先简支后连续桥梁湿接缝的设计与施工

先简支后连续桥梁湿接缝的设计与施工
林辉源（中国路桥集团公路一局厦门工程处厦门361004）
摘要：结合先简支后连续桥梁中最关键一道工序———墩顶湿接缝的设计与施工，介绍该工序的设计及施工工艺。

关键词：先简支后连续；湿接缝；施工
1概况
随着梁桥的发展，一种兼顾简支梁桥和连续梁桥的优点的桥型一先简支
后连续梁桥应运而生。

简支梁桥属于单孔静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于
设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，
组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。

采用装配式的
施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著
加快建桥速度。

然而简支梁桥也存在很大缺点：从运营条件来说，简支
梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔
接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避
免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥
面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截
面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺
点。

而连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且
从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥
，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在
工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。

但是连续梁桥无断点，行车舒
适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材
料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。

先简支后连续梁桥刚好发挥了上述两种梁桥的优点，克服它们的缺点。

其施工特点是先按简支梁规模化施工，后用湿接缝把相临跨的梁块连接
成连续梁，从而得到连续梁优越的使用效果。

下面简述先简支后连续梁
桥最重要的一道工序—墩顶湿接缝（现浇段）的设计与施工。

2结构特点及设计意图
结构特点及设计意图，如图1。

2．1结构特点
图1结构设计示意
（1）结构由预制梁段与现浇梁段组成；
（2）由双排支座变为单排支座的过程即为体系转
变过程；
（3）在恒载与活载作用下（体系转换结束后）结构的受力特征均为连续梁之特征。

根据不同体系，湿接缝即为纵向连接两跨简支梁，横向连接同跨梁板的
现浇混凝土段，在13m梁的设计中，其纵向为缝宽50cm，横向为桥宽。

根据施工情况及受力效果，施工时湿接缝连同其上的桥面铺装，范围为
梁端头到第一块预应力筋锚块混凝土间一起浇筑混凝土。

下面对两跨先
简支后连续梁进行简化受力分析。

图2简支连续梁剪力及弯矩示意假设只受均布荷载集度为q的作用，
其受力如图2。

图2－a）、图2－b）、图2－c）为简支梁剪力图及弯矩
图；图2－d）、图2－e）、图2－f）为连续梁剪力图及弯矩图。

比较两
图可知：梁的最大弯矩转移到两梁连接的现浇段即墩顶湿接缝处，且变
为负弯矩，同时现浇段的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。

因此
现浇段承受着最大弯矩及最大剪力，为连续梁的危险截面。

2．2设计意图
根据湿接缝的受力情况，设计单位经过几次变更修改对湿接缝进行了几
个主要方面的设计。

下面以空心板梁为例，对于T梁等其它形式桥梁，
设计内容相同，只是布置地方不同。

（1）在预制空心板梁底板预埋了一排粗钢筋，伸出锚端，施工中纵向
两梁的钢筋连接在一起，主要作抗剪力用，以下简称“底板受剪钢筋”
，同时在梁顶9cm的桥面铺装层中布置一排粗钢筋，主要作用同底板受剪钢筋；
（2）在梁板顶板中设置抗负弯矩预应力筋，锚头设在梁板顶面9cm的桥面铺装层内，在板梁预制中为保证预应力束两端上覆厚度，防止预应力
径向分力上爆影响，已设置比梁板高出9cm的齿块板即锚块。

纵向两梁
的预应力筋穿过现浇段，连成一个整体；
（3）现浇段混凝土采用C55高标号微膨胀小石子混凝土。

这些主要设计内容均为施工中重点控制内容，在施工中应采取良好的措施，保证质量。

3湿接缝施工
预制梁板安装在临时支座上，并调整好轴线与标高后即可进行湿接缝的
施工。

3．1对旧混凝土去皮
将梁顶板要浇注混凝土的范围内的梁板表层混凝土去皮1mm～2mm，在浇注混凝土时湿润表面并座浆，以保证新老混凝土的良好结合。

根据一些
试验资料，新老混凝土连接面的抗拉强度与施工缝处理方法有关，对于
水平缝铲去约1mm水泥薄膜浮浆，施工缝上铺水泥砂浆，抗拉强度与同时浇注的混凝土比较折减率为0．96，如不除去旧混凝土上的浮浆，则
抗拉强度折减率为0．45，因此对旧混凝土去皮，对新老混凝土连接是
很重要的。

3．2安装底模及永久性支座
将支座置于墩顶支座垫石上，放好后在永久性支座外周围安装底模，为严防漏浆，永久性支座与底模间的缝隙应采取有效措施密封。

根据实际情况及经济性，底模大多采用泡沫板，考虑到泡沫板在现浇混凝土作用下会有所压缩，选择泡沫板厚度要比支座厚度大2mm，并与支座间的缝隙用胶布或砂浆封住，防止漏浆。

如果安装好泡沫板底模后，仍有些后工序须进行电焊，为防止焊渣掉落至底模烧坏泡沫板，可在泡沫板上喷洒一层水泥浆。

对于支座较高，支底模空间大的情况，可用木楔支撑木模板当底模。

3．3钢筋安装
按湿接缝钢筋构造图绑扎钢筋，纵向钢筋按设计要求进行连接。

纵向钢筋连接可采用搭接焊、帮条焊或套筒压接接头。

因上述中底板受剪钢筋直径大，间距小，纵向两预制梁端伸出的钢筋长度连接不足，无法采用搭接焊，如采用帮条焊则其钢筋间距小，焊接受条件限制，质量不高，因此底板受剪钢筋宜采用挤压套筒连接。

施工前应对选用的套筒及采取的连接方法进行试验。

按照JGJ108—96《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》进行钢筋连接，经施工单位对连接接头进行抗拉试验，发现接头断裂处均在母材钢筋上，其屈服强度与极限强度与母材钢筋抗拉试验的强度相差不多，根据试验使用该连接方法能满足要求。

施工中，先把套筒套入其中一片梁的伸出钢筋，同时将另一片梁的对应钢筋调直，把套筒移至两钢筋中间，进行挤压。

注意做好标记，防止未将套筒置于两钢筋中间而使挤压时挤压在套筒内无钢筋处，破坏接头使用性能。

采用此方法快速、方便也能符合质量要求。

3．4安装预应力束道
为防止预应力筋与管道之间摩擦引起的应力损失增加及改变预应力筋的
受力，应严格控制预应力束道的位置。

束道在两预制梁端与现浇段相接
处的位置偏差应控制在2mm以内。

在现浇段中预埋与预制梁中同种材料
的预应力束道（本次施工采用波纹管），须与预制梁段对应束道顺接，
确保连接可靠，不漏浆。

3．5立侧模
因梁板绞缝也跟着两次施工，须在绞缝处支立侧模，桥梁边板处的湿接
缝模板采用与桥梁边板侧模同形状的钢模板，其它根据实际需要设置模
板。

3．6浇注现浇混凝土
根据该段的受力情况，设计上采用比C50预制梁高5MPa的C55号混凝土，为防止混凝土收缩引起现浇段与预制梁的开裂及预应力损失，混凝土中
掺
加膨胀剂。

因钢筋密集，规定混凝土石子的粒径不大于2cm。

根据配合
比，严格控制各材料用量，浇注混凝土时采用小直径振捣棒的振捣器配
合大直径振捣棒的振捣器，最后用平板式振捣器，确保现浇段混凝土密
实。

同时，因现浇段连同其上桥面铺装混凝土一起浇注，则须控制好表
面平整度。

3．7养生
混凝土施工完毕，为防止早期收缩出现裂缝，最好在捣实抹平后即用塑
料薄膜覆盖，在混凝土初凝前，掀开塑料薄膜，混凝土会泛水至表面，
这时进行二次收浆，以控制平整度及防止出现裂缝。

收浆完再用塑料薄
膜覆盖待下次洒水养生时，换砂或草袋洒水代替塑料薄膜继续养生。

3．8张拉预应力束及压浆
待现浇混凝土强度达到要求后，张拉预应力束。

预应力束采用扁锚锚固
，用YDC24Q型千斤顶对预应力束中的每根预应力筋逐根张拉。

张拉完毕后封锚并及时压浆。

至此，拆除临时支座，完成整个转换过程。

4施工中所遇到的问题
4．1湿接缝施工空间小，缝中只有大约50cm×50cm的空间，因而一些
工序操作难度大，在绑扎箍筋时，由于纵向钢筋的影响，箍筋的一个5
cm的端头弯曲只能调直。

部分钢筋的布置也需调整。

4．2底模由于受预埋筋的限制，只能采用泡沫板，则振捣棒插入的深
度应防止碰到泡沫板，同时振捣棒不能碰到预应力管道，防止导致预应
力管道偏位或漏浆。

4．3预制梁板预埋筋的位置及梁板吊装的位置的准确性直接影响到现
浇段的施工及质量。

5结语
湿接缝现浇段工程量虽小，但工序繁琐且专业性强，每道工序都会影响
整座桥梁的质量，应组织专业队伍施工，同时考虑该部分的经济效益。

宜昌南门大桥垮塌了，媒体纷纷报道，称是不是又出现了一座“豆腐渣式的彩虹桥”。

但记者注意到，一位曾参加过泸州大桥、岷江大桥施工的吴工程师说:“这种动态式的悬吊式设计可能有问题。

”记者随即在交通部各部门绕了十多趟，最终也没有找到采访对象。

与负责南门大桥设计的武警交通指挥部工程设计研究所联系，得知跟桥梁有关的学者们都去了四川。

最后辗转找到两位能对桥梁问题发表意见的专家:周宏业(铁道部科学研究院原副院长、研究员)、张肇伸(铁道部科学研究院研究员)，对他们进行了长时间专访。

没想到，他们谈出了一些令人震惊的观点。

不倒才怪呢
记者(以下简称记):您认为宜昌南门大桥垮塌的原因是什么？
周宏业(以下简称周):这是埋藏的危险祸根爆发了，很正常。

张肇伸(以下简称张)老先生首先拿出一沓复印的材料和剪报)你看看，(他指着一张剪报
上的南门´笄耪掌?拱圈、桥面板、拉杆匹配吗？根本不匹配(指拉杆相对太细)。

17对吊杆4对断裂，这些年检查过没有？
记:据说吊杆是打了黄油，密封在钢套里，没办法检查。

张:要设检查孔，这桥5年就垮了。

里面的钢角线是不耐锈的材料，我们一般做构件，要用预应力铆头紧固，再用沙浆封死，金属制品像封在暖瓶里一样，与外界没有接触。

最早南京长江大桥两边的引桥就这么用的。

南门大桥把预应力梁拿到露天来用，钢角线是延伸到桥下的，用钢管密封，与桥体怎么连接？长期摇振就有松动，氧气、硫酸都以分子形式侵入，不腐蚀怎么可能？
周:可以设计成可更换的拉杆，不该用这种形式。

记:有消息说，有关部门打算修复大桥，这方案可行吗？
张:吊杆断了4对，那13对锈到什么程度？维修？灾难马上就来！钢管锈蚀只是问题之一，另一个原因是铆头松动，参加施工的黄工程师说当时就发现铆头松动，专家出主意让灌铅。

请问:上边可以灌，下边怎么灌？就不该用。

还有一个原因是钢角线断面小，而应力又太高。

发生在工程师笔下的责任
张:前面说的，其实都是设计人员出的问题。

钢混结构有规定，最不利荷载时计算出最大应力不能超过钢筋最大极限的61%，不能超过混凝土最大极限的50%，这里恐怕没有算清。

周:桥梁要跨越江河峡谷，最早的梁式结构跨度小，以后拱桥、行架桥、斜拉桥、悬索桥跨度逐级加大，40～100米跨度的桥属于大桥，100米以上的属特大桥，容易出事的就是这类桥梁。

桥式的选择很重要，我们现在有些部门，前期咨询不够，脑子一热就开干，甚至拿手一指，这儿给起一座卧龙，那儿架一座彩虹。

一些设计人员拿计算机算完就造，于是埋下隐患。

其实，图示合理与否需要有经验、能力、资质的技术人员来检验。

张:你比如说1999年出事的彩虹桥，南门大桥的问题它也有，南门大桥的钢筋混凝土拱幸好还是矩形截面，而彩虹桥采用的是钢管混凝土结构。

这种结构的荷载受力根本无法计
算。

周:钢管混凝土结构出来后，我觉得他们连力学机理都没搞清楚，二者怎么进行共同作用？它们各自如何受力？在这种情况下推广，就违背了科学程序。

张(拿出几本书，翻着书上的相应章节讲):彩虹桥技术人员称，他们的计算依据的是美国Super SAP91程序，可是你看，这本程序手册上哪有这么个单元？中国袁明武教授编纂的《微机上的结构分析通用程序SAP84》推导出了曲梁单元，但也绝没有钢管混凝土结构的计算方法。

周:我们从唐山地震时就开始用计算机做力学分析，可以说计算机是不可能给出这种物理方程的。

张:设计荷载时应该是匀步荷载，简单说就是把车道、人行道都安排满，再加上风载等因素。

据说彩虹桥倒塌前两年一次有400人在桥上看龙舟，才过两年54个人为什么承受不住了呢？40条生命该换来点经验吧，但技术问题不但没提出来反而被掩盖了。

设计上的问题是工程施工中无法补救的。

周:我估计他们都没测试过，横向挠跨比公路应在六百分之一以上，实际验桥时测试过吗？
300多座这样的桥谁敢走？
张先生为了透彻地给记者讲清楚技术上的问题，又拿出了一份材料，是佛山市交通发展总公司郑强和铁道部科学研究院孙国安共同编写的《佛陈大桥缺陷原因分析及加固》，发表于2000年12月《中国铁道科学》杂志，文章用大量数据作科学分析，张先生要记者注意最后的段落:“结束语:佛陈公路大桥建成后投入运营仅5年，就因全面病害，不得不实施全面加固，虽有经验不足等原因，但不得不引起我们对这种带系杆的拱形钢架桥的设计和施工进行反思。

而且在加固设计中，又因种种原因迫不得已使系杆位置抬高0.69米(原桥已偏心2.18米)，又增加了附加弯矩。

鉴于在90年代前后我国建造了一定数量的这类桥梁，希望本文能为这类桥梁的病害分析、加固以及新桥的设计和施工提供借鉴。

”张先生说很多人都已经看到了这里存在的问题，问题的解决情况怎么样呢？
记:中国有多少这类桥梁隐患？
张:我就这些问题给交通部写过几次信，但问题没有引起重视。

(记者看到两份盖着交通部公路司印章的复印材料，是《关于对张肇伸同志行政复议回复的函》)
张:有多少桥存有隐患，交通部回复上说:“我国自1990年建成第一座钢管混凝土下承系杆拱——跨径115米的四川旺苍桥以来，据不完全统计，至今已建成80多座钢管混凝土拱桥”。

交通部讨论后，一位工程师给我打电话与我探讨，提到这种桥数量应在300多座。

周:这种结构武汉大桥管柱用过，前期实验桩加载试验做得很充分。

但现在为了追求利益，应做的基础试验、机理试验都不做，就直接到了原型结构。

张:北京环线地铁柱子也用这种方法，但内部还是钢筋混凝土结构，钢管只在外面多加了一道力。

交通部辩称他们使用的是建设部的规范，其实电力部也有，但人家都是只用在柱子上，用于桥上的梁却没有规范。

他们还做什么磨量试验，整个犯了概念学错误，不坏才怪了。

张:混凝土注进钢管也有问题，请问:钢管做好，隔不远留一个井口，混凝土就往里倒，满了封死，怎么检测密实度？后来用混凝土输送泵，那么空气怎么排出？混凝土进去多长时间灌完，混凝土有粗凝中凝的时间限制，时间决定混凝土的坚实程度。

周:交通部有一本介绍大桥施工经验的书，讲一座斜拉桥的36米高塔，灌注混凝土时是用泵送到高空后抛落，混凝土早离散得不成样子了。

交通部施工规范也有，凡混凝土落距超过3米，必须使用串桶，再用振动棒。

就这经验，好像还是先进呢。

张:这种类型的桥梁从设计到施工都有很多问题，也不知怎么就建了这么多，再加上一些别的因素，这些桥谁敢走呀。

周:公路的管理比铁路散，行业指导性不够。

铁路处在计划经济到市场经济的转轨体制下，有行业的优势在。

铁道部过去是一公里死一人，最严重时一炮八个，逐渐在生命和钞票的堆积中有了经验，而交通部缺少经验。

不能放过元凶
记:前面说到的这些问题，有什么解决办法？
周:首先是体制上的，不能违反程序，可行性研究、初步设计、技术设计、施工设计、科学监理，都必须有资质，找哪些单位，管理上一定要认真。

张:我在国外做过一些工程，他们经验是这样的:一家工程公司，它的顾问工程师负责从设计图纸、设计招标文件、制定施工技术规范到开工后的技术监督整套流程，出了问题责任非常清楚。

我国把顾问工程师一分为三，设计有设计院，招标有业主，施工有监理，各自脱节，最后出了问题没办法清查。

另外，我国最差的环节是试验，国外是一步一试验，在招标书中明确了的。

我们施工部门就考虑经济问题，试验、加载，谁给钱啊。

周:国外的一套制度逼迫着公司使用最成熟的技术，非常重视施工的技术规范，否则就要倒闭，就丢饭碗。

张:我们可不这样，彩虹桥事后，一位技术人员说，我国有桥梁专家茅以升、李国豪，桥的设计、技术是没有问题的。

那样的话，我国有了毛泽东、周恩来，怎么还会有刘青山、张子善呢？一听就是不负责任的说法，一个有问题的设计即便给它再优质的材料和施工最终也是无法挽救的。

还有，说武警战士正步走与桥倒塌无关，我询问交通部，回复中明确提到人群整步过桥一直是国内外所不允许的。

这是共振的常识，交通部为什么不做宣传呢？
摘要：本文较详细地介绍了禄口高架桥1 #～17 #墩施工段的施工方法，在地质情况复杂、施工期短、施工质量有特殊要求的情况下有实用价值，收到了明显的经济效益与社会效益，可供施工技术人员参考。

关键词：箱形连续梁混凝土施工预应力
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1工程概况
禄口高架桥1#～17#墩之间由江苏省交通工程总公司第六工程公司负责施工，该段位于江宁县禄口镇，全段长2380.52m，跨径布置为4×20+20(25)+30+25(20)+9×20，主跨为三孔等截
面预应力混凝土箱形连续梁。

其余孔为等截面钢筋混凝土箱形连续梁，单幅梁宽12.5m。

该段处于古秦淮河支流地区，地势低洼，河塘较多，地面情况较复杂，因此在该段采用有支架少支点，仅支点处预压的现浇施工方法。

2支架施工
2.1支架基础
一般地基处采用扩大基础，挖至表面土层，基坑底铺筑10cm碎石，并夯实，然后浇筑基础混凝土，并要严格控制顶面标高及水平度。

支架基础分A、B两种，A型尺寸为1.5×1. 5×0.5m，B型尺寸为8.5×1.5m，各基础的厚度均为40cm，混凝土浇筑时要做好预埋件的预埋工作。

基础开挖后，应及时对基坑土质进行检验，如发现与设计土质不符，要及时采取措施或调整基础尺寸，本基础要求天然地基承载力为［σ］=210kN/m2。

2.2支架基础静载预压
当基础混凝土强度达到80%以后进行预压，具体作法是：将预制的压块用吊车吊放在支点上，压载量约为支点受力的80%，以1d为一个观测单位，若连续3d观测结果在5mm 以内，则可认为地基沉降基本稳定，压载时以一排支点同时预压为宜。

2.3支架搭设
上部箱形连续梁施工采用由无缝钢管焊接成的组合钢管支架作为支撑，承重部分由纵向和横向的工字钢组成，组合钢管支架用工字钢联成整体，在横向工字钢上面设置砂筒(或木楔块)供落架使用，对于20m孔每孔设5个支点，分别在1/4跨处、1/2跨处及两墩身处，横向也设5个支点，各横向支点处均用角铁焊接成剪刀撑形式，使其联成一体。

2.4支架预拱度设置
预拱度计算公式为f=f1+f2+f3，其中f1：地基弹性变形，f2：支架弹性变形，由计算可知f2=5～8mm，取f2=8mm，f3：梁体挠度。

预拱度最大值设置在梁的跨中位置，并按抛物线形式进行分配，算得各点处的预拱度值后，通过支架上的砂筒对底模进行调整。

3模板、钢筋、混凝土的施工
3.1模板制作
底模由组合建筑钢模组合而成，为了保证表面美观，在组合钢模上再加层高强竹胶板。

侧模用槽钢、角钢等做成定型骨架与钢板一起加工成2.4m长一块的定型钢模，每块钢模用法兰联结，接缝处用3mm的橡胶皮作垫片以防漏浆。

由于箱梁混凝土分两次现浇，为了表面美观，在外膜的拐角处用3×3cm小木条做假缝。

内膜分两次做，第一次用建筑钢膜做内模，用8×12cm方木做横撑，当第一次混凝土达到一定强度后拆除第一次内模，再用8×12cm方木搭设小排架，在排架上铺设2cm的木板，在木板上铺一层油毛毡，绑扎好钢筋就可浇筑第二次混凝土了。

2钢筋制作
钢筋的对焊应特别重视，成型的钢筋骨架用吊车起吊放到施工断面，主骨架就位后，再扎底板钢筋，底板钢筋焊接的接头尽可能布置在各孔的1/4L处，同时接头应尽量避免在同一截面上。

所有的电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离均应符合施工规范要求。

3.3混凝土的施工
混凝土浇筑前应对支架、模板和预埋件进行认真检查，清除模板内的杂物，并用清水对模板进行认真冲洗。

为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长，混凝土中应掺入缓凝剂。

浇筑过程中底板后肋板用插入式振捣器振捣，顶板部分用平板式振动器振捣，注意不要振破预应力束波纹管道，以防水泥浆堵塞波纹管。

4预应力施工
4#～7#墩施工段为三孔预应力混凝土连续箱梁，纵向布置有9束25m长的预应力束，在5#、6#墩顶各有两束负弯矩束。

预应力束均采用19根15.24的钢铰线，锚具采用YM15-19。

预应力施工是整个禄口高架桥的重点和难点，下面从波纹管布置、钢铰线穿束、预应力张拉、压浆等几个方面介绍施工方法。

4.1波纹管布置
首先设计图纸要求在箱梁肋上准确布置波纹管的定位筋，纵向间距应小于1m，横向位置按设计图纸上的座标定位。

在波纹管接头处一定要将波纹管接口用小锤整平，以防在穿束时引起波纹管翻卷，严重时会导致管道堵塞。

还要检查波纹管是否因为焊接等原因产生破损。