摘要 先简支后连续预应力梁桥施工可有效地避免现浇法施工的诸多难题，在高速公路桥梁中应用具有明显优势。依托湖南省某高速公路大桥项目，采用先简支后连续预应力的桥梁设计和施工方案，设计时选取合理的计算参数和荷载，对施工阶段和运营阶段的纵向平面静力分析计算，研究了先简支后连续预应力的桥梁施工技术要点。结果表明，提出的设计方法和施工控制要点为大桥的顺利完工提供了有效保障。研究成果可应用于高速公路桥梁的设计和施工。

关键词 公路大桥;先简支后连续;预应力梁桥

中图分类号 U445.4文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）11-0112-03

引言

在高速公路桥梁工程中，由于荷载和结构自重大，因此桥梁的刚度和整体性能都要求高，一般采用预应力连续梁桥的结构形式[1-2]。在跨越宽大河谷和软土、湿陷性黄土地基条件下，采用现浇方式施工上部结构，须对地基进行加固，施工时间较长，因此采用先简支后连续的施工方案。通过在工厂预制构件，运输至现场后整体吊装，形成简支梁，然后采用体系转换将各个简支梁固结形成多跨连续的梁桥[3]。这种施工方法明显的优点是减少了场地支架架设以及现场张拉施工设备，同时在结构体系上，简支阶段桥墩结构不均匀沉降、混凝土收缩徐变等对梁的变形和次应力不受影响，而在连续梁阶段，将支座处的简支边界转换为固结边界，大大降低了支座的负弯矩，提高了梁桥的承载力，控制了结构的弯矩分布[4]。

1 工程概况

湖南省新建某高速公路大桥全长1 074.78 m。桥梁布置一联6×32 m连续预应力梁，基础桩281根，承台32个，墩身31个，最高墩19 m，最长桩基49 m，是全线重难点控制工程之一，如图1所示。场区地基为松软土层，原设计采用支架现浇施工，需要进行地基处理，还需采购大量周转材料，存在制约因素多、施工周期长、周转材料投入大等不利因素。采用工厂预制，先简支后连续的设计和施工方案，避免了施工现浇支架搭设困难的问题，充分利用了预应力连续梁结构良好的连续性能和受力体系，减少梁桥的中间弯矩，减少了桥面伸缩缝，有效保障了行车的平顺性。

2 先简支后连续预应力道岔梁设计

主梁设计采用的混凝土等级为C55混凝土，由公路桥涵设计规范可知，其容重值取为26.5 kN/m3，在受力计算中的弹性模量值取为3.60×104 MPa;对于预应力钢束在施工过程中受到的摩阻力作用，取摩阻系数为μ=0.23，此外，预应力管道的偏差也会导致预应力钢束应力集中，取其偏差系数为k=0.002 5[5]。

桥梁结构的恒载主要由四部分组成，主要为结构的重力、预应力钢筋或者预应力钢筋束的预应力、由于预应力作用导致混凝土收缩徐变产生的作用力、桥梁基础不均匀沉降产生的永久荷载。对于附属设施的荷载，其大小可以按每延米进行取值，取值范围160～204 kN/m;设计活载为公路-I级活载，并考虑一定的汽车冲击荷载。

在温度应力上，考虑桥梁结构的升降温均为25 ℃，并参考公路桥涵设计相关规范规程进行温度应力计算。桥梁结构在受到温度作用后，其热胀冷缩是不均匀的，其中桥梁顶板对温差的响应最大，因此可以考虑顶板在热照温差的基础上，升高温度5 ℃，计算温度应力时，混凝土的膨胀系数取为1×10-5。

桥梁基础的不均匀沉降也会产生附加应力永久作用于上部结构，计算时需要考虑最不利作用下，桥梁相邻基础5 mm的沉降差产生的附加应力;在施工过程中，上部恒载与活动支座相互作用产生摩阻力，其大小为上部荷载乘以摩阻力系数，摩阻力系数取为0.05。

桥梁运营階段主梁的应力计算结果如表1所示。

为检算桥梁跨度对弯矩和位移的影响，分别采用美国AASHTO LRFD（以下简称为AASHTO规范）、英国BS5400—2（以下简称为BS规范）、欧洲BS EN 1991—2（以下简称为EN 规范）与中国规范D60 JTG—2015（以下简称D60—2015规范）和D60 JTG—2004规范（以下简称D60—2004规范）的要求对桥梁弯矩和位移进行计算，计算结果如图2所示。

（a）正弯矩

（b）负弯矩

（c）位移

由图2可知，按各规范规定计算的5种不同跨径的桥梁结构上，弯矩随着桥型的变化规律趋于一致，在正弯矩效应方面，BS规范计算结果比D60—2015规范大25%～45%，EN规范计算结果比D60—2015规范计算结果大23%～37%;AASHTO规范略小于D60—2015规范，且随着跨径的增大这一差距减小。而在负弯矩效应对比上，我国D60规范在四部规范中所处水平最低，其中在40 m跨径上EN规范比D60—2015规范大45%。在位移上，AASHTO规范得到的设计汽车荷载产生的效应最小，EN规范得到的设计汽车荷载产生的效应最大，D60—2015规范处于中间水平。

3 先简支后连续预应力道岔梁施工

3.1 施工工艺

首先，施工桩基础、承台，施工墩身至墩顶，施工桥台至顶帽顶面（桥台背墙暂不施工），如图3（a）所示。

其次，施工箱梁的制作在附近的预制梁厂完成，为了保证运输过程中安全，预制梁的混凝土力学强度应该满足95%的设计强度值，同时其弹性模量应全部养护完成，张拉所有F1-F8腹板束。将梁运输至桥梁位置，逐孔架设箱梁预制段，使得各孔梁呈简支状态，如图3（b）所示。

第三，按图3（c）中所示步骤，分别施工墩顶连续箱梁的后浇筑段，完成体系转换[6]。

3.2 先简支后连续预应力道岔梁施工技术要点

架设梁体在制梁厂预制，运至现场架设。由于边跨与中跨的锯齿块位置不对称于各跨中心，因此，架设前应对各跨梁进行编号，确定架设顺序。3C5515BF-98E4-4E44-9906-65AAE18D662F

为了保证预应力橡胶抽拔棒的线形，在桥梁结构钢筋绑扎施工中，出现钢筋与其交叉冲突现象，则优先保证橡胶抽拔棒的安装位置，将钢筋进行适当的位置偏移或者将其一定程度的弯折。对于保护层厚度的设置，主梁顶板结构的保护层厚度为30 mm，桥梁腹板和底板的保护层厚度为35 mm，钢筋的弯折端均不能侵入钢筋保护层厚度范围内。为保证主梁的使用寿命，采用的混凝土垫块应该与主梁结构的混凝土等级一致。为加强预留孔位置的强度，以及避免应力集中，在孔周围设置环状钢筋进行加固。

公路桥梁的结构一般体积较大，消耗混凝土量较大，为保证梁结构的成型整体完整，浇筑过程中应该采用泵送设备进行浇筑，浇筑保持连续无间断，实现一次成型。此外，为保证大体积混凝土澆筑的密实，在灌注时间小于6 h以内，混凝土完成初凝前，用插入式振捣器对混凝土进行捣鼓密实，条件容许应附以侧振。为加强后灌混凝土与已硬化梁体的均匀连续和共同受力，后期灌注前应将新旧接触表面凿毛，湿润。

4 结论

先简支后连续预应力梁桥在公路桥梁中应用广泛，其具有工厂化预制、良好的结构性能以及避免现浇等优点，但在施工工序以及施工专业技术上要求较高。依托湖南省某新建高速公路大桥项目，对先简支后连续预应力的桥梁设计过程和施工技术进行研究，对纵向平面静力分析各项指标进行验算，采用国内外5种不同规范对不同桥跨的主梁弯矩与位移响应进行计算，在研究施工工艺的基础上，提出了操作性强的施工控制要点。研究成果为高速公路大桥的顺利成桥提供了保障。

参考文献

[1]寇延春， 王德志， 蒋啟明. 先简支后连续结构在高速铁路渡线区桥梁的应用[J]. 铁道标准设计， 2021（11）： 185-189.

[2]刘政伟， 夏齐勇， 邹黎琼， 等. 先简支后连续变截面预制小箱梁设计[J]. 中外公路， 2020（4）： 147-150.

[3]许智强， 邹建波， 纪云涛， 等. 先简支后结构连续梁桥现场静载试验与评估[J]. 铁道建筑， 2018（5）： 9-12.

[4]江大全， 朱宝君， 张苗， 等. 简支转连续桥梁结构施工控制技术[J]. 施工技术， 2017（S1）： 106-109.

[5]孙永新， 蔺鹏臻. 考虑剪力滞效应的先简支后连续箱梁徐变效应分析[J]. 应用数学和力学， 2015（8）： 855-864.

[6]方淑君， 余豪. 短线法简支转连续刚构桥合龙方案比选[J]. 桥梁建设， 2016（6）： 106-111.

收稿日期：2022-04-11

作者简介：潘朝晖（1972—），男，本科，从事公路桥梁与隧道施工工作。3C5515BF-98E4-4E44-9906-65AAE18D662F