先简支后连续箱梁施工工艺.docx

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先简支后连续箱梁施工工艺

预应力箱梁先简支后连续施工工艺探讨

中铁十四局集团第三工程有限公司梁钊王玉贵272000

摘要：

预应力箱梁先简支后连续结构因具有自重小、跨度较大、结构稳定性好、施工便捷、经济美观等诸多优点，目前已广泛应用于公路桥梁、市政桥梁建设上。

本文结合我单位近年来承担连霍国道主干线连徐高速公路E-3标徐州三堡互通立交桥、国道206线黄新段立交桥、京福高速公路跨陇海铁路特大桥、徐宿高速公路废黄河大桥、宁杭高速公路北河中河特大桥工程等的N×30m、N×25、N×20后张预应力箱梁先简支后连续施工的实践，简要对其施工工艺作出分析，以期同行们指正。

关键词：

后张法箱梁先简支后连续工艺探析

1.概述

先简支后连续梁部结构的主要特点是：

其预制梁段并非是传统意义的成品梁，相反它系连续梁的一部分，只是具有半成品意义的较长时间处于简支状态的大梁段。

该结构形式充分利用了简支结构施工方式的便捷，通过采用后连续施作，最终实现了连续梁整体受力的效果。

自1999年承担连霍国道主干线连徐高速公路徐州三堡互通立交桥30M预应力箱梁先简支后连续结构的施工以来，我单位又连续承担了多座同类型梁部结构桥梁的施工，分别是：

国道206线黄新段立交桥；京福高速公路跨陇海铁路特大桥；徐宿高速公路废黄河大桥Ι桥、П桥；正在施工的宁杭高速公路溧阳北河、中河特大桥。

正是多座桥同类梁部结构施工的工程实践，使我们对该类型梁部结构有了较深的认识。

先简支后连续预应力箱梁结构其整体性工艺过程为：

先期预制并简支安装具有半成品意义的箱梁段，预制箱梁时完成正弯距预应力施加，在梁端预留与横梁相连接的钢筋，并在箱梁顶板内预留负弯距预应力束孔道；架设安装完成之后，后浇筑钢筋混凝土连续接头，达到强度后施加负弯矩预应力，然后解除临时支座，达到整联桥梁连续的目的。

先简支后连续箱梁施工工艺流程可见下图：

结合我单位多座同类结构桥梁的工程实践，现对其主要施工工艺试做如下分析、总结。

2．主要施工工艺

2.1预制梁场设置

完整意义的预制厂一般包括钢筋及小型钢件加工区、混凝土混合物制备区、制梁区及存梁区部分等，这里重点考虑制梁区。

A．制梁区及龙门吊设置

结合场地地形条件，本着方便移梁、架梁施工的原则，选择预制场地。

对于桥址条件较好（不跨大河沟、不跨交通路，且地势平坦）的情况，可以优先考虑顺桥向双龙门吊方案，该方案的优点是可以采用双龙门吊直接吊梁就位。

如徐宿高速废黄河І号桥，在桥位（两排墩后施工）顺桥向布置预制厂，采用跨桥幅双龙门吊方案，效果很理想。

不足之处是工序间有一定干扰，对于长桥宜慎用。

桥址外围条件受限，桥址条件也较差（跨河、跨交通路等），桥址顺桥向设预制厂一般是不得已的选择。

如京福高速铜山4标跨陇海铁路特大桥，预制厂采用双龙门吊，另外还采用架桥机架梁。

连徐高速公路E-3徐州三堡立交桥、徐宿高速废黄河ІІ号桥、宁杭高速溧阳北河中河特大桥、宿淮高速成子河特大桥，有条件横桥向布置预制厂，均采用了横桥向布置方案。

该方式的优点在于预制厂可以只采用一台用于制梁、移梁的大型龙门吊。

即使场地（龙门吊走行轨）与桥向不能完全垂直而有一定夹角，也仍以一定夹角实现横桥向基本布置形式。

如徐州三堡立交桥为减少临时用地，而利用206国道规划位置斜向横桥布置预制厂，可参见下图：

移梁承托平台

B．制梁台座设置、维护：

一般根据场地条件、起梁设备、工期要求及受力分析等综合考虑。

地基处理：

场地地基条件差的，应适当硬化。

布置方式：

宜在龙门吊范围内，结合龙门吊走行方向、吊梁吊点情况成排布置。

台座数量：

宜考虑制梁工期要求、模板与台座周转期等确定。

台座结构：

就笔者现在掌握的情况看，先简支后连续梁部结构的先期预制梁（或箱梁或板梁或T梁），均为后张梁，预应力施加后，中部起拱，台座端部与梁板端头本身均承受了较大的集中力。

为此，设计制梁台座时，宜端部做好扩大基础，一般下挖基坑，采用浆砌片石基础，其上做20--40cm厚C30砼台座端部；为防止梁端集中应力过大，还宜做柔性化处理，以增大受力接触面。

台座中部采用砖砌或现浇C20混凝土。

台座中一般设置与模板配套的拉杆孔；一般在台座两侧顶部埋设[50型钢，以放置胶管与钢侧模接缝密贴；一般预留吊梁孔位置距梁端（70-90）cm/cosα（注：

α为梁端斜度）。

为了保证箱梁线形平直，一般在台座跨中预设反拱。

为了确保梁底美观，台座一般采用水磨顶面涂蜡、或粘贴树脂绝缘板、或覆钢板等。

在施工中，还应经常对台座进行检查，及时做好维护。

2.2模板设计制作与安装拆卸

A．模板设计制作：

箱梁预制模板底模为台座顶面，外模板安装及钢筋绑扎前，要对台座实行严格清理，要检查[50型钢内橡胶管的埋设情况（以防漏浆）。

通过多次实践，我单位采用涂刷地板蜡，或覆钢板，或衬树脂层压塑料板等，均可达到较好的使用效果。

外模和端模采用定型钢模，内模采用组合钢模。

外模设计是一个重要环节，我单位多年来，一直予以重视。

我们的方法是外模采用分块栓接模板组合而成。

外侧模尽最大平面化可能，主模块采用大块平面钢模板，面板厚度与肋板间距采用四周约束平面板体受荷条件计算确定；肋板采用[63槽钢或厚钢板。

外模支撑架采用[80槽钢焊接而成。

模板与模板间、支架与模板间均采用栓接，目的在于工程竣工后也可做它用。

外侧模支架间距宜结合上下拉杆设置，采用侧模受荷变形约束控制计算确定。

一般认为，内模尺寸有限，模板再它用价值小，我单位在设计上也仅考虑再用于同类梁型内模。

内模采用组合覆塑木质层压板或采用组合钢模板。

内模顶板采用可自由抽拉的活动板，有利于底板混凝土浇注，它可直接支承在内支架上。

可不设全封闭式内底模，但需设具有一定平面宽度的带弧形角的内底角模板，并且混凝土施工后宜及时拆模。

内部支架一般采用角钢制成，相互间采用栓接，一般分成上下左右四部分，以便于拆卸为要。

端模设计一般采用略厚的钢板，以便于拆装、便于固定锚垫板和穿出制孔用的波纹管。

模板制作尽可能采取工厂化制造。

我单位为保证内模结构符合现场制梁工艺需要，一般采取现场自己制作。

端模制作时必须保证锚垫板端面与钢绞线方向垂直。

B．模板拆卸、安装：

除端模较小及内模拆卸受限而采用人工分块进行之外，一般为了缩短制梁周期，模板拆装均尽可能采用人工配合龙门吊整体性进行。

外侧模可分四节拆装，内模安装可分两节整体吊装。

外模拼装时，结合拉杆连接，用钢尺进行两侧模间宽度检查，并且拼装时要注意接缝严密、平整；端头模板安装要注意其梁端斜度控制；内模安装吊装前要设置内模底支撑，以免直接放在底部钢筋上。

另外，梁顶部钢筋绑扎完成，内外模联固一体化后，必须注意做梁截面轴线测定，确保外侧模斜度准确。

模板的拆卸次序一般是先拆内模，其次是端模，最后是侧外模。

且当混凝土强度达到20MPa以上时方可拆模，

2.3钢筋制安及预应力筋管道的埋设

钢筋加工区一般紧靠制梁区设置，钢筋集中加工。

箱梁底板筋、腹板筋一般在台座上采用临时加固措施进行现场绑扎。

同时，结合底板筋、腹板筋钢筋绑扎，应按设计坐标固定底、腹板内波纹管。

一般以“#”型式φ8钢筋定位，管道连接采用稍大型号的波纹管做套管，连接时接头处应注意封堵严实。

在安装并调整内、外模及端模后，即可绑扎顶板钢筋，同时安装顶板内扁管和锚垫板。

安装波纹管时应使之穿入锚垫板内，并做好密封。

为防止预应力管道变形过大，我单位多采用内衬胶管或PVC塑料管等，效果均较好。

2.4混凝土浇注

砼浇注前，注意检查原材料质量、施工人员的在岗情况、施工机械的完好性、施工工艺的可操作性等。

砼浇注过程中要随时检查砼拌和质量，其坍落度控制在6~12cm；要注意制作砼试件及同期养护张拉试块。

箱梁砼浇注顺序一般为：

底板→2/3高度腹板→剩余腹板、顶板，从梁一端向另一端推进。

我单位比较重视分段分层，形成步距呈斜向连续一次性浇注完成。

底板砼从内模顶开天窗进去，底板混凝土坍落度可控制在6--8CM，在底板混凝土施工时以插入式振动棒振捣。

底板浇注完毕，及时扣牢底板顶模板（即内模底模）。

若采用非封闭式内底模，常适当多浇入底板混凝土，结合振捣，人工予以反压使混凝土进入腹板数厘米高度。

成段底板混凝土浇注完成后，抓紧封闭内顶模，以便后续腹板、顶板浇注。

腹板与顶板施工时混凝土坍落度控制在8--12CM。

腹板砼的振捣以多台小功率附着式振捣器为主，插入式振捣器为辅。

顶板砼采用插入式振捣器振捣。

为防出现施工缝，三层砼浇注时差严格控制，以确保不超过其初凝时间，一般前层砼浇注向前推进5~8米，应进行后层砼浇注。

箱梁砼的振捣，应防止过振、漏振，为防止因砼的浇注而使内模上浮，常采用上压内模来预防。

砼浇注完毕应及时养护，夏天要注意高温条件下的养护，冬天要具备砼冬季施工养护条件，同时要进行热工验算。

2.5预应力筋制安与预应力施加

钢绞线的截断宜采用钢筋切断机或砂轮机，严禁电弧焊切割。

钢绞线穿入前应编束。

预应力施加宜严格按有关工艺要求进行。

一般在混凝土强度达到设计强度的90%以上时方进行张拉。

张拉前的准备工作有：

抽出内衬橡胶管或塑料管等，穿束，预拉，安装锚具并打平夹片，安装限位板和千斤顶，安装工具锚。

张拉时两端加强联系，尽量保持同步。

张拉顺序一般为：

10%张拉控制力（初应力）并量伸长值---20%张拉控制力并量伸长值---40%张拉控制力并量伸长值---100%张拉控制力并量伸长值---102%张拉控制力（持荷5分钟）并量伸长值---回顶---静置5min---撤顶。

采用双控，以张拉力控制为主，伸长量控制校核，实际伸长量与计算伸长量误差不大于6%。

持荷时观察油表，若压力下降，应补足至规定压力，再进行回顶；若断丝、滑丝超过规定，应退锚重新张拉，并查找原因。

最后割去多余的钢绞线，此时应注意切不可烧伤锚具。

张拉完一片梁后应立即测量梁的拱度，建立该梁的上拱值档案，测量其1天、3天、7天、30天、60天的上拱度，并应符合设计值，否则检查原因，予以处理。

从我单位多座桥的工程实践看，预应力施加效果均很理想。

2.6孔道压浆、封端

压浆用的水泥浆采用525＃普通硅酸盐水泥配制。

水泥：

膨胀剂：

水=1：

0.12：

0.4，稠度为16—18s，3h泌水率为1.9%，24h膨胀率为3.8%，R28≮40Mpa。

采用一次压浆工艺，由一端压入，至另一端冒出均匀的浓浆时停止，用木塞打紧。

压入端持压0.5—0.7Mpa5min，压浆时，应注意不停地搅拌。

孔道压浆后，边跨非连续梁端注意采用与梁体同标号混凝土封端。

2.7移梁存放

一般当压浆浆体强度达到设计值的75%以上时，即可吊梁、移梁。

此时，我单位多采用龙门吊进行移梁存放。

梁体存放同样是桥梁梁部施工中的重要环节，但人们往往没有给予足够地重视。

诚然，预应力施加已完成，孔道压浆浆体强度业已达到要求，但新制混凝土的徐变是非常显著的。

混凝土的徐变变形量一般可达0.3—1.5mm/m（请参见《道路建筑材料》严家汲编第86页人民交通出版社1990年12月第2版）。

根据笔者了解的现场实际，在许多施工现场，问题不仅仅是存梁期过长，梁的起拱值过大，而真正构成问题的是存梁台座的设计。

若存梁台座基础差，梁板两端条形存梁台座在高度上不成平行状态，则梁板将由徐变而致扭曲。

特别是当再垫以旧枕木或再垫以旧枕木两层存梁，问题将更为严重。

上述问题的危害性是十分突出的，可以设想到：

在后续施工中，若梁板底面存在扭曲，架梁时，临时支座总要有一块要加垫，从而必致梁面一角部突出，而影响后连续预应力施工，影响桥面铺装层施工。

而这对于边跨永久支座危害同样很大，若梁底面存在扭曲，橡胶支座受偏压，一方面支座易损坏，另一方面，当桥面承受重活载时，可能将产生更严重的后果。

我单位基于自身现场存在问题的反馈与理论认识的提高，在施工实践中已有了针对性措施，加强了对存梁台座的技术质量保证。

2.8架梁

先简支后连续结构施工中，预制梁桥面运输也是一个要谨慎考虑的环节。

要考虑的问题主要是作为前述所提的非完整意义的梁段，能否单片承受运梁荷载？

为此，经检算，在充分考虑安全的前提下，一般采用双梁承载而宽轨距运梁方案。

临时支座制作与使用，是先简支后连续结构施工的极其重要的环节。

我单位一般采用硫磺砂浆制成临时支座（中跨）。

内置电阻丝，配比为硫磺：

干砂：

425＃水泥：

石蜡=1：

1.2：

0.4：

0.03。

临时支座安设的标高控制与永久支座标高基本一致。

其他架梁过程及工艺，同常规。

一般在架梁的同时安放永久支座。

2.9浇筑中横梁混凝土

浇注前，先严格做好永久支座的安设检查。

之后，在永久支座周围满铺干砂，再设横梁底模，若永久支座离临时支座太近，应采取有效的隔热措施，防止解除临时支座时高温影响橡胶支座质量。

侧模采用特制组合钢模，加强支撑、联固，确保与预制梁接缝严密。

中横梁混凝土的浇筑一般应从每联两端向中间对称、间隔进行。

同一联混凝土浇注时气温不能相差过大。

接头混凝土采用膨胀水泥。

2.10体系转换

连续接头混凝土施工完成达到一定强度后，施加负弯距预应力，及时做好孔道压浆。

然后，开始浇注湿接缝。

一般先浇注跨中0.6L段范围内的湿接缝混凝土，其次浇注剩余部分湿接缝，在混凝土湿接缝达到强度要求，桥梁完成整联连续后，将临时支座熔化，即完成了从简支到连续的体系转换。

临时支座的解除采用电热法，在一整联湿接缝浇筑完成后进行，宜从一端向另一端逐孔解除。

3．几点体会

通过多座同类结构桥梁施工的工程实践，我们有如下体会与感受：

1．先简支后连续梁部结构，跨径受先期简支梁施作控制，往往不是很大。

从而，在应用中受到了一定限制。

但先简支后连续梁部结构，毕竟充分利用了简支梁施工的便捷，通过后连续施作，达到了连续梁整体受力的效果。

因此，其经济实用性是非常突出的。

可以说，只要不受跨度限制，该梁部结构形式即会被优先考虑。

无论如何，它都有着的有巨大的应用前景，都应当予以充分重视。

2．先简支后连续梁部结构的施工，应同时注重简支与连续两种施工工艺，并应正视由于后连续设计与施工而加予先期简支梁段设计与施工上的影响。

相反，绝对不可认为后连续梁整体受力优化而降低先期简支梁段施工标准。

具体分析可以看出：

a.后连续预应力度的保证，是施工的一个重要环节。

即预制梁就位后应使中横梁前后对应，两片梁顶板内扁波纹管口位置、方向、高度相一致，防止二次张拉钢绞线出现弯曲。

为此，先期简支施工必须相应严格控制。

b.基于后连续整体受力，先期简支梁段往往并非完整意义的简支梁。

为此，必须认真进行制梁、运梁期间的工况分析，确保施工方法与施工工艺可靠。

比如，连徐高速E-3徐州三堡立交桥施工时，梁体轻型化明显，腹板厚不足15厘米（水平厚度15厘米），按设计设置波纹管与两排钢筋后，仅余6毫米空隙。

为此，采用非封闭式内底模，底板浇注混凝土时，适当配合振捣人工反压，使混凝土进入腹板一定高度，确保了混凝土浇注质量。

而在后来的同类结构施工中，根据我单位的建议，设计腹板厚度增大到18厘米，均收到了好的效果。