先简支后连续梁施工工艺

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连续梁桥和简支梁桥凭借着优异的性能在我国公路桥梁建设中被广泛使用。桥梁作为组成交通路线的部分,除了要求其连续性能好之外还必须能够减少伸缩缝的使用,由此产生一种结合两种桥梁优点的新型施工工艺——先简支后连续桥梁施工工艺便应运而生。以某预应力混凝土先简支后连续桥为例,分析探讨了先简支后连续梁桥的结构、受力特点、施工工艺。

桥梁工程中使用最多的是简支梁和连续梁结构[1]。所谓简梁是指梁的两端搭在两个支撑物上,梁端和支撑物铰接,支撑物只能给梁端提供水平和竖直方向的约束,不能提供转动约束。现实看是只有两端支撑在柱子上的梁,主要承受正弯矩,一般为静定结构;而连续梁是有三个或三个以上支座的梁。连续梁有中间支座,所以它的变形和内力通常比单跨梁要小。先简支后连续是架设时T梁或是箱梁都是一段一段以简支梁的形式放置在桥墩支座上,然后再把梁连接成整体连续梁,简单地说就是先把桥墩两两之间的梁架起来,然后再把这些桥梁连续起来构成整体的一种施工工艺。
1先简支后连续梁结构概述
1.1构造特点
⑴连续段:施工中必须能够和主梁紧密结合,体系转换之后,连续段将与梁段横隔板共同组成桥上结构的横隔梁。为了方便施工和保证主梁弯矩预应力钢束的张拉效果,通常采用普通钢筋作为连续梁段钢筋。
⑵预制构架:除了有预制梁段外还有现浇连续段的端头,临时支座预埋用钢板、需预埋桥梁横向和纵向的连续钢束[2]。
⑶预制的整体式桥面板,能够保证桥面的平整度和装配式梁的刚度、抗扭性。⑷防撞栏、排水沟、桥面铺装、伸缩缝等二期施工构件。
体系转换是先简支后连续结构的重要一个环节,在这之前梁板属于简支梁受力,在这之后则转换为连续梁受力。其主要构造包括:桥墩、支座、预制构件、连续段、现浇桥面板、防撞栏、伸缩缝、排水沟、桥面铺装等。其结构形式可按预制梁板的断面类型、预制板构件应力的施压方式和材料三种形式划分。
1.2优点分析
简支梁是两跨连续梁桥结构,是通过两跨预应力以上混凝土梁形成具体的连续结构,其优点如下:⑴具有刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适等优点;⑵预应力钢束简支梁张拉出厂时,同时对主梁采取负弯矩区预应力钢束布置和张力,出厂后吊装梁时只需要起重设备。这种方式有效减少了施工设备,同时也避免了预应力钢束障碍地面;⑶预制梁可以使用标准的组成部分,是统一的工厂生产和管理,有利于技术操作,节省了施工时间,缩短工期,提高经济效益。
2工程概况
某大桥设计荷载为汽-20、挂-100,桥面宽度为2×(0.5m+11.5m+0.75m),桥梁总宽为25.5m,双向4车道。上部结构采用的是先简支后连续的预应力混凝土T梁结构,下部结构采用灌注桩;全桥长104m,5孔,跨径为20m。桩径为1.20m,T型梁支座在中墩处采用橡胶支座。
3施工工艺分析
目前先简支后连续梁桥的一般施工程序为:预制主梁→张拉预应力钢束→设置临时支座,安装永久支座→连接接头段钢筋→浇筑现浇段混凝土→桥面系施工[3]。对于该大桥的施工提出以下施工工艺:
⑴浇筑主梁,待混凝土强度达到100%的设计强度后,进行预应力钢束的张拉;
⑵对主梁进行压浆、对梁底通气空间进行清理;
⑶架设临时支座,逐跨吊装预制好的主梁,架设在临时支座上形成简支体系;
⑷主梁架设完成后及时把横梁钢筋及桥面钢筋连接,同时安装好永久支座;⑸对主梁接头段钢筋进行连接,选择气温不超过20℃时进行主梁接头的混凝土浇筑工作;
⑹完成主梁接头连接工作后,从跨中向两边浇筑现浇段混凝土同时进行养护工作;
⑺待现浇段混凝土强度达100%后拆除临时支座,体系由简支转化为连续梁;
⑻防护栏、伸缩缝、排水沟、铺装等桥面系施工。梁板预制施工首先应平整场地,保证有足够的承载力和排水能力;模板在浇筑混凝土时必须有刚度、不变形、表面平整光洁、接缝紧密不漏浆;浇筑混凝土之前先用镀锌波纹管预留预应力筋孔道,管道安装前进行水密性试验,发现漏水处用防水胶带包裹,安装管道时必须严格依照施工图纸的位置;模板安装参照《公路桥涵施工技术规范》;当混凝土构件达到设计强度的90%方能进行预应力筋的张拉工作,且开始张拉前应仔细检查构件外观的完整性和规格是否满足设计要求。
为了减少现浇段与预制梁的收缩差,预制梁从浇筑好混凝土到安装的时间不能超过90d。梁体预制完成后使用吊车和运梁车将预制好的梁体运送给架梁机,架梁机对预制梁进行组装。结构连续施工时,先对梁端凿毛并绑扎连续段的钢筋,然后安装永久支座,再安装模板,模板顶面应高出支座约1cm。
上述准备工作完成后即可浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度90%后张拉预应力钢束,张拉完成后立即压浆,待水泥浆达到设计强度90%后拆除模板。在结构连续施工完成后便能拆除临时支座,完成简支到连续的体系转换。体系转换过程中梁体应均匀稳定下降,同时使支座受力平衡。
4结语
由于先简支后连续梁受力性能好,结构简单,集合了连续梁和简支梁两种结构的优点,目前正被越来越广泛地使用。本文结合工程实例对先简支后连续梁施工工艺进行了分析和探讨,以期为同类工程施工提供借鉴。
参考文献:
[1]曾剑.先简支后连续梁的结构特性及施工研究[D].重庆:重庆交通大学,2007.
[2]李前名,姚庆贺.先简支后连续的梁桥设计与施工要点[J].四川建筑,2009(1):188-189.
[3]杨万里,项贻强,汪劲丰.先简支后连续分布式箱梁桥后连续预应力合理张拉顺序研究[J].公路交通科技,2008(1):79-82.
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