浅谈先简支后连续刚构桥梁

1概况

简支梁桥因受力明确、构造简单,能很好的适应墩台基础的不均匀沉降,而且上部结构集中预制可标准化生产,质量有保证,上、下部结构可平行施工,大大缩短工期;但简支梁桥也存在很大的缺陷;跨中弯矩较大,致使梁的截面尺寸和自重显著增加,设置较多的支座和伸缩缝,不利于行车舒适,后期养护工作也较多。与简支梁桥相比,连续刚构桥无断点,行车舒适,且由于墩顶负弯矩的卸载作用,使跨中正弯矩值明显减少,从而减少材料用量及结构自重;但是传统连续刚构桥,需分段施工不仅工艺繁琐且工期较长。为解决这个矛盾,一种综合简支梁桥和连续刚构梁桥优点的桥型——先简支后连续刚构粱桥应运而生。先简支后连续刚构桥有明显的优点: (1)减少了支座、伸缩缝的数量,不仅行车更为顺畅而且减少了后期的维护工作; (2)工厂化大规模生产,保证质量,上、下部结构同时施工,大大缩短工期。在山区高速公路的桥型选择中,因墩高抗推刚度小,先简支后连续刚构梁桥可采用墩梁固结,下部结构的尺寸也可以减小,相应的造价也会减少,所以该桥型备受青睐。

2受力分析及优化设计

本文以武邵高速某连续刚构T梁桥的40roT梁为例,浅谈先简支后连续刚构桥梁的结构、受力及优化设计。

2、1结构分析

(1)该结构由预制梁段、现浇梁段组成; (2)预制T粱先简支于墩顶,然后与墩顶预留钢筋锚固形成墩梁固结的过程即为体系转变过程; (3)体系转换后,墩顶湿接缝在纵、横、竖向分别连接两跨T梁、同跨T粱的端横隔梁及盖梁和T梁。

2、2受力分析

比拟刚度相同的刚架只受均布荷载作用,对比简支梁桥和连续刚构桥的弯矩和剪力图可得: (1)连续刚构桥的墩顶处承受最大的负弯矩; (2)墩顶的剪力比原设计简支梁梁端所受剪力还大。墩顶湿按缝承受着最大弯矩和最大剪力,为连续刚构梁桥的最危险截面之一。

2.3优化设计

为体现与传统连续刚构桥的工期优势,综合墩顶湿接缝的受力分析,设计单位主要进行了以下几个方面的优化设计。下面以40roT梁为例。(1)在预制T梁染肋顶部和底部各预埋了一排粗钢筋伸出锚端,施工中纵向两片T梁的钢筋连接在一起,主要作抗剪用; (2)在T梁板顶板中设置抗负弯矩预应力筋; (3)盖梁预埋数百根粗钢筋,钢筋预埋锚固长度≥1.0m,外露预留长度≥0.5m,与墩顶钢筋连接在一起; (4)湿接缝采用与T梁同标号的微膨胀小石子砼浇筑; (5)墩顶两侧6m范围内桥面铺装钢筋网加密。

3湿接缝施工工艺

墩顶湿接缝施工顺序:T梁预制→吊装置于墩顶钢板→现浇墩顶湿接缝砼→养护→施加预应力→桥面系施工

4施工难点

4、1固结墩盖梁施工

固结墩与连续墩盖粱外形极为相似,一些技术人员易将二者混淆,没有在固结墩盖粱里预埋连接钢筋,造成极大的损失。所以在施工前,熟悉图纸,结合设计交底,完全领会设计意图是非常重要的。墩顶预埋钢筋达400

多根,且须与固结墩现浇段钢筋相互对应,如何在密集的盖梁骨架筋内精确预埋钢筋是非常棘手的问题。经对多种技术方案比较论证后,最终选择在地面的钢筋加工区全部绑扎好,用自行设计简易吊装扁担,将盖梁骨架钢筋整体吊装至底模上。预埋筋在预埋时,分别点焊于盖粱骨架筋,再用横向钢筋通排连接,避免浇注砼时发生偏斜,如有偏斜,收面时扶正。由于盖梁钢筋密集,极易造成振捣不实,施工中采取如下措施: (1)对砼粗集料的粒径进行严格控制,最大粒径不超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的1/2; (2)浇注砼时采用直径3cm的振捣棒配合大直径振捣棒振捣密实,安排专人振捣。严格按规范要求操作,杜绝漏振和过振。

4、2旧砼面处理

处理对新老砼连接面的抗拉强度息息相关,笔者曾查阅了一些试验资料,资料显示;对于施工缝凿去砼表面水泥浮浆,再铺水泥砂浆,抗拉强度与同时浇注的砼比较折减率约为0.9,如不除去旧砼上的浮浆,则抗拉强度仅为处理后强度的一半,因此对旧砼面进行较好的处理是很重要的。墩顶湿接缝是连续刚构桥最危险截面之一,加之工作面非常狭小,最窄处仅为0.4m。如何确保新旧砼间良好的粘结,成为结构体系成功转换的关键工作之一,也是难点之一。为此,在总结以往经验的同时,也吸取了福建省其他在建高速公路的的经验,全线统一采用带金刚钻头的凿毛机械,不仅确保了凿毛质量而且提高了工作效率。在T梁出坑前,将梁端头砼表面的水泥砂浆和松散层全部凿除,且用高压水冲洗干净。同时,T梁尚未吊装前,采用同样的方法,将墩顶砼面的水泥砂浆和松散层全部凿除,冲洗干净。与常规的先吊装后凿毛工艺相比,不仅确保了凿毛质量而且提高了工作效率,更重要的是提高施工安全性。4、3安装预应力束道

该桥40mT梁主梁的正弯矩预应力钢束按全预应力构件设计,现浇连续区负弯矩钢束按部分预应力A类构件设计。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粱中同种材料的预应力束道,须与预制梁段对应束道顺接,确保连接可靠,不漏浆。

4、4浇注现浇砼

根据该段的受力情况,设计上采用与预制T梁相同标号的C50砼,为解决墩顶湿接缝砼浇筑后,砼在养护及强度增长过程中,由于收缩而引起的新老砼粘结不牢,甚至产生界面裂缝。采用“微膨胀高强度流态砼”工艺技术,以便新、老砼之间产生粘结力。因钢筋密集,规定砼石子的粒径不大于2cm。根据配合比,严格控制各材料用量,浇注砼时采用小直径振捣棒配合大直径振捣棒。砼振捣时,应避免碰到波纹管。防止漏浆,最后用平板式振捣器,确保现浇段砼密实。

4、5养生

砼浇注完毕,为防止早期收缩裂缝,最好在捣实抹平后即用塑料薄膜覆盖,在砼初凝前,掀开塑料薄膜,砼会泛水至表面,这时进行二次收浆,以控制平整度及防止出现裂缝,此时再拉毛处理,确保与桥面铺装层的粘结。收浆完用土工布垒覆盖,定人定时洒水,确保全湿润。新浇筑砼需10天以上的潮湿养护期,以便得到膨胀剂充分发挥效能。

4、6张拉预应力束及压浆

待固结墩现浇砼强度达到设计强度的90%,方可张拉第一批负弯矩钢束,后批负弯矩钢束应待前批负弯矩钢束张拉槽封槽砼强度达到设计强度的80%后,方可张拉。预应力束采用扁锚锚固,用千斤顶对预应力束中的每根预应力筋逐根张拉锚固。张拉完毕后封锚并及时压浆。