预制小箱梁先简支后连续体系转换施工技术探究

预制小箱梁先简支后连续体系转换施工技术探究

杨渊

中交隧道工程局有限公司  江苏省南京市211100

摘要：在当前的施工技术中，桥梁越来越多采用先简支后连续结构体系施工，这种结构有构造简单与施工方便、安装便捷的特征。简支梁的施工简单，因此可以高效化完成；连续梁有良好的结构支撑体系，梁体受力良好，在施工中将两者结合起来就形成了先简支后连续结构体系。具体施工中需要根据道路桥梁的实际情况来进行施工，本文结合具体项目展开分析，阐述预制小箱梁先简支后连续结构体系在施工中的运用。

关键词：先简支后连续；便捷；箱梁

在当前的建筑中小跨径高的高等级公路桥梁施工则选择装配式混凝土板梁方式；中等强度则选择预应力混凝土箱梁，大跨径预应力混凝土连续桥梁的施工比较繁琐，所以在当前的施工中人们不断研究，希望将简支梁的预制生产与连续梁结合起来使用，实现预制生产的方式来加快梁的建设进度，这就是先简支后连续施工技术在当前得到广泛运用的背景。在施工中运用这一技术有巨大的优势，刚度大、行车舒适度高、减少施工繁琐环节、能够实现标准化生产保证效益。

1.先简支后连续法施工技术

将连续梁与板分成几段，每段各有一个孔，在预制场预制完成连续梁与板的段之后，将过吊运设备将设备调放在临时支座上面，接下来一次进行混凝土浇筑、预应力束、临时支座拆除等环节的施工，等临时支座拆除后连续梁就永久坐落在支座上完成了结构的转化，此时结构体系已经从简支梁成为连续梁。

图1 先简支后体系

由上图可知，先简支后连续结构体系在施工中存在结构体系转换的过程，大致上可划分为两个阶段，分别是施工到建设的两个阶段，预制简支构件的安装以及支座浇筑混凝土、预应力钢筋张拉形成的连续结构施工阶段。在施工中简支阶段承受施工前期荷载，包含本身的自重、前期的预加应力等。形成连续梁之后构件还要承受后期的恒载力、车辆行走的重量以及后期预加应力等，甚至包含在使用期间内导致它可变荷载的因素。所以可以看出这种施工技术矛完整的连续梁施工技术之间有很大的差距，主要的差别表现在：①结构变形，简支环节结构承载力逐渐增加，综合自重、张拉力以及预应力等导致结构变形，当混凝土浇筑之后逐渐凝固、预应力筋张拉后变形会被约束，这样前期与后期荷载分别在两个不同的结构体系中，即便有变形也不会干扰到对方。后期预应力筋张拉结束之后结构线性更平顺，桥梁也可以保持良好的线性。②内部力的分布差异，结构转换过程实际上是内力变化的过程，内力的变化过程比较复杂，预制装配在简支环节，此时混凝土刚刚浇筑，进入收缩时期，此时内力重分布问题并不突出，不会产生次内力。张拉后期预应力筋后张拉力对结构内力、截面应力产生影响。但是结构从简支转化为连续结构之后，产生的收缩、应变、沉降等都与连续结构相关，此时还要考虑内力以及内力重分布情况。在常规施工中，从预制到形成连续梁这一过程需要3个月左右时间，前三月之内混凝土的水分会快速消失产生收缩与徐变现象，会导致结构变形。形成连续体系后部分恒载也会产生徐变力，但是与完全连续结构相比这种力的影响并不大。所以简支预应力连续桥在受力性能方面有较大的优越性，针对混凝土的收缩、徐变等产生的影响比较少。从弯矩比例来看当桥梁跨径增大，汽车荷载产生弯矩占综合在弯矩比例逐渐减小，中灯光跨径的桥梁汽车荷载产生的弯矩多为30%~50%之间，这对内力变化提出了要求。根据以往设计经验来看，先简支后结构比简支结构节省大量成本，除了性能优良以外，还具备显著的效益[1]。

2. 施工技术初探
   1. 工程概述

某公路分离立交是该市环城高速公路为跨越河道公路线而设立，桥梁使用装配式预应力混凝土连续箱梁施工，施工共六联，为单独预制、简支安装、现浇的结构体系。桥梁下部分结构基础使用钻孔灌注桩施工，桥长777M。

2.2转换体系

以本次工程的4X30米为例，简支后连续梁转换体系实现受：首先预制主梁，浇筑混凝土，浇筑后检查混凝土设计强度，当强度达到90%后，张拉正弯矩区域内的预应力钢束，注射泥浆，之后清理通气孔位置。接下来设置临时支座，如下图（图2），整个体系使用无缝钢管，有上部分、底座、漏沙口构成，钢管内部填充干砂，临时作用在支撑上部顶板，在进行转换的是好所有的漏沙口打开，钢管内部的干砂流出，支座上部下降，箱梁整体降低，下落在支座上成为永久体系。

图2 临时支座

逐孔安装主梁放置在临时支座上，让其成为简支体系：

安装底模和永久性支座，首先将墩台上的浮砂清理干净保证表面平整无油污，如果高台差距较大则可以使用水泥砂浆来调整；在垫石上画出中心线，在橡胶支座上画出交叉中心线，将橡胶支座安放在垫石上，中心线重合，支座就位[2]。浇筑混凝土之前橡胶支座上还应该设置一块比较大的支承钢板，由焊接加固，支承部位的一部分与梁板浇筑在一起。为避免漏浆可以使用软木板等填设。拆除模板的时候再去除填充区，按照设计体系施工，可以完成制作上下面、梁底钢板等位置的密切连接。接下来安装底模，永久支座放好之后在外围安装底模，挑选合格的板材作为底模，为避免出现漏浆的情况，支座和底模之间的使用密封胶密封。

2.3绑扎钢筋

按照钢筋设计要求进行安装、绑扎，预制梁伸出的顶板上层和底板下层钢筋之间使用单面焊接，伸出的部分使用钢筋来绑扎。

2.4安装预应力束道

主要是为预防摩擦导致的应力损失，所以要严格控制预应力束道的位置，在预制梁与现浇混凝土相接的2MM内，必须与预制梁的束道对应，避免不漏浆。进场的钢绞线要按照要求检验之后才可以使用。钢绞线切割后在距离端口30~50MM位置处使用铁丝将其捆绑好。钢绞线盘重大而盘卷小，为避免在下料的过程中伤害到工作人员，可以实现制作简单的铁笼，下料后将钢绞线放在铁笼内需要的时候逐渐抽出，保证施工作业的安全。预应力钢束在穿束之前应该厘清，沿着长度方向间隔2M~3M进行捆扎，人工穿束，机械也可以进行，按需穿束即可。

2.5立侧模

立侧模，由于铰缝处需要进行两次施工，所以需要立侧模。具体可以根据施工需要来设置。

2.6浇筑混凝土

浇筑时候在日温最低时候，为避免混凝土收缩导致结构开裂，所以在混凝土中添加膨胀剂，由于钢筋密集，所以集料的粒径应在2CM范围内，严格控制各种材料的用量。墩顶连接位置钢筋密集，为保证混凝土浇筑的质量，可以缓慢浇筑，振动棒必须振捣密实，减少出现孔洞的概率。墩顶可以连续两次浇筑，浇筑完成后混凝土初凝之前，绑扎面板的钢筋部分，浇筑面板。混凝土浇筑环节需要控制浇筑的速度，减少产生施工缝的概率。尤其是减少震动入仓困难、卡棒的情况。浇筑混凝土的时候需要控制表面的平整度。浇筑好之后要检查避免出现裂纹现象。混凝土浇筑之后要进行养护，在表面覆盖薄膜。

2.7张拉预应力束与压浆

等待浇筑混凝土达到强度后张拉预应力束，使用扁锚锚固，使用千斤顶对每一个预应力筋后封锚、压浆。张拉之前提供混凝土养护条件以及强度报告，达到要求之后才可以进行张拉。张拉预应力时候进行双控控制，以张拉应力为主，伸长量为辅，而且整个过程做好记录，对出现的滑丝和断丝情况及时处理。清理构件位置出现的焊渣、毛刺等。安装预应力筋张拉锚固体系的时候，注意夹片均匀而且上外露一致，千斤顶上工具毛孔与构件端部工作锚孔的位置一致；张拉的时候对直预应力筋，让其与孔道中心线结合在一起，按照张拉顺序进行，核定张拉的伸长值。根据对数值的校验反应张拉力情况，反应孔道的摩阻损失情况和预应力筋是否有异常等[3]。

压浆要使用真空压浆工艺，正式施工之前进行工艺试验，从而检验设备的机械性能、技术指标以及对应的工艺参数，在工艺参数满足标准之后才可以展开规模施工。压浆工作在张拉作业结束之后完成。压注之前使用高压空气和压力水冲洗管道，部分管道可采取特殊液体清洗，压浆作业在真空状态下进行。

2.8 拆除支座

二次张拉、灌注和封锚完成之后灌浆强度达到了100%，即可拆除支座，将结构转化在永久支座上，完成简支到连续体系的转化。解除的时候注意高温是否会影响到橡胶支座的质量，拆除的时候保证各项支座受力情况，避免出现应力集中的情况，从而保证体系的安全。墩顶混凝土浇筑完毕后盖梁位置封闭，人工无法拆除支座，所以要另外设置跳板和扶手，机械辅助人工拆除，需要做好安全防护。

结语：

综上，简支梁结构在路桥施工中使用比较方便，施工简单，结构尺寸也很容易设计成标准化，可以在诸多地方广泛使用。在当前装配式施工兴起，这种施工能够节省大量板材降低劳动强度、缩短工期。由简支梁转换为连续梁体系后，承载力随之提升，但是施工中顺利转换是要点，需要在施工中引起重视。

参考文献：

[1]刘雪峰. 先简支后连续预制小箱梁桥改进设计[J]. 工程建设与设计, 2022(12):3-3.

[2]苏志鹏. 探析装配式先简支后连续组合箱梁桥施工技术[J]. 企业科技与发展, 2021, 000(006):68-70.

[3]张伟, 蒋威. 小半径大横坡预制箱梁架设施工技术研究[J]. 交通世界, 2020(11):3-3.