王亮
中国一冶集团有限公司交通工程公司 湖北武汉 430080
摘要：我国交通建设规模的扩大和科学技术的发展，在桥梁建设中先简支后连续预应力箱梁结构的应用越来越广泛，并逐步向大跨径发展。这种桥梁结构集简支梁和连续梁的优点于一身，既克服了简支梁整体性和受力性差的弱点，又克服了现浇连续梁对施工现场的较高要求。同时，此结构还非常适用于工厂化的大规模施工。
关键词：桥梁工程；预应力箱梁；简支；连续
一、简支变连续体系转换受力特性及施工技术
1.体系转换施工方法。简支变连续的施工方法，是按简支梁施工方法预制梁体安装在临时支座上，完成纵向连接后施工负弯矩区张拉应力，将简支梁连成整体，拆除临时支座，使梁体落在固定支座上，体系转换形成连续梁。
2.简支变连续结构的受力变化。简支转连续施工过程中存在着结构体系的转换过程，结构的内力也相应发生较大的变化。简支安装阶段：梁体受力为简支受力，构件承受自重、预应力及施工荷载。现浇湿接缝后张拉顶板负弯矩预应力筋，梁体形成连续梁，构件承受荷载除简支阶段的荷载外，还要承受后期预应力荷载、车辆荷载，以及其它可变荷载。结构体系受力与简支梁有较大差别，与完全连续梁也不尽相同（图1）。通过体系转换，跨中弯矩明显减小，结构刚度大大提高，可以有效减少截面高度和自重，这对于修建较大跨度桥梁极为有利，特别是在有通航或防汛要求的河道支流上利用本施工方法可以显著减轻桥梁对河道的影响。
图1 体系转换示意图
需要引起注意的是，在体系转换过程中，结构内力重新分布，在荷载作用下，结构变形及其引起的次应力分布较为复杂，这一期间又往往是混凝土收缩、徐变发生量最大的时期，对于施工期较短的此类桥梁应有足够的重视。
3.简支变连续施工顺序。以湘潭G320三期工程项目泉塘中桥为例，简述施工步骤如下：（1）预制预应力箱梁，顶板预留BM系列预应力孔道和作业天窗。（2）安放硫磺砂浆临时支座（高出固定支座2 mm），采用EBG 130型架桥机两台汽车吊装就位。（3）安放固定盆式支座，现浇箱梁湿接缝。（4）张拉顶板负弯矩预应力束，封锚、压浆。（5）拆除临时支座，落梁。
二、预制施工过程容易发生的问题及防治措施
1.梁体浇筑控制。混凝土浇筑是决定梁体承载能力的关键环节之一。泉塘中桥20m预应力箱梁设计采用C50混凝土，强制式拌和机拌和，插入式振捣器和附着式振动器联合振捣，一次浇筑。由于钢筋骨架密集，腹板高、薄，保护层小等特点，混凝土浇筑振捣密实成为工艺控制重点。（1）施工混凝土配合比的控制，为保证混凝土振捣的密实度，现场配制的混凝土应具有良好的工作性，在梁体内管道、钢筋密布的条件下能够较好地流动，易于振捣，并保证结构所需要的强度和耐久性。由于实验室配合比与施工现场应用有一定差异，在工程现场对施工配合比需进行部分调整。根据现场砂石料含水率动态调整施工配合比，按规范允许误差精确计量混凝土各组分原料，是实现设计配比的重要保障。施工配合比的调整应处于严密的监控状态下，以确保混凝土性能的稳定和连续，减小混凝土强度的离散性。（2）振捣过程控制。梁体混凝土浇注采用一次浇注，分层进行。整个箱梁浇注控制时间不超过4h，芯模、顶板钢筋分段制成，待混凝土浇注至预定部位时，吊装就位以减少混凝土浇注间断时间，“芯模、顶板钢筋分段制成，待混凝土浇注至预定部位时，吊装就位以减少混凝土浇注间断时间”这一段话，建议删除。第一：施工现场的芯模、顶板钢筋绑扎完成后才可以开始浇筑混凝土。第二：此时属于箱梁浇筑阶段，跟“吊装”完全没有关系。为便于施工，芯模不设置底板，在两侧拐角处设10cm左右宽挡板。在浇注过程中底板有混凝土沉入并隆起，可在浇注完成后人工刮除重新抹平压实。底板和面板浇注，采用平板振动器振实，腹板采用插入式振动器振捣，钢筋密集处可结合插捣钎振捣，在梁端由于予应力筋弯起，插入式振捣器不宜使用，现场采用了箱梁侧模设附着式振动器的办法。振捣过程必须与浇注密切结合，振捣均匀，严格控制振捣间距和时间，振捣应确保充分，特别是钢筋密集区、锚垫板处等不易操作的部位要引起足够的重视，不能出现漏振和过振。混凝土过振容易造成骨料下沉，使骨料在混凝土中分布不均匀，直接影响混凝土的强度。为控制箱梁混凝土早期裂缝的产生，箱梁混凝土浇注一般在16：00以后进行，这样可以减少温度梯度作用，有效控制温度应力。（3）浇筑过程中对预埋件、预应力孔道、附属钢筋的保护本桥20m预应力箱梁设计钢筋型号多达近10种，还有各种预埋件、预留孔道等，在浇注过程中应注意保护，防止偏位和松动。①预应力孔道采用卷制金属波纹管成型，在钢筋骨架成型后设置，通过定位钢筋牢固绑扎，应确保位置、线形准确，接头严密，在振捣过程中不得与振捣器直接碰撞引起错位和碰伤。历来的施工经验告诉我们，张拉预应力的局部损失大多是由于施工过程中管道变形、错位和渗漏造成的。②箱梁翼缘处根部设置的8@150筋为抗裂筋，尺寸较小，在施工中易被忽视。往往因绑扎不牢在振捣过程中造成偏位，甚至脱落，削弱了翼缘板根部的抗裂能力，加上此处为混凝土浇注的间歇面，很容易造成收缩裂缝。在浇注过程中应注意把握振捣强度并有专人负责类似细节问题。③本桥设计为先简支后连续结构，预制箱梁时预留了顶板负弯矩钢铰线孔道，预制过程中应注意其位置准确，以便于将来箱梁之间的纵向连接。
2.锚端混凝土裂缝防治。后张法施工过程中梁端锚下混凝土局部承受很大压应力，锚头局部由于泊松效应产生横向环状拉应力。有时会遇到锚端混凝土产生沿端部纵横向裂缝的情况，严重时会导致梁体破坏。对此应从设计和施工方面分析其原因并采取相应对策。（1）梁端混凝土质量控制不严，钢筋配置强度不足。梁端在设计时考虑了各种施工应力组合和正常使用情况下荷载分布，一般都采取了加厚混凝土截面、加强配筋等办法。但往往由于施工时对细节处理不力，达不到预期效果，主要表现为：①钢筋、锚具密集分布，混凝土振捣不易，漏振或过振造成混凝土骨料分布不均匀，混凝土整体性不好，强度达不到设计要求或出现强度分布离散。②钢筋绑扎不到位，为保证孔道和锚具的准确就位，附设钢筋往往绑扎不到位，偏差过大，使部分位置钢筋强度配置不足，特别是锚垫板、螺旋筋处。钢筋强度不足影响抗拔力，在张拉过程中当拉应力超过混凝土抗拉强度时，锚下就出现了裂缝。对以上缺陷可以采取如下对策：a梁端混凝土可选用小粒径混凝土浇筑，在施工时由施工经验丰富的操作人员专门操作。b加强钢筋绑扎监控，确保设计意图的实施效果。c浇筑时注意浇筑顺序，避免梁端在最后浇筑使荷载全部加在端部，造成预埋件位置偏差。d根据裂缝出现或发展趋势，在端锚处预设分布筋加强端部抗裂能力。（2）张拉工艺的控制，梁端在预应力张拉过程中难以避免出现偏心荷载，造成应力集中，这也是产生锚端裂缝的原因。
简支变连续箱梁桥的梁体施工是整个桥梁施工的核心部分和关键环节，直接决定着桥体的承载能力和使用寿命。随着桥梁工艺的发展，后张法箱梁制作，简支变连续的施工水平会得到不断的完善和提高。
参考文献：
[1]高敏娟.预应力箱梁简支变连续结构施工技术研究.2016.
[2]张晓燕，浅谈预应力预制箱梁简支变连续结构桥梁工程施工与研究.2017.
论文作者:王亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/30
标签：混凝土论文; 预应力论文; 钢筋论文; 荷载论文; 结构论文; 应力论文; 过程中论文; 《防护工程》2018年第14期论文;