简支-连续施工连续梁桥设计

简支-连续施工连续梁桥设计

发表时间：2019-08-07T16:02:28.563Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：焦武军

[导读] 本文将重点通过对简支-连续施工从结构转换工法、结构工作原理和工程案例等方面深入探究，阐述简支-连续施工的优缺点、适用性和未来发展前景。

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摘要：探讨高等级公路中多跨径中、小等跨径的桥梁采用简支-连续施工连续梁的设计，分析简支-连续施工连续梁结构体系的形式、后期预应力效应、温度及徐变等影响，并结合工程实例、计算模型、运营项目跟踪等进行分析。通过从设计、施工、运营、养护各个环节研究，通过从安全性、经济性、耐久性、景观等方面综合比较，阐述简支-连续施工连续梁结构的优缺点、适用环境、施工重难点等。

关键词：简支-连续；连续梁桥；设计；施工

一、引言

简支-连续施工连续梁桥具有施工工艺简单可行，上部结构施工优先采用装配化、工厂化、标准化，建成通车后具备连续梁行车平顺、结构受力合理等特点。随着国家生产力水平不断提高，国家在土木工程行业贯彻执行标准化，预制结构由混凝土结构慢慢发展为钢结构、钢混结构等，为简支-连续施工连续梁适用于原来的中、小跨径向中、大跨径连续梁转变。本文将重点通过对简支-连续施工从结构转换工法、结构工作原理和工程案例等方面深入探究，阐述简支-连续施工的优缺点、适用性和未来发展前景。

二、结构体系转换工法

在简支-连续施工的连续梁桥中，简支结构体系转换连续梁体系的的常见工法：

（1）简支梁施工连续墩顶位置预留现浇段槽口，简支梁安装完毕浇筑墩顶现浇段，并在墩顶连续段设计普通钢筋承担负弯矩。（2）简支梁施工连续墩顶位置预留现浇段槽口，简支梁安装完毕采用连接器将连续墩两侧主梁内纵向预应力钢束连接，最后浇筑墩顶现浇段混凝土转换为连续结构。

（3）简支梁施工连续墩顶位置预留现浇段槽口，简支梁安装浇筑连续墩顶现浇段混凝土，采用后张法张拉墩顶负弯矩区预应力，压注水泥浆转换为连续结构。

工法一施工简单易行，连续墩顶由于负弯矩存在，仅设置墩顶普通钢筋连接，成桥后结构运营期间容易出现横桥向裂缝，结构连续的效果较差，且横桥向裂缝严重影响桥梁的适用性和耐久性。工法二将主梁内纵向预应力钢束进行墩顶连接，故结构连续的效果最好，但是通常墩顶预留槽不能太宽，故工法二进行墩顶预应力钢束连接施工施工较困难而较小采用。工法三为鉴于工法一工法二之间，吸取了工法一施工简单可行和工法三墩顶预应力钢束防止墩顶裂缝，因此简支-连续施工连续梁一般简支-连续梁桥通常为连续墩顶预应力短束和普通钢筋连接相结合。

三、结构体系工作原理

目前，我国预应力混凝土连续梁桥成熟的施工工法：满堂支架现浇施工、悬臂浇筑或拼装施工、移动模架施工、顶推施工及简支-连续施工等。其中简支-连续施工为先进行简支安装，随后通过浇筑现浇段混凝土进行结构连续，该工法具有预制拼装结构的施工方便、工厂化预制、质量标准化，成桥后又具有连续梁桥行车舒适性、结构受力合理的特点，在我国高等级公路建设中广泛采用。

简支-连续施工连续桥因施工过程存在结构体系的转换，设计中应结合施工工序对结构内力进行验算。例如以小箱梁为例，桥梁在预制和吊装完毕，桥梁上部结构成单片梁简支结构，根据箱梁横桥向和纵桥向连接施工工序的差异分两种施工工法：工法一首先进行箱梁纵向连接，即将每片简支梁沿纵向连接转换为连续梁结构，随后再进行桥梁横向连接直到桥梁形成一个统一空间整体结构，各箱梁根据横向分布原则共同承担上部结构恒活载；再进行横向整体化；工法二首先对箱梁横向湿接缝进行浇筑混凝土，将简支梁通过湿接缝横向连接为一个整体，随后对上部结构整体进行纵向墩顶连接，进而将结构整体转换为连续结构。由于工法一采取先进行单梁简支-连续施工，可按平面杆系进行计算分析，结构分析简单且较为精确；工法二采取桥面整体进行简支-连续施工，桥面结构在连续之前已属空间结构，可采用空间粱格法进行结构烦心，虽结构分析比较繁杂但结构较为精确。考虑工法一结构受力简单明了，在设计和施工过程中经常采用，主要便于采用手算和计算机设计辅助软件的分析结果复核验证，提高计算分析结果的安全性和可靠性。

四、工程实例

广州市番禺区某二级公路兼城市干道功能跨河桥梁，桥梁跨径组合为4x25m=100m，桥梁按左右分幅设计，单幅桥梁宽度为

12m=0.5m防撞栏+11m行车道+0.5m防撞栏，桥梁横桥向布置中边板各两块，其中边板预制宽度为2.85m，中板预制宽度为2.4m，梁间湿接缝宽度为0.5m，梁高为1.4m；桥面采用11cm厚沥青混凝土桥面铺装+10cm厚C40防水混凝土整体化层。

桥梁标准横断面图

桥梁为直线桥，设计荷载为公路-I级，安全等级为一级，主梁混凝土采用C50，预应力钢绞线采用低松弛高强钢绞线，直径为

15.2mm，标准桥墩为1860Mpa，弹性模量Ey=1.95x105Mpa，采用预埋波纹管后张法，支座采用GJZ和GJZF4系列橡胶支座。上部结构采用简支-连续施工法，具体施工步骤如下：

第一阶段：集中预制小箱梁，主梁混凝土浇筑完成后经标准养护7天并达到设计强度100%后，张拉预制小箱梁正弯矩区预应力钢束，张拉完成即压注不低于M50水泥浆，随后将预制完成的小箱梁运输至工点桥进行吊装施工，安装临时支座将预制梁安装就位，形成由临时支座支撑的简支梁结构，应及时焊接湿接缝钢筋以保证临时结构稳定。

第二阶段：安装1#、3#墩顶永久支座，浇筑1#、3#墩顶连续段接头混凝土，待混凝土达到设计强度100%后，张拉墩顶负弯矩区预应

力钢束并压注水泥浆，通过连接1#、3#墩顶现浇段形成两联独立的连续梁结构。

第三阶段：安装2#墩顶永久支座，浇筑2#墩顶连续段接头混凝土，待混凝土达到设计强度100%后，张拉墩顶负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆，通过连接2#墩顶现浇段形成一联的连续梁。

第四阶段：检查所有永久支座安装合格后对临时支座进行全部拆除，全部箱梁均支承在永久支座上，结构体系转换为与成桥状态一致，完成主梁横向接缝的混凝土浇筑。

第五阶段：进行桥面铺装、防撞栏及其他附属结构施工，完成全桥施工。

施工工序图

本次实例建模取单梁进行计算分析，除主梁和湿接缝自重外，其余恒活载均按横向分布系数进行分配，荷载横向分配系数采用刚性横梁法、刚接板（梁）法和梁格法三种计算方法进行对比分析，取大值控制设计。

根据2015年《通规》第4.1.6条进行承载能力极限状态的作用效应组合，取其中最不利组合作为承载能力极限状态内力值。根据2015年《通规》第4.1.7条进行正常使用极限状态荷载组合，应该按照作用短期效应和作用长期效应组合分别组合。

简支-连续与简支结构弯矩对比图

通过采用桥梁博士3.6进行建模，分别对简支-连续和简支进行极限承载能力弯矩对比，其中简支-连续跨中最大弯矩较简支结构减小20~30%，故验证了简支-连续有效减少预应力配束，支点负弯矩的卸载作用使得结构更趋于合理。

五、结束语

对简支-连续施工连续梁桥进行研究和分析，通过从施工阶段、体系转换、最终结构受力等角度分析，并进行与常规简支梁桥受力对比，验证简支-连续梁桥结构不仅刚度大，且受力较简支梁桥更为合理节约成本，成桥通车后具备良好的行车舒适性，具备预制构件施工简便性，适合工厂化和标准化施工，工程质量有保证。目前，简支-连续施工连续梁迎着国家推行标准化的春风，得到了更加广泛的应用，特别是当下推行预制钢箱梁和钢混预制构件，进一步推动简支-连续施工连续梁的使用跨径范围。

参考文献：

[1]中交公路规划设计院有限公司．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范．北京：人民交通出版社．2018.7

[2]邵旭东、程翔云、李立峰．桥梁设计与计算．北京：人民交通出版社.2007.1．

[3]邵旭东.桥梁工程.北京.人民交通出版社.2004.1

[4]徐岳、邹存俊、张丽芳、郑小燕．连续梁桥．北京：人民交通出版社．2012.5