尤为重要，目前较为常用的临时支座为硫磺砂浆预制块，但是硫磺砂浆支座存在着制做工序繁琐、造价成本相对较高，因此选用了沙漏式活塞作为临时支座。

2、安装

将预制好的砂箱临时支座放置在在中间联永久支座前后两侧（见图6，离梁边各15cm，联端无需设置），个数根据梁跨和重量计算而定；砂箱内筒和外筒之间的间隙填充沥青，可以有效防止干砂受潮；砂箱临时支座高度根据永久支座的高度，调节干砂的高度确定。

图5临时支座安装图

3、拆除

实现体系转换时，安排多人在同一联的盖梁支点处，待发出指挥信号后，同时松开砂箱一侧的螺旋开关，轻轻敲击，沙子会在自重及混凝土块的压力下流出，待足够的空隙后，整体撤除砂箱，梁体便支承在永久性支座上。拆除时注意收集流出的干砂，以防影响外观。

结束语

总之，通过对连续梁端施工进行分析，对比分析了几种后浇连续段工序造成的先简支后连续结构受力的不同，确定了后浇连续段浇筑和负弯矩预应力筋张拉的最优施工顺序为“隔墩浇筑、隔墩张拉”。同时对比分析了几种临时支座拆除顺序造成的先简支后连续结构受力的不同，确定了临时支座的最优拆除顺序为“隔墩拆除”。

参考文献

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