先简支后连续桥梁施工中的力学分析

张勇

【摘要】随着我国经济的高速发展，道路建设事业正在如火如荼的进行，由于我国的地势结构比较复杂，多山地多河流，在修筑道路的过程中需要建筑桥梁。随着科学技术的不断进步，桥梁建设的施工技术需要不断的创新和改革，先简支后连续的桥梁施工技术是近年来兴起并迅速发展起来的新型桥梁结构建筑体系。本文笔者结合自己的实际工作经验，对先简支后连续的桥梁施工技术的流程及施工过程中的力学问题进行分析研究，进而改进桥梁施工技术，保障道路建设的施工技术，进而促进经济区域化发展。

【关键词】先简支后连续；桥梁施工；力学分析

传统的桥梁修筑技术仅采用简支梁结构，但是简支梁上存在很多的伸缩缝，在行车过程中，车辆的平稳性和舒适性差，也很容易遭到损坏。有一些道路的桥梁采用连续梁结构，虽然保证了桥梁的行车平稳性和舒适性，但在施工过程中，施工难度较高，施工成本比较大，所以在施工建设中得不到广泛的推广。先简支后连续的桥梁施工技术是在桥梁的施工现场先修建主梁，然后将跨梁吊装放置在桥墩上，这样就形成了简支梁，再通过现场浇筑混凝土的方式进行连接，最后对负弯矩区的预应力钢筋进行拉伸[1]，将简支梁结构成功转化为连续梁结构，解决了简支梁的不稳定性，减小了连续梁结构的施工压力。

一、先简支后连续桥梁概述

（一）先简支后连续桥梁的一般类型

桥梁的修筑在公路和铁路上都普遍存在，先简支后连续桥梁作为一种新兴的桥梁修筑技术，具有以下几种类型：普通桥面的连续，适用于跨度较小的桥梁施工；前面板的连续，将整个桥面板看作成为一个整体，受力作用更加合理；普通钢筋的连续，多用于T型简支结构桥梁；预应力结构桥梁，在负弯处增加预应力，使桥面均匀受力，减小桥面压力，避免桥面连续区的开裂；组合梁的连续，梁上是钢筋混凝土，对于桥面的连续段，才用混凝土现浇，加固桥面与桥梁的连续稳定性。

（二）先简支后连续桥梁优点

先简支后连续桥梁充分发挥了简支梁和连续梁的优点，避免并克服了其缺点，在施工过程中，采用是工厂内的集中预制，进行标准化作业，在提高桥梁修建质量的基础上节省了人力以及物力的费用，有效的节约桥梁修筑的成本；在施工过程中，大量采用机器操作，保证了施工的建设质量和施工的安全性；在操作技术上，采用连续受力，将用力的支点分散，减小了受力的高度，保障车辆在行驶过程中达到受力均匀，减小桥面坍塌的概率，增加桥梁的使用寿命；在修筑过程中，减少伸缩缝的数量，使梁间的缝隙间的压力和张力都减小[2]，能够使车辆在行驶过程中提高平稳性和舒适性；在施工过程中，将程序分开，先修建简支，在进行桥面的修筑，最后进行混凝土的浇筑工作，分工明确，术业专攻，有利于增加施工速度，提高工程建设的效率。

（三）先简支后连续桥梁施工的工序

先进行T梁的制作，用钢筋混凝土浇筑成桥梁，将桥梁进行架构，用混凝土对梁墩进行浇筑，对横隔板进行衔接，对中墩顶的T梁负弯矩钢束进行拉伸，使之形成比较完整连续的体系，对桥面进行修筑，在桥面进行现场混凝土浇筑，待混凝土彻底凝固之后，在桥面两侧修建防护栏，浇筑沥青混凝土，做好桥面混凝土凝結之前的保护工作，待混凝土凝固，进行施工检查，试运营之后，桥梁建筑工作完成。

二、先简支后连续桥梁施工过程中的力学分析

先简支后连续桥梁在施工前的设计过程中需要有很专业的力学计算，通过测量计算，分析研究出该桥梁在建设过程中的桥梁结构，并对该桥梁的力学进行计算分析。在实际工作过程中，施工队伍中往往缺乏比较专业的力学研究计算人员，在计算过程中，难免会出现一些问题，使桥梁建设达不到最好的效果，影响工程建设和后期运行工作，所以要做好桥梁施工的力学分析，保障工程建设的顺利进行。笔者以30m的预应力T梁五跨一联桥梁的施工建设为例进行施工力学计算：

（一）计算并分析桥梁的有限元模型

通过对有限元模型进行计算，采用桥梁结构分析软件MIDAS/civil进行计算，在计算过程中，参考数据如下：混凝土的重力密度为γ=26.0kM/m3，弹性模量Ec=3.45×104MPa，预应力钢筋的弹性模量Ep=1.95×105MPa，锚具变形、钢筋回缩按每端6mm来计算，金属波纹管偏差系数k=0.0015，在计算的过程中，要根据当地的地质情况，按照施工阶段进行数据的分析和计算，建立起施工前的有限元模型[3]。

（二）对桥梁的内力进行计算

在桥梁的梁体预制阶段，其载重作用只有重力，T梁负弯矩钢束进行预应力张拉时，梁体应该上拱，一般在进行施工过程中，都会设置反拱，在进行内力计算时，不用考虑梁体的自身重量，桥梁中间的支柱布置距离应该是均等的在计算过程中保持跨梁结构的对称，保证内力图的对称；进行梁体吊装时，预应力的内力弯矩图中应设置成锯齿状已缓和变化，此时的弯矩是由预应力引起的负弯矩减去重力引起的正弯矩而得到的。

在对梁墩顶进行浇筑的过程中，内力计算方式和内力图都不会发上改变，在进行桥梁的连跨过程中，形成五联一体的桥梁简支结构此时，结构发生了变化，所以负弯矩变小，在临时支座处会产生较大的正弯矩。

在进行桥面混凝土浇筑时，桥面的载重能力增加，预应力梁体跨中的负弯矩减小，墩顶的正弯矩减小，相互抵消，在形成桥面之后，荷载能力和桥面的平稳性会增加，保证汽车行驶的舒适性和安全性。

（三）桥体预应力的计算

在桥梁的T梁下方具有较大的压应力储备，在进行桥面连续段浇筑的过程中产生的压应力比较小，所以该工程在是施工建设过程中，符合预应力构件设计理念。车辆在桥面的运行过程中，预应力T梁的跨中会产生正弯矩[4]，在桥梁的截面下方就会受到一定的拉力作用，但是由于跨中的储备压应力较大，所以能够保证预应力T梁下缘能有较好的受压能力。同时，桥面车辆在运行过程中，桥梁的支座会产生负弯矩，从而使截面下缘受到一定的压力，但是支座处截面下缘的应压能力较小，通过压力和拉力的叠加，从而保证桥面和截面的应压力不超标，使桥面车辆顺利通过。

在进行桥梁架构受力计算的过程中，首先要了解桥梁的平衡荷载法，学会分析桥面的受力情况，根据内外荷载的共同作用情况，在桥面施加一部分外部荷载进而抵消一部分的荷载效果。在桥梁的预应力方面，由于桥梁结构自重而引起的连续桥梁弯矩与预应力引起的弯矩力正好相反，但是预应力所引起的弯矩力比较大，所以，在设计的过程中，要考虑到弯矩力的平衡，进而保障桥面车辆的正常通行，增加桥体和桥面的牢固性和稳定性。

结束语

先简支后连续桥梁是近年来刚兴起的一种桥梁建筑结构，在施工过程中，对设计施工技术的要求比较高，但是一旦经过合理计算之后，施工过程形成一定的体系，就会缩短施工时间，提高工作效率，进而保证连续桥梁的受力性能。在先简支后连续桥梁的设计中，在跨中的正弯矩处配置相应的正弯矩钢束，在支座的负弯矩处应该配置相应的负弯矩钢束，保障预应力混凝土处于合理的受压状态，从而保障混凝土发挥材料的特性，增加桥体的受压能力，保障桥体的牢固性，为我国公路和铁路桥梁的建设提供技术支撑。

参考文献：

[1]高武林，贺飞来. 桥梁施工中先简支后连续技术研究[J]. 黑龙江交通科技，2013，02：120+122.

[2]罗其炉. 先简支后连续桥梁施工问题探讨[J]. 现代商贸工业，2013，12：195-196.

[3]漆志坤. 先简支后连续桥梁施工技术分析[J]. 四川建材，2014，04：199+202.

[4]杨可可. 先简支后连续梁桥施工预拱度分析[D].中南林业科技大学，2013.