浅谈悬臂灌注预应力混凝土连续梁

摘要:随着科学技术的快速发展，悬臂灌注预应力砼连续梁已成为大型桥梁工程中必不可少的桥梁组合部分，其挂篮施工方案也成为一种比较熟练的施工技术广泛推广，本文重点介绍有关连续梁的一些设计、技术、施工等方面的知识，为进一步的指导现场施工做更充分的准备工作。

关键词:弯矩挂篮 预应力 支座 浇筑

中图分类号： TU37 文献标识码： A

一、梁体抗弯、抗剪力学分析

连续梁采用多墩共架一梁的设计理念，而简支梁则是两墩共架一梁，同等跨度的两种梁体相比,连续梁略显优势，现以正在施工中的贵广铁路江肇高速特大桥和思贤窖特大桥为例，其都是主梁跨三孔为一联，在中间两支点上连续通过，而最大负弯矩发生在支点截面上。由于支点负弯矩的存在,可使跨中正弯矩比同跨的简支梁减少很多。且连续梁弯矩分布比较均匀，它是超静定结构，当一孔受到破坏时，邻孔可给予支持而不坠落，对修复与加固有利，而且刚度较大，抗震性能也好。

在梁体受剪方面连续梁也有它的独到之处，连续梁在两个主墩正上方设有横隔梁，这样就提高了梁体抵抗剪力的能力，同时也可以视为做了一个大型的传力基础，将拱圈所受的力传递到了墩台，可以从剪力图看出，在两个主墩上方剪力值最大。

二、连续梁、简支梁和拱桥的结合分析

在跨度方面拱桥相对简支梁略显优势，拱桥主要是承受压力的，它将上部结构传下来的荷载通过拱圈的承压材料传递到基础，从而卸载，连续箱梁就像在一个拱圈纵桥向分阶段架起了多个简支梁，这多个简支梁的墩柱就是由连续梁挂篮施工各个阶段的腹板组成，而这多个所谓的简支梁的桥面板就是由连续梁挂篮施工各个阶段的顶板组成，但这些简支梁的走向是垂直于连续梁纵桥向的，这些简支梁用钢筋、钢绞线和混凝土的抗拉粘结力链接在一起就组成我们的连续箱梁了，这些钢筋和钢绞线的链接位置就是我们连续梁挂篮施工各个阶段端头位置。连续梁的拱形可以加大下部地理位置的净空，对公路、铁路和通航等都起到很大的作用，其次同等跨度的连续箱梁相对简支箱梁受力方面要好的多。

三、预应力结构力学原理和作用

钢绞线可以协助梁体挂篮施工和整个梁体运行受力。1.由于施工荷载和梁体本身的自重各个号段肯定有一个向下的力，在T构端头的号段既要承受本身号段梁体的自重又要承受下一梁段所加载的挂篮模板自重，所以箱梁的接缝处箱梁的上半部钢筋是受拉的，下半部分是受压的，所以只靠钢筋的拉力不能完全保证挂篮梁体及施工荷载的正常施工操作运行安然无恙。混凝土的抗压能力很强，再加上在号段的接缝处通过在腹板和顶板加设预应力钢绞线的方法增强梁体上半部分的抗拉性，各个号段之间就有了更好的链接而不至于在施工和正常运行中出现问题。2.腹板纵向预应力钢绞线和竖向预应力精轧螺纹钢筋能防止腹板混凝土开裂，根据材料力学可知一般梁体腹板裂缝倾向于斜缝，所以竖向预压力经扎螺纹钢筋斜置比较恰当，应该通过实验力学分析找出裂缝出现的倾斜度数据，将竖向预应力经扎螺纹钢筋斜置垂直于裂缝的走向。3.纵向预应力钢绞线使梁体有一个在纵桥方向上向上的挠度值，也就是说使桥梁线性有一个向上的拱度，当桥梁正式运行使用时，在上部荷载的作用下可以使桥梁线性恢复到设计的线性或向下有很小的挠度而不至于连续箱梁混凝土受拉过大而导致混凝土开裂影响工程质量和运行能力。4.横向预应力钢绞线，当列车通过连续箱梁面板时，这些架在拱形上的多个简支梁会受到向下的一个挠度变形，也就是连续梁桥面顶板的横向挠度变形，这样则需要横向预应力钢绞线的抗拉能力来保证顶板混凝土受损，来增强其抵抗承载能力，减小挠度变形。

四、接触网支座和拉线基础

接触网采用硬横跨，所以接触网基础必须垂直于横桥向，桥梁左右侧对称安置，且相对位置要准确，否则会出现硬横跨安装不到接触网基础。而拉线基础则没有接触网那么严格，因为拉线基础桥梁两侧是分开的，不是一体的，所以拉线基础的位置适当的远偏离接触网更有利于加固接触网立柱。

五、T构停滞分析

连续梁各个主墩的T构做完之后，要抓紧时间进行直线段方面的工作，T构不能停滞过长时间，尤其是南方地区，台风时常登陆，根据季节情况合理安排施工进展，以免出现整个T构侧翻的危险情况。还有就是对支座预偏量的影响，支座预偏量是根据混凝土的收缩徐变、温差变化起前设置的，如果T构完成后停滞时间过长则会出现新的直线段混凝土和旧的T构混凝土收缩徐变不一致。

六、预应力张拉分析

贵广江肇高速特大桥纵向预应力采用15根钢绞线为一束，每根钢绞线的控制张拉力是19.322t，则15根钢绞线的张拉力为F=19.322×15=289.83t 所以我们采用400t的千斤顶，而横向张拉是单根张拉所以采用26t的千斤顶是满足要求的，张拉之前需要配套校正千斤顶和油表，得出一个油表和千斤顶之间的线性回归方程，我们采用的是0.4级油表(精确度0.4%)，张拉过程通过油表“控制应力”和“伸长量”双方共同控制，控制应力为主，伸长量为辅，一般情况0#段纵向张拉伸长量与理论伸长量的偏差>6%,贵广江肇高速特大桥和思贤窖特大桥连续梁0#段都是12m长且采用两段同时张拉，理论伸长量是指0#段两侧紧贴混凝土的同一束钢绞线的两个锚垫板端头之间的钢绞线伸长量。而实际伸长量是指两个千斤顶后方工具锚之间的钢绞线的伸长量，偏差=（实际伸长量-理论伸长量）/理论伸长量。因为0#段比较短，且钢绞线从工具锚到锚垫板的长度在各个阶段张拉时是一个定值，随着号段的增加这段工作钢绞线的长度与理论钢绞线的长度的比值越来越小，所以随着号段的增加纵向预应力通长预应力束的伸长量越来越小，如下图所示。

图示为顶板纵向预应力张拉

七、0#段混凝土浇筑

混凝土浇筑应该先从横隔梁开始，先将横隔梁底部浇筑好，使混凝土将横隔梁底板浇筑比较充实然后向底板和腹板稍微有些流动，再用振捣棒振捣密实。在浇筑腹板混凝土时混凝土的坍落度不要太小，否则混凝土不容易下落，尤其是贵广江肇高速特大桥连续梁腹板钢筋特别的密集，混凝土会挂在钢筋上堆积从而容易形成空洞，还有就是锚垫板张拉槽口下部，此处上侧有张拉槽口的遮挡振捣棒不易插捣，很容易形成此处混凝土浇筑不密实甚至出现空洞，以至于张拉过程中容易出现锚垫板和周边混凝土崩裂现象。坍落度也不要太大，因为顶板混凝土要面临收面的问题，如果混凝土坍落度太大会出现面板混凝土在养护过程中开裂或保护层过小钢筋痕迹外露显著的工程外观质量问题。还有在浇筑混凝土的时如果有些混凝土洒落在还未浇筑的区域要及时清理掉，否则会出现粘模现象，拆除模板后会出现蜂窝麻面等影响外观质量的现象。

八、支座、垫石分析

为使连续梁的平面位置得到固定，且能将纵向水平力传给墩台，每一联必须设一固定支座，固定支座的位置一般设置在下坡主墩位置上，思贤窖特大桥和贵广江肇告诉特大桥也不例外，与固定支座共用一墩的是横向活动支座。垫石浇筑之前要结合连续梁墩身和梁体施工图纸计算梁体底板、支座上钢板板、垫石和支座下钢板的高程从而核对垫石顶面和支座下钢板底面之间的空间高度h，以思贤窖特大桥95#垫石高程计算为例，轨道底板高程：20.957轨道底板到梁体翼缘板顶面的高度：0.7m 翼缘板顶面到梁底的高度：5.2m 梁底预埋钢板外露0.02m 支座高度：0.27m 垫石顶设计高程：14.757则从轨道底板反向计算的支座下钢板底面高程是：H1=20.957-0.7-5.2-0.02-0.27=14.767则h=14.767-14.757=0.01m 由计算可得h=1cm高度比较小可能会造成支座砂浆灌注不密实，所以在做垫控制一下垫石顶面高程，一般要比设计高程低2~3cm以便支座砂浆灌注方便，支座砂浆的配比，支座砂浆：水=1:0.15。同时要注意的是垫石顶面地脚螺栓孔位要准确不能偏位太大，不然会出现支座安装不到位或地脚螺栓紧贴孔壁，则支座砂浆不能完全包围地脚螺栓影响支座受力。(参照下图）