李春林

(山西路橋第四工程有限公司，山西 大同 037300)

1 項目背景

某大橋工程項目是先簡支后連續(xù)梁橋，其上部結(jié)構采用的是預應力混凝土T梁(6×50 m)，設計的荷載具體是掛車-120 t、汽超-20 t。該梁橋的單幅梁寬度是13.20 m，高度為2.6 m，中梁的寬度為2×80 m。待預制T梁就位之后，需要將梁體搭接位置的縱向濕接縫寬度控制為0.9 m，而后澆筑連續(xù)梁位置橫向濕接縫頂部寬度控制為1.23 m，底部寬度控制為0.8 m。其中預制T梁采用的是C50混凝土，選擇的鋼絞線相關參數(shù)見表1。此外，主梁部位布設4束鋼絞線且使用原錨，從負彎矩部位布設5束鋼絞線(每束由5根鋼絞線組成)且使用扁錨。

表1 鋼絞線相關參數(shù)

2 先簡支后連續(xù)梁結(jié)構特點

2.1 結(jié)構類型

先簡支后連續(xù)梁采用的結(jié)構類型比較多，具體分類如下：①根據(jù)材料主要劃分成鋼筋混凝土與預應力混凝土結(jié)構等[1]；②根據(jù)預應力基本劃分成先張法預應力混凝土結(jié)構、后張法預應力混凝土結(jié)構等；③根據(jù)斷面方式劃分成空心板與T形梁等，具體見圖1。

圖1 一次受力組合梁

2.2 基本構造

此橋梁包含的構造主要為預制構件、連續(xù)段、現(xiàn)澆橋面板與橋面鋪裝等。

2.3 先簡支后連續(xù)梁受力與變形

其包含了簡支梁階段與連續(xù)梁階段。其中簡支梁階段是指預制梁板安裝階段，而連續(xù)梁階段是指混凝土澆筑。通過張拉負彎矩預應力鋼筋與拆除臨時支座將簡支梁有效連接成連續(xù)性結(jié)構。從梁橋受力方面分析，先簡支后連續(xù)梁與簡支梁、連續(xù)梁有所不同，處于簡支梁階段，其中自重與施工荷載等均由簡支梁承受，而處于連續(xù)梁階段，需要承受后期車輛荷載、預應力與其他荷載等[2]。與簡支梁對比，先簡支后連續(xù)梁的跨中彎矩相對偏小；與連續(xù)梁對比，先簡支后連續(xù)梁支點位置的負彎矩相對偏小。同時先簡支后連續(xù)梁出現(xiàn)的結(jié)構變形與簡支梁、連續(xù)梁不同，是因為先簡支后連續(xù)梁處于簡支梁階段的變形在形成連續(xù)梁后就會被約束，從而造成不同結(jié)構體系內(nèi)的變形不同，而且不會相互干擾。

2.4 先簡支后連續(xù)梁特性

由于先簡支后連續(xù)梁施工主要包含兩個階段，因此表現(xiàn)為二次受力組合梁特性。待預制梁板吊裝完成之后，施工階段的荷載與梁板自重全部直接作用在預制混凝土梁之上，所以在現(xiàn)澆混凝土強度級別達到要求之后才由預制與現(xiàn)澆混凝土一起承擔荷載，此階段形成的預制與現(xiàn)澆混合截面的應力都是二次受力引發(fā)的[3]。所以為了能夠?qū)崿F(xiàn)先簡支后連續(xù)梁的具體受力特性研究分析，需要把第一受力階段和僅有的一次受力連續(xù)梁實施對比(見圖1～2)，同時第二受力階段的主要受力特性和組合連續(xù)梁大體相同。因為先簡支后連續(xù)梁劃分成兩個施工階段，所以結(jié)構受力分析也必須分成兩階段實施受力驗算。

圖2 二次受力組合梁

1)簡支內(nèi)力驗算。從橋梁分段與預制梁片實施拼裝的過程中簡支梁就處于受力狀態(tài)，所以梁片驗算主要包含吊裝階段、運輸階段以及簡支條件下荷載、自重驗算。而針對施工階段荷載驗算，必須結(jié)合采用的施工方式選擇最大荷載條件下部位實施控制。

2)連續(xù)內(nèi)驗算。其中連續(xù)梁支點位置形成的是最大負彎矩，同時連續(xù)梁跨中部位形成的正彎矩地域簡支梁[4]。此外，安裝階段彎矩控制主要是基于簡支條件下實施的，所以控制內(nèi)力必須站在設計視角進行考慮。

3 先簡支后連續(xù)梁施工分析

3.1 預制梁反拱度設置

先簡支后連續(xù)梁結(jié)構的基本特性為：主梁荷載是簡支梁受力，而橋梁荷載是連續(xù)梁受力?；谶B續(xù)梁狀態(tài)下，其跨中彎矩低于簡支梁，所以先簡支后連續(xù)梁總體彎矩與簡支梁狀態(tài)、連續(xù)梁狀態(tài)而言相對偏小，就導致梁片處于預制階段下預應力筋張拉彎矩顯著減小，需要嚴格控制預應力筋與材料用量，從而能夠有效優(yōu)化梁體的受力結(jié)構。正式施工中應合理建立拱度，以能夠?qū)⒘后w后期形成的上拱度進行抵消[5]。因為先簡支后連續(xù)梁和簡支梁采用的施工工藝有所區(qū)別，所以反拱度設置必須綜合考慮各項影響要素，合理地計算預拱度。

1)結(jié)合此項目的實際情況，綜合考量梁體承載、自重與先期預應力，設置的初始上拱度見表2。

表2 初始上拱度值 單位：mm

2)結(jié)合資料分析研究，普通混凝土徐變系數(shù)見表3。

表3 混凝土徐變系數(shù)

3)預制T梁各體系實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換時間大約為1～3個月，而混凝土徐變大約是6個月，短期內(nèi)因為混凝土徐變會造成上拱度大約增加40 mm。

4)待體系轉(zhuǎn)換完成之后，下?lián)隙认陆到咏?%～10%，上拱度提高3.5～8.5 mm，選擇自重狀態(tài)中下?lián)隙?0%，而上拱度是6 mm。

5)梁體基于二級荷載下會出現(xiàn)大約為40 mm的下?lián)隙?，同時必須考慮混凝土慢慢硬化后造成梁體剛度提升，通過計算確定二期荷載狀態(tài)下連續(xù)梁下?lián)隙葹?0 mm。

6)橋面瀝青鋪裝結(jié)束到交工一般是2～4個月，其中混凝土徐變接近是總體徐變10%，就造成梁體上饒度提高7 mm。

7)基于汽車活載狀態(tài)下，梁體下?lián)隙仍黾? mm。

通過綜合研究，預制T梁跨中部位反拱度需要設置為40 mm。

3.2 梁板拱度變化及控制措施

T梁拱度數(shù)值分析確定拱度變化影響要素是預應力、溫度以及混凝土徐變。本文結(jié)合影響要素提出對應的控制措施，確保T梁上拱度均勻以及施工效果。

1)預應力。預應力筋張拉是預制梁施工中的一項關鍵環(huán)節(jié)，而預應力筋張拉操作中預應力大小、順序與持續(xù)時間等直接關系到橋梁預拱度變化。具體控制措施如下：①在混凝土強度級別≥90%，才能夠?qū)嵤╊A應力張拉；②張拉設備應安排專業(yè)人員負責操作，以實現(xiàn)張拉力的精準控制，同時千斤頂?shù)雀黜椵o助設施需要標定之后才可以應用；③在鋼絞線張拉時需要確保兩邊同步進行；④張拉結(jié)束之后必須及時注漿，以降低預拱度變化。

2)溫度應力。基于室溫條件下，溫度應力產(chǎn)生的變形大約為5 mm，其溫度變化和應力變化之間成正比例關系，同時應力變化和梁體撓度變化也是正比例關系。具體控制措施是高溫條件下施工時必須提前制定有效的防護措施，如實施灑水處理，以免梁體溫度偏高。

3)混凝土徐變。梁體拱度受混凝土徐變的影響相對偏大，具體控制措施如下：①砂石料控制，必須嚴格按照規(guī)范要求選擇碎石，若是碎石的含泥量比較高則必須進行沖洗、晾曬處理，然后才能夠使用；②混凝土配合比控制，結(jié)合項目施工實際情況不斷優(yōu)化與調(diào)整配合比；③混凝土采用分層澆筑方式，需要保證厚度≥30 cm，且養(yǎng)護時間≥7 d。

4 總 結(jié)

先簡支后連續(xù)梁的主要特點是二次受力，且結(jié)構設計具有特殊性要求。先簡支后連續(xù)梁施工階段必須根據(jù)結(jié)構特性，合理地設置橋梁預拱度。本文圍繞先簡支后連續(xù)梁基本結(jié)構特點與施工展開研究，同時從預拱度方面研究了變形控制措施，以保證先簡支后連續(xù)梁施工質(zhì)量。

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