先简支后结构连续梁桥的受力分析与施工技术

先简支后结构连续梁桥的受力分析与施工技术

【摘 要】随着国家队高速公路的投入加大，高速公路的发展取得了很大的成绩。公路桥梁的构造也得到了长足的发展，同时对高速公路的行车舒适性也提出了更高的要求。高速公路桥梁逐渐由广泛使用的简支梁桥更多的向先简支后结构连续的方向发展，其结构特性在有效避免了简支梁桥与连续梁桥的缺点的同时又兼顾了二者的优点，很快在桥梁中成为广泛使用的结构形式。

【关键词】先简支后结构连续梁的受力特征；施工工艺过程；质量控制

引言

目前在国内高速公路桥梁中普遍使用装配式预应力钢筋混凝土“T”（箱）型板梁。简支梁桥的优点在于结构简单，属于静定结构，且造价相对较低，施工简单，工期相对较短。在正常条件使用情况下，桥梁不会有刚体位移，并且梁体一端可以自由伸缩，不产生多余的内力。但缺点是由于其自身结构，抗震能力和外力抵抗能力较弱，梁体自身变形大，存在落梁的危险，尤其是在跟高墩组合使用的情况下安全储备较低。对于大跨径的连续梁桥而言，目前主要采用支架法、挂篮悬臂对称浇筑法和拼装法施工，虽然改良了梁体自身受力，克服了简支梁桥的一些缺点，但其施工过程复杂繁琐，费时费工，成本大，一般在遇到特殊地形和跨越长距离时使用。先简支后结构连续梁因其受力和施工工艺相对简单克服了以上两者的问题而得到大范围的实际应用。

1 先简支后结构连续梁的受力特点分析

（1）目前国内桥梁中主要跨径以20m、25m、30m最为常见，先简支后结构连续梁在临时支座上处于简支静定结构状态，构件所受的主要是其本身自重、前期预加力及施工荷载，形成连续结构后结构变成了超静定结构，除了承受简支状态时候的力外，其自身内部的内力将引起结构内力的重新分布。参考相关的资料文献，从理论上分析结构在恒载和温度梯度效应下跨数对桥梁结构的影响，数据表明：三跨桥的最大正弯矩是最大的，平均正弯矩值随跨度的增多而减小，七跨桥的最大负弯矩最大，其平均负弯矩随跨数的增多而减小。因此在桥跨的布局上使用五跨一联是最合理的。

（2）在结构使用过程中，混凝土自身的收缩徐变，负弯矩预应力的布置同时也影响梁体的受力变化。

1）混凝土收缩徐变在混凝土强度达到设计要求后长时间存在并作用于梁体，混凝土的徐变量与使用的原材料、养护方法和荷载作用时间都会对其产生影响，混凝土的徐变主要对梁体的内力产生影响力，引起内力变化。研究数据表明随着时间的增加，主梁跨中挠度最大，边跨主梁跨中挠度大于边梁主梁的跨中下挠度，对支点处的弯矩影响随梁体使用时间的增加而减少。

2）墩顶负弯矩预应力对连续梁体的影响主要体现在钢绞线束的布置长度，负弯矩区两端的锚固距离不宜少于2米，而且预应力钢束越长，徐变时对结构变形和内力的分布影响越大。而如果预应力钢束的长度超过了负弯矩作用区，预应力会使负弯矩的相对值增大正弯矩和变形都相对较小。故选取长度合适的预应力束使结构的最大正负弯矩绝对值的大小相差不多，这样既有利于设计又能满足负弯矩区受力要求。笔者所在的30m简支连续梁采用了5跨作为一联，墩顶处负弯矩钢束长度采用17m的布局。

2 先简支后结构连续梁的施工工艺和质量控制

先简支后结构连续梁的施工顺序一般分为设置临时支座和安装永久支座、“T”（箱）型梁板的架设、横向连接和纵向连接缝的浇筑、墩顶现浇段接头混凝土的浇筑、张拉墩顶处负弯矩钢绞线束和预应力孔道压浆、解除临时约束完成体系转换。

（1）临时支座一般采用事先设计好的沙箱，安装临时支座和永久支座前应在放置位置进行精确的测量放样，计算出临时支座设置的高度，临时支座安装前应提前把沙箱预压紧密，防止落梁是产生较大的沉降，安装高差不得超过规定值。

（2）“T”（箱）型梁板的架设

采用架桥机或者移动式门吊按顺序逐孔架设。测量需测量其位置和标高，保证架梁位置准确无误。

（3）横向连接和纵向连接缝的浇筑

预制梁架设好以后，应及时进行横向连接和纵向连接缝的钢筋，焊接质量应按照单面焊10d或者双面焊5d的要求焊接，然后浇筑与梁体同标号的混凝土并按标准要求进行养护。

（4）墩顶现浇段接头混凝土的浇筑

首先应安装梁底的支座上钢板（镀锌），再穿负弯矩钢绞线索，裸露部分用与梁体内相同型号的波纹管包裹严实，不得漏浆。焊接梁底的正弯矩钢筋（因为支点处梁底的下方主要承受负弯矩和剪切力，接头顶承受负弯矩的原因），钢筋的焊接必须保证钢筋与两头梁端同长，焊缝饱满，焊接长度达到标准要求，绑扎箍筋（本工地桥梁要求满扎），放置墩顶负弯矩主受力钢筋。最后为防止梁体热胀冷缩产生的内力，应在一天中温度最低温差最小的时候浇筑与梁体同标号的混凝土并及时进行养护。

（5）张拉墩顶处负弯矩钢绞线束和孔道压浆

张拉宜采用智能张拉系统，在接头混凝土养护达到并且强度达到设计要求的100%时方能进行张拉。张拉采用两端同步均匀张拉，先张拉边跨后张拉中跨的

顺序。过程中应实时对比钢绞线的实际伸长量与理论伸长量是否满足规范的要求（正负6%）。持荷时间不得少于5分钟。张拉完成后应在24小时内对孔道注浆，注浆同样宜采取真空负压辅助压浆技术进行逐孔压注。压注完成后保压时间同样不得少于规定时间。

（6）解除临时约束完成体系转换

在负弯矩钢筋张拉注浆完成后且注浆强度达到要求后方能解除临时支座。放掉沙箱内的干沙，过程必须要缓慢是梁体受力均匀完成体系转换。体系转换完成后应再次对梁顶进行测量检验是否满足设计要求，满足后再进行下一步桥面系的施工。

3 结束语

先简支后结构连续梁的结构特点凭借其成熟的施工工艺，既有效的避免了桥面连续梁端处容易开裂的缺点减少了永久支座和伸缩缝装置的使用量，降低了维护保养的费用，极大的提高了高速公路桥梁的行车舒适性和可靠性，同时又省去了连续梁连续梁施工的繁琐的工艺。在桥梁中得到了广泛的应用。随着技术的发展和研究的深入，在现有的技术上再不断的改进，先简支后结构连续梁的设计一定还能得到更好的优化，体现出其更出色的性能和使用价值，并在更大范围内推广和使用。

参考文献：

[1]赵广敏，《先简支后结构连续梁的结构受力性能时间和历程分析》.

[2]张辉川，《先简支后结构连续梁的设计研究》.