探析刚构桥施工合龙技术中的合龙温度问题

摘要：施工合拢技术是大跨径连续刚构桥施工的关键技术，而合拢温度的选择对合拢是否成功及成桥后桥梁的受力性能有很大的影响，文章介绍了温度对箱梁的标高的影响及危害，提出了合拢温度的确定方法，探讨了非设计合拢温度下的应对措施。

关键词：合拢温度；悬臂梁；合拢段

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

合拢是大跨径连续刚构桥施工的关键,温度的变化对合拢段质量乃至整个桥梁体系受力有很大影响[1]。如果合拢时温度较高,会导致合拢段刚浇筑的混凝土在硬化过程中会收缩,同时合拢口两端梁体也会随着温度的降低而产生收缩,这样合拢段与两端梁体的连接就会出现问题,在连接处可能会产生裂缝；如果合拢时温度较低,则随着温度的上升,合拢段两端梁体伸长,使合拢段过早产生压力,而新浇筑的混凝土的强度此时还不满足要求,混凝土内部构造会因为过早承受压力而产生破坏,使混凝土的强度会受到影响。因此,为保证合拢段的施工质量以及合拢后桥梁线形和应力能达到设计要求,必须选择合适的合拢温度。

1 温度荷载的介绍

混凝土结构的性能对温度的不同和变化非常敏感,温度变化对空气中结构物的影响通常包括三类:年温差影响、日照温差影响和骤降温度的影响,这三类温度荷载的特点见下表1。

表1各种温度荷载特点

2 温度对长悬臂箱梁标高的影响及危害

大跨度连续刚构桥在太阳照射下,箱梁的在顶面和箱梁底面形成温差,箱梁顶面温度高,混凝土膨胀,而底面温度低,混凝土收缩,这使的长悬臂箱梁有向下挠曲变形的趋势；在傍晚后,箱梁顶面散热快,温度下降较快,而箱梁内由于空气不流通,散热慢,温度相对较高,从而形成箱室内外的温差,箱内温度高,混凝土膨胀,而箱外温度相对较低,混凝土收缩,又使得长悬臂箱梁有向上挠曲变形的趋势。由于温度变化对悬浇法施工的长悬臂箱梁标高的影响,带来了以下三个方面的危害[2]:

(l)影响主梁标高的测量放样。如果监控标高与浇注混凝土不在同一时间,则由于时间的推移和温度的变化,浇筑混凝土时的挂篮标高并不在原监控计算的标高上,这将导致施工时主梁标高的误差,极大地影响主梁的线形。

(2)影响挠度监测的准确度。由于温度变化使主梁产生了额外的挠度,使得实测挠度与监控计算挠度在不同工况下产生较大的差异,最终影响监控决策。

(3)给中跨和边跨的合拢带来困难。为避免新浇筑合拢段混凝土因温度变化承受较大外力作用,选择在温度变化较小的阴天浇筑混凝土是合理的选择。若在夏季施工,使得中跨和边跨的合拢时间不得不选择在深夜或凌晨；而在此时进行桥梁合拢,人力和物力的安排也是应该考虑的。

3 合拢温度的确定

连续刚构桥合拢时，梁体对温度变化的反应对合拢段质量乃至整个桥梁体系受力有很大影响。合拢温度过高或者过低都会使桥梁结构性能不能满足设计要求[3]。因此必须采取某些构造措施和施工措施，使合拢施工过程中，合拢段能传递各种因素引起的弯距、剪力、轴力等内力。

合拢段混凝土的浇筑首先要确定的是浇筑温度，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，混凝土结构一般按当地月平均最高和最低气温为年温度的变化幅度。外界气温一般取一月份的平均气温作为最低气温，取七月份的平均气温作为最高气温。

连续刚构桥的实际合拢温度就是指劲性骨架的焊接锁定温度。为了有利于结构的受力，减少年温差作用下的温度应力，使结构体系升温和降温的幅度相同，一般取最低气温和最高气温的平均值作为设计合拢温度。因此合拢温度的确定要根据不同地区的气温实际波动情况而变化，原则是合拢温度宜为年最高和最低温度的中间值，此时合拢温度应力最小。

实际桥梁建造中，合拢段混凝土的强度标号一般比悬浇段高一个等级，同时，选用微膨胀型，掺入减水剂，如有需要，还需加入适量缓凝剂。浇筑前应对接缝进行凿毛处理，浇筑中应遵循正确的灌注顺序(类似悬浇阶段)并捣实。如在低温下施工，应采取有效措施加强养护，保证混凝土在早期凝结过程中处于升温受压状态。

4 非设计温度下合拢的应对措施

预应力混凝土连续刚构桥当采用悬臂浇筑施工时, 常常因施工进度问题和当地的气候条件异常等,使得合拢温度在主梁合拢期间气温难以满足设计的要求。为保证合拢后桥梁满足设计的受力状态，对非设计温度下合拢的问题采取某些构造措施和施工措施。

受日照影响,箱梁温度场不是均匀分布的。就竖向断面而言,顶板顶面与底板底面温度差较大。早6时顶板顶底面温差为,而17时达到，因此对混凝土影响最大的是顶板温度场。用水喷洒顶板顶面是行之有效的措施。早8时至晚10时为合适的喷洒水时间,喷洒部位为T构悬臂部分及合拢段顶板,合拢第二批钢束张拉完毕时洒水结束。

当主梁合拢在非设计合拢温度下进行体系转换时,合拢时结构的内力修正可也以通过调整结构的变形来实现。设想主梁合拢是在设计合拢温度下进行而完成体系转换的, 当结构整体温度升高时, 主梁温度变化临界点两侧各墩顶中心及边跨支座将产生向温度变化临界点方向偏移的水平位移；相反,结构的整体温度下降时,各墩顶中心及边跨支座将产生向主梁温度变化临界点方向靠拢的水平位移。我们就可利用外力(千斤顶) 先使主梁产生一个由设计合拢温度偏离值而产生的变形后, 再进行合拢, 完成体系转换，其合拢口内顶推机构设置示意图如图1。在这种情况下在设计合拢温度下完成体系转换后的内力与变形也符合要求。

图1合拢口内顶推机构设置示意图

边、中跨合拢浇筑混凝土前顶撑先楔紧,之后张拉临时合拢束,每束张拉吨位为8OOkN,然后再浇筑混凝土,待混凝土达到90%设计强度后再拆除顶撑和其它约束,分批张拉顶、底板束,最后将临时合拢束补张拉到设计张拉值。

5 结语

综上，为避免上述各问题的发生，（1）合拢段施工时采取洒水处理、施加顶推力等施工措施，且应选在温差较小的夜间或凌晨浇筑合拢段混凝土。（2）桥梁设计时考虑了预设支座偏移措施，使得连续刚构桥主梁在非设计合拢温度下合拢具有设计温度下主梁合拢的受力特点，同时使得施工能按预定进度顺利进行。

参考文献：

[1] 王武勤.大跨度桥梁施工技术[M].北京：人民交通出版社,2007

[2] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社,2001

[3] 吴建中.多跨连续梁的合拢设计[J].桥梁建设,1999