预应力混凝土连续钢构桥梁发展及施工质量控制分析

[摘 要]预应力混凝土连续刚构桥适用跨径范围宽，是一种经济合理的桥型，其设计理论明确，施工工艺成熟、安全，施工场地占用不大，运营期养护费用少。在连续刚构桥梁施工中，要合理选择施工方法，才能确保施工安全、经济，又能确保进度。本文主要介绍了预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制的有关内容及其发展前景。

[关键词]预应力 焊缝焊接 质量控制 监测监控

中图分类号：U448.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0133-01

1 前言

随着交通事业的发展，我国修建了大量跨越江河和线路的预应力混凝土梁桥。其中，预应力混凝土连续钢构由于具有结构受力合理、施工方便、行车平顺、维护费用低等优点而被广泛采用。目前，连续刚构桥的施工多采用悬臂平衡施工，施工初期结构的受力体系为T型刚构悬臂梁，合拢后形成连续刚构。悬臂施工的特点是：工序较简单，施工设备较少，多孔桥可以平行作业，施工速度快；悬臂施工使跨中正弯矩转移到支点负弯矩，大大提高了桥梁的跨越能力。但是施工和成桥各阶段的受力体系及所受荷载等都在不断变化，桥梁的应力和变形都比较复杂，加上施工时各种因素的干扰，可能导致合拢困难，使成桥线形和应力状态偏离设计要求，给施工安全、成桥线形、行车条件和经济等方面带来不利影响。为了保证施工质量，必须对桥梁施工的整个过程进行严格的控制。

2 预应力混凝土连续钢结构桥梁的定义与发展趋势

2.1 预应力混凝土连续钢构桥梁的定义

连续钢构桥梁综合了T型刚构桥和连续梁的受力特点， 将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结：连续刚构体系的梁部结构的受力性能连续梁类似；随着墩高的不断增加， 薄壁桥墩对上部梁体的嵌固作用愈来愈小，逐步蜕化为柔性墩的作用. 薄壁墩底部承受的弯矩以及梁体内的轴力随着墩高的增大而迅速减小。而在跨径大而墩高度小的连续刚构桥中， 随着体系温度的变化， 混凝土收缩等将在墩顶产生较大的水平位移， 为了减少由于水平位移在墩中产生的弯矩， 连续钢结构构桥梁常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。与传统的桥梁相比， 钢结构桥梁保持了连续梁的各个优点， 结构刚度增大， 变形减小， 动力性能提高， 主梁变形挠曲线趋于平缓， 对高速行车更加有利等；墩梁固接也减少了墩及基础的工程量， 节省了大型支座的昂贵费用：改善了结构在水平荷载（例如风荷载）作用下的受力性能。

2.2 预应力混凝土连续刚构桥梁的发展趋势

（l）采用梁体连续、梁墩固结方式， 提高了施工速度，同时也保持了连续梁无伸缩缝的优点，能够满足大跨度桥梁的手里要求。

（2）采用大吨位锚具等一系列技术措施使桥梁上部结构不断向轻型化发展， 从而减轻结构了桥体的自重，降低了工程造价，减少了材料用量。

（3）科学技术的发展，使预应力混凝土技术和钢结构得到了很大的进步，从而显著增大桥梁的跨径和安全系数。

3 预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制

3.1 材料控制

钢结构施工质量的控制最为主要和基础的即为材料的选取，材料在进场前必须要对出场合格证、质量保证书、批号、化学成分和力学性能进行逐项验收，并按国家有关标准的规定进行抽检，检验合格后的才能进场。具体来说，用作钢结构的钢必须符合下列要求：

（l）较高的抗拉强度和屈服点。抗拉强度直接反应钢材内部组织的优劣，同时较高的抗拉强度也可以增加结构的安全保障；而屈服点高，则能够减轻结构自重，达到节约钢材和降低造价的目的。

（2）较高的塑性和韧性。塑性和韧性好，结构在静荷载和动荷载作用下有足够的应变能力，既能通过较大的塑性变形调整局部应力，又可减轻结构脆性破坏的倾向，而且还具有较好的抵抗重复荷载作用的能力

（3）较好的工艺性能。 较好的工艺性能不但使结构钢材易于加工成各种形式的结构，而且不致因加工而对结构的塑性、强度、韧性等造成较大的不利影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温，高温和腐蚀性环境的能力。

3.2 预应力体系施工控制

在预应力体系施工过程中，必须满足如下的要求：1）待混凝土强度能够满足设计要求且混凝土龄期大于7d后，才能对钢束进行张拉。张拉钢束时应控制好伸长量和张拉力。2）精轧螺纹钢筋和预应力钢束张拉完成后，不能碰撞钢束（筋）和锚头，精轧螺纹钢筋和钢绞线多出的长度应用砂轮切割机切除，严禁使用烧焊切除。3）必须进行现场张拉工艺试验，确定预应力钢束每次张拉吨位、张拉初应力、超张拉值及持荷时间等指标满足要求。4）对锚具的要求是，安全可靠、节约钢材、使用有效及制作简单同时必须经过质量检验合格后才能使用。5）预应力孔道的灌浆通常采用的是真空辅助压浆技术，严格控制饱满度，保证压浆达到饱满；同时应进行真空辅助压浆的工艺的试验，制定合理的工艺操作流程。6）对预应力钢束封锚前，锚头的槽孔应清理干净，涂抹好阻锈剂，同时采用低收缩性混凝土浇注密实。

3.3 混凝土施工控制

对于混凝土的配合比除应满足混凝土强度要求外，还要注重混凝土耐久性和徐变收缩性能。混凝土拌和工艺及配合比应根据现场实际情况及不同的施工季节进行现场试验确定。按设计值严格控制截面各部分尺寸，梁段的自重误差应在-3―+3%范围之内。悬臂节段和箱梁零号块混凝土尽量采取连续浇注。当遇到特殊情况时竖向可分次浇注，第一次浇注时的腹板高度须控制在0.3―0.6倍的腹板总高度内， 同时尽量避免将施工缝设在截面形心轴附近。为了避免新旧混凝土的收缩差异而致腹板出现裂缝，第二次浇注的间隔时间，应尽可能的控制在6d 内。应根据施工季节，制定夏季、冬季和雨季详细保温、养生、防裂措施。如果混凝土脱模后，必须采取有效的保湿养生措施，并且时间不少于7d 。

3.4 焊接焊缝控制

焊缝是钢结构最主要的连接形式，其优点是：构造简单，用料经济，不消弱截面，加工方便，连接的密实性好，结构刚度大，其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材料变脆；焊接残余应力和残余应变使受压构件承载力下降；局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体。针对焊缝的缺点，在焊缝焊接结束后必须及时检测，检测方法主要有外观检查和检测仪器检查，其中仪器检测分为磁粉探伤、超声波探伤和射线探伤。同时焊缝在检测过程中必须严格实行三级质量管理体系，通过检测确定是否符合质量要求，对于不满足的，必须返工。

3.5 加强施工监测监控

施工监测是桥梁施工控制最基本手段之一。监控实施阶段主要有主墩施工阶段、主梁=施工阶段、主梁悬臂施工阶段、合拢段施工阶段，二期恒载施工阶段。各阶段的工作主要包括：通过计算机和实测，提供箱梁各施工节段的立模标高；监测各种工况条件下各箱梁节段变形与挠度，并定期对主梁高程控制基准点进行复核；监测各种施工条件下混凝土箱梁控制截面上的应变；重点部位的裂缝观察。但因测量仪器本身、仪器安装、测量手段，数据记录等会存在一定的误差，所以结构监测也是存在一定的误差。为了减少误差，工程施工人员必须怀着高度负责的态度， 在整个施工过程中能够一丝不苟的进行施工监测工作，保证工程顺利的开展。

4 结语

由于传统桥梁存在着建设施工费时、费工，而且存在跨径小、行车能力差等等缺点，为了适应大跨径、非常见水深的重大桥梁工程， 传统桥梁必将逐渐被淘汰，而预应力混凝土连续钢构等新型结构体系的桥梁必将蓬勃发展，并不断完善施工控制技术。相信通过无数桥梁工程人才的创新和努力，我国的预应力混凝土连续钢构桥梁的建设必将取得更加令世界瞩目的成就。

参考文献

[l] 宋宁.高墩大跨混凝土连续刚构桥下挠与开裂成因分析及加固研究[D] .长安大学，2009，（05），15―17 .

[2] 鲁薇薇，宿巳光.轻骨料混凝土连续刚构局部受压性能分析田.重庆交通大学学报（自然科学）.2009，（02）：8―9.

[3] 周勇军，张岗，宋一凡.桥墩截面形式对弯连续刚构桥地展响应的影响团公路交通科技，2009，（02）.