先简支后连续桥梁的设计与施工技术研究

2021-05-25史开文

科学技术创新 2021年11期

史开文

（中交第三公路工程局有限公司，北京101300）

1 工程简介

本工程项目采用先简支后连续T 梁的结构设计，首先要掌握桥梁体系结构的转换。工程中选择使用桥迈达斯软件进行建模设计。整体工程设计主要包括的内容有：恒载和活载计算，估算配筋面积，配置预应力钢束；计算细部结构的受力状况；准确划分工程施工节段和顺序，并对各个工程阶段桥梁结构的安全性能方面的受力计算进行详细分析。T 梁上部结构标准断面如图1 所示。

图1 T 梁截面图（尺寸单位：mm）

2 设计思路

2.1 本工程桥梁结构的设计计算报告采用MIDAS/CIVIL 2010 软件进行详细记录和分析计算，充分考虑了桥梁运行中汽车荷载所产生的横向分布情况。针对本工程中预制装配式T 型梁的结构状况，选择更为精确的梁格法进行分析计算，但此种计算方式工作量相对较大，本着施工安全宗旨横向分布采用单梁计算方式进行分析。

2.2 本工程设计为三跨预应力混凝土连续T 型梁桥，采用先简支后连续的设计实施方案。

2.3 在数值分析方面，工程工序采用五个施工阶段，分别分析计算：第一阶段：T 梁的预制简支施工阶段；第二阶段：T 梁桥墩顶部的现浇段浇筑；第三阶段：负弯矩部分的预应力束的张拉施工；第四阶段：桥梁桥面的铺设、安装以及桥梁栏杆等工程细项的二期恒载施工阶段；第五阶段：即成桥阶段，在此阶段主要考虑成桥运行后汽车活载以及产生的温度梯度的作用，包括10 年内混凝土所产生的收缩、徐变等相关影响数据，按照相关标准和规范进行严格的组合验算。

2.4 其中预制T 梁预应力钢束的混凝土设计强度要按照相关标准进行设计，其等级达到90%后，同时保证工程中混凝土立方体的龄期不小于7d，才能实施张拉作业。

2.5 主梁按全预应力构件设计。

3 先简支后连续桥梁技术施工流程

3.1 准备阶段。在施工准备期间主要包含了参数的设计、材料的准备以及测量放线等各项工作。在准备材料过程中，需要准备木材、混凝土、钢材等材料，在设计参数方面需要依照当前的行业标准和未来发展的趋势建立设计模型，同时根据设计数据输入相应的参数进行模型计算，以确保后续工程施工的高效进行。

对施工现场进行清理后，再开展工程测量、放样工作，专业人员根据设计参数，通过经纬仪准确测量并标出所测轴线的位置，为桥梁模板安装等后续事宜提供有效施工依据。根据设计要求配制水泥砂浆试验。首先将水打入制浆容器当中，接着倒入水泥，完成搅拌工作，需要保证搅拌的合理性、均匀性，在进行水泥砂浆配制时，需要委派专业人员对材料进行计量，以保证水泥的质量。

3.2 施工阶段。在施工阶段主要分成三个步骤。首先是梁板的预制和安装。在此过程中，需要保证混凝土达到一定强度后才能展开，接着张拉正弯矩区预应力钢束，确保主梁底部干净，并且进行压浆施工。其次是进行制作的安装，需要重视设计临时支座。在此过程中需要对周边的因素进行充分考虑，另外还需要注意临时支座的稳定性、刚度、强度等参数，确保各项参数符合标准和要求[1]。

4 先简支后连续桥梁技术要点

4.1 主梁部分预制技术。预制梁施工质量会对整个桥梁的寿命产生直接影响，所以在预制的过程中需要重视优化施工流程，控制各项技术指标在设计标准的范围之内。开展预制箱梁施工中，首先要确定混凝土强度是否符合设计标准再进行后续施工，为避免主梁在施工中产生横向弯矩的现象，需要按照施工标准完成主梁的两侧张拉，同时由专业人员检测确认钢束及孔道的相关摩擦系数，更好的控制张拉力的施工质量。

4.2 桥梁支座合理设置。桥梁在简支状态下须安设临时支座，体系转换时再解除，梁体荷载由永久支座承受。为使梁底保持水平状态，保证梁底标高的准确性，我们选用刚性较强的硫磺砂浆预制块作为临时支座。如图2，纵向湿接缝施工。

图2 纵向湿接缝施工

开展湿接头浇筑工作前，首先要对永久性支座采取保护措施，由专业清理机械进行表面及缝隙的杂质清理。结构施工中，如果有纵坡施工情况，则要在梁体底部设置适当厚度的钢垫，从而便于对纵坡结构位置的调整。支座转换前，需要严格确认结构的刚度、强度、稳定性等是否符合相关设计标准。临时支座的安装施工主要从两方面进行：一方面，坐标放样过程中，要保证临时支座的结构强度，并通过架桥机等机械辅助控制箱梁自重的沉降量，准确测量临时支座的安装位置；另一方面，确保安装精度，避免工程中出现倾斜等质量问题，要联合各种机械确保与箱梁接触面的高程[2]。

4.3 桥梁结构的浇筑。在桥梁结构浇筑过程中，通常都会使用到一些常见的混凝土材料，包含了粉煤灰、人工砂石、骨料以及硅酸盐水泥等，另外还具有一些碱水、引气和缓凝等材料，在这些材料使用时需要注意科学的搭配和选择，就桥梁结构的连续性而言，对混凝土材料的选择要根据其体积大小而定，比如混凝土工程的体积比较小，可选择42.5 兆帕硅酸盐水泥或者纯硅酸盐水泥，同时掺入一级粉煤灰或矿渣调配的胶凝材料。在实际应用过程中需要注意在浇筑前进行测试以保证施工质量。实际施工时需要将模板用水充分浇透，并且使用分层浇筑，每层浇筑的厚度控制在30 厘米到40 厘米，同时需要注意检查混凝土的泛浆和压实度情况，确保混凝土质量。大梁高度在1000毫米以上时需要注意加强分层浇筑，第1 次浇筑需要浇筑到次梁底，第2 次浇筑时，需要在上部梁进行来回浇铸，并且保证和梁板一次浇筑成型，同时做好浇筑后的保温工作，本工程中采用蒸汽的加温方式对物料进行保温。在加温时，需要注意对细节进行有效控制，保证连续结构的使用性能。

4.4 设置桥梁防水层。桥梁工程施工过程中，在确保先简支后结构施工技术的前提下，也要加强桥梁工程的防水层设置与施工，以提高桥梁的使用寿命。具体而言，就是逐步在桥梁建设工程表层进行防水层的构建，比如涂刷防水涂料等，避免混凝土及钢筋材料长时间的外部暴露，导致裂缝或钢筋生锈。同时，相关工作人员还需要通过电子设备加强桥梁监测，了解桥梁的沉降、变形情况，针对出现的问题进行及时处理。

5 施工中的注意事项

5.1 加强连续段的现浇混凝土施工。在施工过程中，需要注意连续段的质量控制，如果没有有效地对预制梁板端头及湿接缝部位的凿毛进行处理，就有可能导致混凝土在浇筑过程中出现质量问题，比如说新旧混凝土接茬效果不佳等情况。在桥梁经过一系列时间的运转后，会导致某些部位疲劳，产生反射裂纹。加强工程质量控制，对现浇连续段的混凝土施工收缩缝要按照设计要求进行控制，必要时，需要使用适量的微膨胀剂[3]，同时混凝土施工接缝位置的凿毛施工也要严格控制。在控制桥梁主梁现浇质量方面，需要依照周边环境的特点进行工作方案的制定，以浇筑湿接缝工作质量控制为主，并避免影响主梁部分的现浇工作质量。

5.2 注意波纹管的安装。确保波纹管道安装施工的顺直，测量坐标标注要准确，如果在安装过程中出现干扰钢筋的现象，要及时做出相应调整，使管道接缝部位紧密性增强。在振捣施工中注意保护波纹管，避免触碰。另外，在混凝土浇注作业中确保水泥砂浆不被漏进波纹管，否则会出现堵塞管道钢绞线无法穿过，或者压浆不密实，长时间运行后会导致桥梁出现裂缝，缩短桥梁使用寿命。

5.3 加强前期勘察和设计工作。为了能够有效地保证施工质量，需要在施工前加强勘测和设计工作，严格依照规范要求对现场的实际情况详细记录，对工程项目的工程地质并结合周边作业环境来确定设计方案和施工技术路线。工程项目在质量管理和控制的过程中，需要注意有效提升施工效率，同时确保工程效果。在工程设计阶段以及施工作业等阶段，可以辅以相应信息化技术，比如，在工程管理中可引入BIM技术，加强建模分析工作，保障施工流程的有序进行。逐步加强管理，制定相应的应急处理方案，并且注意加强施工质量的控制和检验，及时发现出现的问题，进行相应的调整，以保证整个施工流程的规范化、标准化，提高施工质量。