谢华伟 雷叙渌

预应力混凝土连续刚构桥是一种墩梁固结的新型连续结构，既保持了连续梁无伸缩缝、行车顺畅的优点，又保持了刚构桥不设支座、施工方便的优点。其跨越能力大、整体性能强、受力合理、施工方便等诸多优点，使其越来越受到桥梁工程界的青睐[1]。

大跨预应力混凝土连续刚构桥属比较复杂的高次超静定结构体系，其内力和变形对温度的变化相当敏感，温度应力可以达到甚至超过活载应力，并且常常是预应力混凝土桥梁产生裂缝的主要原因[2]。许多大跨度预应力混凝土连续刚构桥广泛采用悬臂施工方法，在施工中必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化，给建桥工程中带来许多新的难题，对施工过程亦提出了更高更新的要求。因此，预应力混凝土连续刚构桥合龙段施工的温度应严格控制，避免因此而带来的结构开裂及结构次内力。

1 温度对结构影响的分析方法

尽管在设计时已经考虑到了施工中可能出现的情况，但是在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原设计不符。大跨度连续刚构桥的合龙是施工中极为重要的一个环节，如果不能控制好结构的合龙温度，便会影响到结构通车后的平整度、伸缩缝等装置的功能[3]。桥梁结构处于自然环境中，将受到温度作用的影响，例如，常年气温变化导致桥梁沿纵向均匀的位移，这种位移不产生结构内力，只有当结构的位移受到约束时才会引起温度次内力，这是温度作用的一种形式。计算桥梁结构因均匀温度作用引起外加变形或约束变形时，应以结构受到约束时的结构温度作为起点，计算结构最高和最低有效温度的作用效应，对结构的温度效应及使用可靠性进行综合研究，以便合理地进行公路桥梁结构设计，这对于桥梁结构的发展具有十分重要的理论和实际意义。

2 工程实例

某三跨连续刚构桥，跨径布置为56 m+100 m+56 m。上部结构采用C50混凝土，主梁采用单箱单室箱梁截面，梁宽12 m，墩顶处梁高6.8 m，合龙段梁高2.6 m。下部采用双薄壁空心墩，结构左墩墩高56 m，右墩墩高62 m，采用C40混凝土。

采用Midas有限元程序对该桥建立有限元模型，建模过程中精确模拟结构刚度、质量和边界条件，墩底采用固结形式，按照施工顺序分阶段建立桥梁计算模型，该桥的全桥有限元模型见图1。

该桥采用挂篮分段对称悬臂浇筑，边跨合龙段在钢管桩落地支架上浇筑，中跨合龙段在吊架上浇筑，该桥的设计合龙温度为(10±5)℃。在温度分析中以10℃作为基准温度，分别对结构采用整体升温20℃和整体降温20℃的工况进行温度应力分析计算，分析得到升温与降温工况下结构的位移响应如表1所示。

表1 温度变化引起的结构位移 cm

由表1中数据可见，在降温20℃工况下结构主梁末端将在顺桥向缩短，因其受到桥墩的约束，在主梁内将产生拉应力。相对的，在升温20℃工况下结构主梁末端在顺桥向则将伸长，而主梁则将产生拉应力。同时也可推断出，若合龙温度较高，则合龙段新浇筑的混凝土随温度降低将会产生收缩，同时，合龙口两端已浇筑的梁体也将会随温度的下降产生收缩，这样合龙段与两端已浇筑梁体容易产生裂缝，就不能确保合龙段与两端已浇梁体的整体连接性能。若合龙时温度较低，则随着温度的上升两端已浇筑的梁体则将伸长，使得合龙段过早参与受压，而新浇的合龙段混凝土在短时间内强度达不到设计要求，过早承压则会破坏混凝土的内部构造，影响桥梁结构的强度。

3 合龙时应采用的措施

1)高温合龙时的对策。由于桥梁的实际合龙温度与设计合龙温度不一致，存在合龙温差。对于高温合龙的情况，可采用消除墩顶水平位移的方法来控制[4]。首先要计算合龙端的顶推力，按成桥状态一个阶段来计算结构整体由实际合龙温度下降到设计合龙温度的工况，得到各墩顶的水平位移。根据所计算结果，在合龙段对梁体施加水平顶推力，使墩顶产生与合龙温差引起的水平位移值相等的反向位移，这样就能够消除因合龙温差引起的水平位移，同时也部分消除结构附加的温度应力。

2)低温合龙时的对策。对于低温合龙的情况，国内外对混凝土低温施工理论研究探索认为当环境温度降到4℃时，只要采用适当的施工方法，便可避免新浇筑混凝土的早期浸冻[5]。可采用调整配合比的方法，选择适当的水泥品种以提高混凝土的抗冻能力，或是尽量减小水灰比、增加水泥的用量，并掺用引气剂与早强剂。亦可采用蓄热法对原材料(水，砂，石)进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇筑以后仍然储备相当的热量，并加强对混凝土的保温，使新浇筑的混凝土有足够的强度来保证其抗冻能力。外部加热法适用于构件并不厚大的工程，通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土使其能够正常硬化。

4 结语

连续刚构桥采用悬臂浇筑施工，应选择合理的合龙温度进行主梁合龙，以完成体系转换，尽量避免由于温度变化引起结构过大的次内力，造成桥梁结构受损。在施工过程中，不但要保证合龙温度满足设计要求，而且要保证在合龙前后几小时内施工温度保持相对稳定。在无日照时梁体的内温度场分布均匀，两悬臂端不会因温差产生大的挠曲，桥梁合龙段施工宜选在此时进行，以使桥梁的最终线型达到设计和施工规范的要求。对于实际合龙温度与设计温度不同的情况，亦提出了相应的施工对策，保证桥梁结构的强度与线型。

[1] 马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2] 王吉英，于 勇.高墩连续刚构桥温度效应的探讨[J].中国市政工程，2004(5):51-55.

[3] 陈琼宇，张若松，邢维波.预应力混凝土连续刚构桥合龙段施工方法[J].四川建筑，2003，23(4):77-78.

[4] 殷灿彬，王解军，唐 灿.连续刚构桥高温合龙顶推力的计算方法研究[J].中南林业科技大学学报，2009，29(1):111-116.

[5] 王吉英，于 勇.高墩连续刚构桥温度效应的探讨[J].桥梁与结构，2004(5):51-54.