混凝土连续梁桥施工方法概述

何培

【摘 要】混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等特点而成为最富有竞争力的主要桥梁之一。随着预应力技术的发展和不断完善，尤其是悬臂、顶推等施工方法的出现，预应力混凝土连续梁桥如虎添翼，无论是城市桥梁、高架道路、山区高架栈桥，还是跨越江河湖海的大桥，预应力混凝土连续梁桥以独特的魅力而取代其他桥梁，成为优选方案。另外，从国内已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力连续梁桥的数量来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，充分表现出预应力混凝土连续梁桥的强大生命力。

【关键词】施工方法；有限元计算

一、施工方法

1.1满堂支架浇注施工。满堂支架浇注施工为在支架上安装模版，帮扎、安装钢筋骨架，预留孔道，现场浇注混凝土，并施加预应力的方法，具有以下特点：（1）施工平稳可靠，不需大型起重设备；（2）桥梁整体性好，施工中无体系转换，不产生恒载徐变二次力，施工方便；（3）需要大量施工支架，跨河搭设影响通航与泄洪，跨路搭设影响交通。

1.2悬臂施工。挂篮悬臂浇注是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土、张拉预应力筋、移动挂篮、立模绑扎钢筋等循环连续施工，直至合拢形成连续梁桥。常用跨径为40～120m，国内目前最大已达270m。悬臂施工是国内外大跨径连续梁桥的主要施工方法之一。

1.3预制简支——连续施工。预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋（正弯矩）的张拉锚固，安装完成后经调整位置（横桥向及高程），浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋（负弯矩筋）的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。

1.4支架逐孔现浇施工。逐孔现浇施工与在支架上整体现浇施工的不同点在于逐孔现浇施工仅在一跨梁上设置支架，当预应力筋张拉结束后支架被移到下一跨逐孔施工；而支架上现场浇筑通常在一联桥跨均布设支架连续施工，因此前者在施工过程中有体系转换问题，混凝土徐变对结构产生次内力。

二、结构有限元计算

基本步骤：

（1）对桥梁结构进行力学简化、离散。

（2）输入原始数据，包括结构的几何尺寸、材料性能以及离散化后的节点编号与坐标、单元编号等。

（3）形成各单元的刚度矩阵，并转换到整体坐标系。

（4）形成结构原始刚度矩阵，即装配结构刚度矩阵。

（5）形成结构荷载列阵，即装配荷载列向量，包括节点力与非节点力的总效应。

（6）处理边界条件，即对结构进行支座约束的处理。

（7）解线性方程组，即求解结构刚度矩阵方程，求得节点位移向量。

（8）计算单元内力及支座反力。

（9）最后输出结果。

三、结构作用效应计算

3.1 永久作用效应计算

连续梁桥上部结构涉及的永久作用包括重力、预应力、基础变位作用、混凝土收缩及徐变作用等。

3.2 可变作用效应计算

连续梁桥上部结构涉及的可变作用包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离合力、人群荷载、汽车制动力、风荷载及温度作用等。

3.2.1 按平面杆系结构计算

进行影响线加载时，按车道荷载使结构产生最不利效应进行布置：

Sp——主梁最大活载内力；

μ——汽车荷载冲击系数；

ζ——多车道桥涵的汽车荷载折减系数；

mi——荷载横向分布系数；

qk——车道荷载的均布荷载标准值；

——使结构产生最不利效应的同号影响线面积；

Pk——车道荷载的集中荷载标准值；

y——所加载影响线中一个最大影响线峰值。

3.2.2 按空间结构计算

“使用计算方法”目前常用的有梁格法、梁系法及梁板法，在计算时应注意根据结构形式选用合适的计算方法。

四、次内力计算

4.1 结构体系转换与次内力分析。预应力混凝土连续梁桥有各种不同的施工方法。施工方法由桥址的地形、水流条件、施工设备等因素决定。一般来说，除了满堂支架施工方法以外，采用其他施工方法的结构都面临着体系转换这一共同问题。从设计角度考虑，选择体系转换次序时，应该使最终的连续梁体系的结构自重作用内力分布合理，同时还尽可能地减小各项次内力的不利影响。

预应力混凝土连续梁在各种内外因素影响下，结构受强迫变形会在多余约束处产生约束反力，从而引起结构附加效应，这部分附加效应一般统称为结构次应力（或称为二次力）。通常计算的次效应有预加力产生的次效应、混凝土收缩徐变作用效应、温度作用效应及基础变位作用效应等。

4.2 预加力引起的次应力

弯矩：

轴向力：

剪力：

式中：、y1——分别为截面 力筋转角和以截面重心为横坐标轴的预应力综坐标，随着截面的位置不同而变化。

4.3 徐变收缩次内力计算。预应力混凝土连续梁因混凝土徐变收缩变形，结构受多余约束而导致结构产生次内力，称为徐变收缩次内力。混凝土在荷载作用下的变形分为弹性变形、徐变变形及收缩变形，其中弹性变形与荷载有关，徐变变形与荷载和时间有关，收缩变形与时间有关。

一般认为当持续应力不大时，徐变变形表现出与初始弹性变形成比例的线性关系。在整个使用荷载预应力范围内引入徐变比例系数。

4.4 温度作用次内力计算。我国《通规》规定：计算梁桥结构因均匀温度作用引起的外加形变及约束变形时，应从受到约束时的结构温度开始，即从结构合龙时温度起算，考虑最高和最低有效温度的作用效应。

参考文献：

[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，1988.

[2]戴竞，陆楸.预应力混凝土连续梁桥设计和施工[J].公路，1982（5）：1-16.