连续刚构桥的研究

刘严联

随着我国公路事业的迅速发展，我国的公路桥梁建设事业突飞猛进，大跨径桥梁特别是大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构在我国大江大河上得到了广泛的应用。混凝土梁桥有简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构和连续刚构五种基本体系。预应力混凝土简支梁及悬臂梁桥跨径一般分别在40m和100m以下，预应力混凝土连续梁、T型刚构和连续刚构桥跨越能力则大得多，由于连续结构行车平顺的优点，预应力混凝土连续梁和连续刚构桥在大跨径梁式桥中将引起设计师的更多关注。

下面分别从三个方面来谈谈连续刚构施工中所遇到的一些问题和常见的病害：

一、连续刚构桥梁的施工监测与控制

大型连续刚构桥梁的施工监控，必须依据桥梁施工所选定的施工方法及详细的施工计划来进行。对多跨同类型的桥梁结构，监测系统的线路布置与规划服从于桥跨及监测断面的空间位置，与结构施工的先后次序密切相关。施工监控系统建立的原则是基于对施工过程、施工步骤的理解而进行的布置与编制的实施细则计划，在具体实施中，施工监控单位要根据经业主、设计和监理审批同意的正式施工方案文件进行监控方案的调整和实施。

桥梁施工控制的主要任务是桥梁施工过程的安全控制和桥梁结构线形及内力状态的控制。施工控制采用预测控制法，即全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标任务，对结构的每一个施工阶段形成前后状态进行预测，使施工沿着预状态进行。由于预测状态与实际状态间总是有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测予以考虑，以此循环直到施工完成和获得与设计相符的结构状态。在实际监控中，首先将由设计单位计算确定的各施工阶段主要测试部位的施工控制目标值输入监控管理系统，然后再对施工阶段完成后的现场监控数据进行判别，对两组数据进行分析，最后提出有关信息供施工控制决策。在桥梁施工过程中，由于混凝土龄期短，其徐变、收缩影响大，必须加以分析和控制。考虑徐变、收缩后的应力、应变、拱度等状态，监控单位按照设计单位提供的有关控制截面的应力、变形、桥墩位移、张拉束等控制值，分析、制订本阶段的监控目标，并在施工实施后进行偏差分析。施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态进行预测。

二、连续刚构梁桥主要病害及原因分析

自1988年主跨188 m的大跨连续刚构洛溪桥建成以來，20年间我国修建了大量的连续刚构梁桥，成为180 m～300 m跨径中最有竞争力的桥型。然而修建的连续刚构梁桥在施工和运营过程中出现了一些较为常见的病害：跨中下挠过大和腹板出现斜裂缝，箱梁底板顶板出现纵向裂缝等。通过对现有桥梁的病害分析，不仅能对以后的设计提供借鉴，对施工中应注意的问题提早警觉和预防，而且可以为桥梁的维修提供依据。引起连续刚构桥的病害是多重因素引起的，包括材料方面的原因和设计方面、施工方面的原因。

1.材料方面的原因

近年来，使用了高效减水剂、水灰比低于0.3并且掺入了硅粉或者粉煤灰等超细矿物掺合料的混凝土即高性能混凝土应用于连续刚构桥。高性能混凝土早期有高弹性模量和强度，而且实验室试件具有优良的抗渗透性能，因此得到了广泛应用。高性能混凝土运用在桥梁上已经在国际上引起巨大的争议。实际调查表明，使用这种混凝土的桥梁往往在箱梁顶板会出现沿桥梁纵向间隔1 m～3 m的横向温度裂缝。顶板裂缝使混凝土受到腐蚀而加速劣化，预应力钢筋受到腐蚀，造成不利影响，优良的抗渗透性能更无从谈起。这证明实验室的数据用于实际工程中并不可靠。因为混凝土的开裂与结构物的体积大小、养护历史和周边环境有着密切的联系。实验室试件一般体积很小，而且边界条件不受约束，不受冷热、干湿、冻融的循环作用，而且现在实验室所做的试验重点只集中在试件的7 d，28 d或者90 d的强度，收缩徐变性质的研究，而对高性能混凝土更长时间如1年，5年，1O年或者更长时间的性质，如强度，收缩徐变和大体积混凝土的抗裂性能缺乏研究。良好的养护对形成混凝土强度和耐久性是非常重要的，工地不具备像实验室那样恒温恒湿的养护条件，同样配合比的混凝土在工地的养护条件下和在实验室的养护条件下表现出来的性质可能有巨大的差别。

2.施工方面的原因

在实现精细施工的道路上我们还有很长的路要走。单方面实现技术员队伍水平的提高并不能实现施工质量的提高，因为每道工序的具体实施者是工人。每个施工单位都应保证有一支人员稳定，经验丰富的工人队伍。要有具体的体制来保证工人队伍的建设。实现工人队伍素质的提高需要时间。实现连续刚构桥的病害防治，设计和施工两个方面缺一不可，相辅相成。

三、连续刚构桥合龙段施工技术

合龙段施工是悬臂浇筑刚构桥非常关键的一道工序。新浇混凝土从浇筑完成直至达到张拉强度，需一定的时间，在此时问段内，混凝土的收缩、徐变，结构体系的转变，施工荷载以及外力等因素会引起结构的变形和内力，若合龙段施工方法不当，将引起合龙段混凝土的开裂甚至压碎。因此，合理选择、优化合龙段的施工方法非常重要。

采用挂篮现浇的施工方法进行合龙。合龙段大部分荷载由挂篮承受。

1）挂篮、底模就位。前移边跨挂篮，待吊带靠近边跨现浇段端面，将挂篮底模前端与现浇段梁底相接。

2）放置水箱。水箱应位于“T”构两悬臂端对称位置，如位置不同，须按力臂进行调整。

3）锁定合龙段劲性骨架。在设计要求的气温条件下，锁定劲性骨架。可由4个～6个焊工同时施焊，尽量在气温回升前锁定完毕。焊接时，应准备冷水降温，以防焊裂混凝土。

4）解除盆式支座临时约束。锁定完成后，应及时解除现浇段梁底箱梁盆式支座临时约束，使整个梁段能沿桥纵向自由变形。

5）预张拉合龙段顶板、底板纵向钢束。锁定前应完成预张拉的准备工作，待锁定完成后，可按纵向钢束控制张拉力的10%～15%立即进行张拉，以减小昼夜温差对劲性骨架的影响。

6）安装合龙段钢筋、预应力管道。连续刚构桥合龙段极易出现纵向裂缝，特别是在顶板下缘。因此，合龙段应适当加强配筋。可将顶板下缘钢筋加密，型号加大，并增加防裂钢筋网片。底板钢筋也可适当加强。合龙段底板预应力管道密集，相邻管道间距较小，安装时应特别注意。合龙段纵向波纹管两端封闭，波纹管衬管不能穿入，故纵向钢绞线应于浇筑前穿束，以免浇筑时管道堵塞。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部部标准，《公路桥涵设计通用规范》，人民交通出版社 2004年。

[2]中华人民共和国交通部部标准，《公路桥涵设计手册》（墩台和基础），人民交通出版社，1995年。

[3]中华人民共和国交通部部标准，《公路桥涵设计手册》（桥梁附属结构和支座），人民交通出版社，1985年。

[4]中华人民共和国交通部部标准，《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》，人民交通出版社，2004年。

[5]顾安邦，范立础，《桥梁工程》（上、下册），人民交通出版社， 2001年。

[6]徐君兰，《桥梁计算示例集》，人民交通出版社，2001年。

[7]向中富，《桥梁工程设计指导》，重庆交通学院，1998年。

[8]龚尚龙，《路桥钢筋混凝土结构》，成都科技大学出版社。