先简支后连续结构桥中湿接缝施工顺序的探讨
刘晓舟
摘 要 以先简支后连续结构桥为研究对象，结合工程实例，在不同的梁端
湿接头形成及预应力张拉顺序下，对结构的受力进行对比分析，为该类的桥梁设计提供参考。
关键词 连续梁 施工工序 先简支后连续
随着我国交通事业的发展，先简支后连续结构桥由于施工快、行车平顺、后期养护少等优点在公路建设中得到广泛应用。采用先简支后连续结构桥梁的设计，可减少桥梁接缝，大大提高行车舒适度；从施工方法上，下部构造与主梁预制同步进行，主梁质量有保证，且施工工期短。
以笔者参与的某项高速公路设计中，其桥梁里程长达二十余公里，主要采用20m板、30m梁、40m梁、50m梁，均采用先简支后连续结构体系。本文以50m梁为例，对该体系的中梁端湿接头施工顺序对结构的影响进行分析。
1、结构的形成方式
如图1所示，结构分为预制T梁、横向湿接缝、整体化桥面板、桥面铺装、护栏。其施工顺序为：
①、预制主梁，张拉预应力钢束，吊装预制梁，并及时安装临时支座。
②、安装墩顶现浇连续段的模板，浇筑梁端湿（现浇连续段）及墩顶负弯矩区桥面板混凝土。
③、张拉桥面负弯矩区钢束；然后安装永久支座，拆除临时支座，形成结构连续体系。
④、浇筑剩余桥面板部分的混凝土。
⑤、安装护栏、桥面铺装等二期恒载附属工程。
2、结构的力学特点
结构的受力分两个阶段，即主梁计算按组合截面分阶段考虑。①整体化桥面现浇层未达到设计强度前，按预制梁独自承受主梁内力计算，此阶段为简支阶段；②在桥面系、汽车等荷载作用下（成桥运营状态）按预制梁、湿接缝及整体化现浇桥面层共同承受主梁内力计算，此阶段为连续阶段，结构变成了超静定结构。
在此两种体系的转化
图1
过程中，结构的内力在不断地变化，导致整个结构的内力重分布。
3、先简支后连续湿接头施工顺序分析
先简支后连续结构桥梁，依靠梁端湿接头形成的现浇连续段和整
体化层设臵的预应力钢束来实现体系转换。整体化层设臵的预应力钢束保证永久支座顶板产生一定的压应力储备，以抵抗二期恒载和活载产生的拉应力，避免支座顶板的开裂。
如果设计要求一次完成体系转换，但施工技术及管理无法达到。因此，各支点处的梁端湿接头及相应整体化层的预应力钢束的施工必然存在一定的先后顺序。
以下以5孔50m T梁构成的一联桥跨为例，如图2所示。 由于横向有5片 T梁，分为边 T
图2
梁和中 T
梁，两者荷载横向分配系数不同。按荷载横向分配系数，将二期恒载及活载分配给5片 T梁。选取一片中 T梁作为分析对象，这样将空间问题简化为平面杆系问题。
T梁按部分预应力混凝土A类构件设计，边跨T梁腹板采用4束共48股钢索，中跨T梁腹板采用4束共42股钢索，中支点处整体化层均采用5束共25股钢索。
本例采用桥梁博士(V3.0)结构分析软件，相关参数及荷载均符合现行规范。考虑到结构均处于弹性工作阶段，分析在下列几种工序情况下，5个跨中截面下缘应力和4个中支点截面上缘应力的分布情况。
① 各现浇连续段同时施工，并同时张拉，体系转换一次完成。此为理想状况，在此作为分析对比。
② 从一端至另一端施工，每次浇筑一个湿接头，逐孔完成体系转换（1→2→3→4）。
③ 从两端至中间施工，每次两端各浇筑一个湿接头，对称完成体系转换（1、4→2、3）。
④ 从中间至另两端施工，每次两端各浇筑一个湿接头，对称完成体系转换（2、3→1、4）。
⑤ 两端交替施工，每次浇筑一个湿接头，逐孔完成体系转换（1→4→2→3）。
4、计算结果分析
4.1、成桥阶段计算结构分析
表1中数据为结构最终成形，二期恒载完成后的计算结果。
成桥阶段跨中及中支点应力值（单位：MPa，以压应力为正） 表1
5个跨中截面下缘应力 工序1 5.00 6.13 6.46 6.11 5.11 4个中支点截面上缘应力 1.04 1.66 1.68 1.02 工序2 4.75 5.77 5.47 5.62 4.79 1.07 1.51 1.95 1.60 工序3 4.80 5.86 5.65 5.88 4.91 1.49 1.81 1.79 1.46 工序4 5.04 5.96 5.52 5.66 4.63 1.32 1.88 1.78 1.74 工序5 4.74 5.79 5.53 5.81 4.94 1.53 1.79 1.92 1.42 从表中数据可以看出，对跨中同一位臵在不同的施工工序下，其最大应力差占平均值的3%~6%，差值小且较为平均。由此说明，不同的施工工序对跨中的应力影响甚小，可以不加考虑。
相反的，不同的工序对中支点处的应力影响较大。应力差值变化较大，其值从0.17~0.36MPa，其最大应力差占平均值的9%~26%。第一、四中支点出现的差值较大，而第二、三中支点出现的差值相对较小。最小及最大压应力储备出现在工序2，而采用对称施工的工序3、工序4则分布较为均匀，工序5介于两者之间。 4.2、运营阶段计算结构分析
表2中数据为结构建成并投入运营后的计算结果，此阶段荷载组合：恒载+汽车荷载+支座沉降+桥面梯度升降温，按最不利情况下取值。
运营阶段跨中及中支点应力值（单位：MPa, 以压应力为正） 表2 5个跨中截面下缘最大拉应力 4个中支点截面上缘最大拉应力 工序1 -0.46 0.45 0.33 0.44 -0.46 -0.88 -0.66 -0.66 -0.86 工序2 -1.08 0.31 0.26 0.2 -1.02 -1.15 -0.69 -0.55 -0.79 工序3 -1.02 0.35 0.31 0.23 -0.9 -1.18 -0.66 -0.71 -0.93 工序4 -1.03 0.35 0.26 0.19 -1.09 -1.35 -0.59 -0.72 -0.82 工序5 -1.09 0.34 0.27 0.21 -0.86 -1.14 -0.55 -0.58 -0.97 与成桥阶段相比，运营阶段对跨中同一位臵在不同的施工工序下，其规律类似，其最大应力差相对增大，占平均值的4%~18%。同样，可以不考虑不同的施工工序对跨中的应力的影响。
对于中支点处，在最不利的荷载组合时，其截面上缘最大拉应力在不同的工序下差异较大，差值占平均值的17%~27%。最大拉应力出现在工序4，而最小拉应力出现在工序2、工序5，工序3则分布较为均匀。尽管存在着差异，计算结果表明，构件的应力分布依然满足规范的要求。
5、结论
对先简支后连续结构桥，不同的梁端湿接头形成及预应力张拉顺序对中支点处的应力分布存在较大的影响。对跨中处则影响较小，可以不加考虑。
在本文所列的五种施工工序中，采用对称施工的工序3、工序4，支点处的应力分布均未出现较明显的差异，且表现对称。与工序2、工序5相比，前后者的差别也很小，考虑到实际操作及计算误差的产生，这种误差是可以忽略的。
进入后期运营阶段，由施工工序不同在个截面产生的应力差并未出现明显变化，说明在成桥阶段产生的差异对后期并无影响，即工序不同对运营阶段影响甚微。因此，可以选择施工顺序简单方便、工期短、易于操作管理的方式进行。
[参考文献]
[1] 中华人民共和国行业标准. 公路桥涵设计通用规范.北京：人民交通出版社，2004.
[2] 中华人民共和国行业标准. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范. 北京：人民交通出版社，2004.
[3] 邵旭东. 桥梁工程. 北京：人民交通出版社，1993.
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