預應力混凝土連續梁懸拼365JT施工365JT技術
摘要：結合工程實際介紹大跨度預應力混凝土連續梁懸拼施工的優點，對線形控制、剪力腱的365JT設計、匹配面處理、壓漿質量要求等問題進行了探討。
關鍵詞：鐵路橋 預應力混凝土梁 連續梁 懸拼
1 引言 近年來，連續結構體系梁已成為預應力混凝土橋的主要橋型之一。連續梁或剛構主要采用懸臂施工法，其中懸臂澆筑(簡稱懸澆)是連續結構早期的施工方法，至今仍應用廣泛；后來發展的懸臂拼裝法(簡稱懸拼)逐漸被人們認可。石(門)長(沙)鐵路長沙湘江特大橋的設計與施工，是我國大跨度預應力混凝土橋梁懸拼的一次成功嘗試。 石長鐵路長沙湘江特大橋位于湖南省望城縣，全橋長2 475 m，主橋為9跨1聯的單箱單室直腹板變截面三向預應力混凝土連續梁，跨徑61.65 m+7×96 m+61.65 m，居全國同類鐵路橋梁之首，主橋共有8個T構，2個邊跨段，9個合龍段。每個T構分為23個節段塊(含1個0#塊)。0#塊長6.0 m(含兩側各0.15 m濕接頭)，于墩頂現澆；1#～10#塊長4.0 m，11#塊長3.7 m，合龍段長2.6 m。1#～11#塊都是利用我國自行研究、設計和制造的第一臺96 m大跨度造橋機來懸拼的。實踐表明，懸拼具有以下優越性： (1)進度快。傳統的懸澆法灌注1節段梁周期在天氣好時也需要1星期左右；而采用懸拼法，節段預制可與下部結構同時施工，且拼裝速度快。本橋在正常情況下，2天可拼6個節段。 (2)制梁條件好，混凝土質量高。懸拼法將大跨度梁化整為零，在地面制造，制梁條件好，操作方便、安全，便于控制施工質量。 (3)收縮、徐變量少。混凝土收縮與徐變是它作為粘滯體的2種與時間有關的變形性質。采用懸拼法，可增大加載齡期，減少徐變，減少混凝土收縮的影響。如預制的節段養護3個月，其收縮影響可減少50%以上，徐變特性系數φt可以減少60%以上。 (4)線形好。節段預制采用長線法，長線法是在按梁底曲線制作的固定底模上分段澆筑混凝土的方法，能保證梁底線形。 (5)懸拼前可知道混凝土28 d強度。懸臂澆筑的混凝土有時會因達不到強度而造成事故，處理起來較麻煩，必要時須炸掉重來。這在工程實踐中是發生過的，影響了工期，損失較大。采用懸拼法，節段梁在地面有足夠的時間，可以想辦法彌補工程施工中的不足。 (6)適合多跨梁施工。當橋梁跨度越大，橋跨越多，則越能體現懸拼法的優越性，也就越經濟。 后張法預應力懸拼體系使大跨度預應力混凝土箱形截面梁的施工技術提高了一個新的水平，但有些問題還值得研究與實踐。
2 線形控制 懸拼的各梁段連接后梁頂或梁底中心的連線稱為梁頂或梁底的線形，相關的預拱度計算和施工控制測量工作即稱為線形控制。橋梁的線形不順，首先有損外觀；如線形控制不嚴，合龍段有不允許的高差，將影響穿束工作，且增大鋼束張拉阻力；橋中線誤差，將增大梁的扭矩。對于鐵路橋來說，線形控制比公路橋更顯得重要，原因是鐵路軌底標高已定，梁高程誤差只有靠道碴厚度來調整。橋的跨度越大，線形控制的重要性就越趨突出。 要控制好線形，應該把握以下環節： (1)節段預制 當采用長線法預制節段時，臺座可按半個“T”或整個“T”制作。臺座的基礎須按一定的允許承載力設計，避免制梁時臺座的沉降影響預制線形。臺座的底模標高應是可調的，以便制梁時進行必要的高程(梁底線形)調整。應對臺座標高進行精確測量。 (2)正確計算線形高程 根據設計圖、施工組織設計及預制線形，可以得到預計的各種計算參數值，并提前進行預拱度及撓度的理論計算，得到各節段塊制造與施工安裝高程。 節段預制完以后，需稱重，比較實際重量與設計重量，確定梁體自重誤差對懸拼線形的影響。在計算T構的標高時，要注意連續梁一般是逐孔逐跨推進式施工，在確定T構的施工安裝高程前，須考慮前一T構的標高，因其標高會受到相鄰T構張拉合龍跨底板束等的影響。如圖1所示，張拉底板束Ny時，懸臂前端標高會減少Δh。
圖1 張拉底板束對懸臂前端標高的影響 (3)正確測量，總結規律 在每一節段梁定位前后都要對線形(高程、中線)等進行精確測量，及時匯集監控數據并進行分析，總結規律，為下一T構懸拼控制提供參數，調整下一T構的控制高程。 測量最好定時進行(以早晨為好)，以減少溫度影響。因為箱梁受日照影響，沿梁高或上、下游的溫度梯度是非線性的，若不定時、適時測量，如測量時的溫差太大，會引起懸臂的溫差變形，測量數據可能會對施工產生誤導作用。 (4)控制1#塊線形 懸拼法施工的0#塊一般是在墩頂灌注。1#塊以后的節段是在地面上用長線法預制。1#塊位于懸臂的根部，其它塊在其延長線上，它的安裝精度對以后的懸拼線形影響極大。0#塊與1#塊之間采用濕接頭是十分必要的，有利于精確控制1#塊的線形。安裝中主要通過調整1#塊的安裝線形進行線形的調整，必須嚴格控制其高程、中線的位置，盡量減少懸拼時的糾偏工作。 (5)線形調整 由于各種原因，實際線形總是偏離設計線形，要求安裝時隨時調整。調整分2種：一是根據已安裝T構實測資料，修正1#塊的安裝高程；另一種是1#塊以后的糾偏。糾偏工作必須及時進行，因為對采用長線法預制的拼裝塊只能作微量糾偏，且若不及時糾偏，線形誤差會越來越大，造成糾偏困難，且不易保證接合面的質量。糾偏可采用以下措施： ①墊銅片或石棉網。使節段塊向有利方向偏轉。石棉網經環氧樹脂凈漿浸透，以便粘貼。寬度在10 cm左右，以控制最大預留縫的膠量和厚度的均勻性；厚度可根據計算求得，一次調整石棉網厚度不宜大于5 mm。 ②利用臨時張拉束。臨時張拉可采取張拉一部分力筋，或在箱梁內壁設置臨時張拉齒塊，如圖2所示。在各臨時張拉束上施加不同的力，擠出匹配面上多余的環氧樹脂膠泥，也可以達到糾偏的目的。實踐證明，其操作相對方便，效果也較明顯。
圖2 箱梁內壁臨時張拉齒塊示意 糾偏時，一次不宜太多，不僅要注意安裝塊的中心線與高程，更要注意其傾斜度，使糾偏工作順利進行，避免反復糾偏，以確保合龍段的中心線與高程的精確性。
3 剪力腱的設計 剪力腱也稱剪力槽，設在箱梁底板、腹板和頂板端部，其作用主要有以下2方面： (1)傳遞剪力。節段塊的剪力傳遞，主要靠摩阻力，部分靠剪力腱。腹板剪力腱主要是抵消豎向剪力；頂板剪力腱主要完成頂板橫向力的傳遞。當橋面較寬、翼板懸臂較長時，懸臂部分也須設置。 (2)施工定位。節段塊端部匹配面上設置剪力腱，懸拼時能起到很好的定位作用，便于懸拼施工。 因此，懸拼施工的橋梁，剪力腱不可不設，也不是越多越好，多了將給制造、安裝帶來不便。要綜合多方面的因素，合理設置剪力腱。例如根據連續梁在懸拼施工過程中及成橋后的受力特點可知：在靠近支點處豎向剪力較大，向跨中逐漸減小，最后幾乎為零，可酌情減少腹板剪力腱。4 匹配面的處理 對于預應力結構來講，如預應力筋遭到銹蝕是危險的，80年代英國個別預應力梁橋曾出現過嚴重的問題，甚至造成橋梁倒塌，使人們對倍受歡迎的后張法預應力表示懷疑，英國運輸部曾于1992年暫停新建該種結構。 為推廣采用懸拼后張法預應力混凝土橋，須解決好幾個關鍵問題，防止力筋的銹蝕： (1)匹配面的粘結劑 目前，較好的粘結劑是采用環氧樹脂加水泥作填料來配制。資料表明，其實用性能良好，可根據溫度情況采用不同的配方，能較好的滿足力學性能和工藝方面的要求。 因設置了剪力腱，匹配面凹凸不平，如圖3所示，豎直膠接縫厚度δs與斜面厚度δx不等，δ
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x=δs.cosα，給涂膠工作帶來不便。要保證涂膠既薄又均勻，且臨時張拉后膠接縫厚度最好不超過1 mm。
圖3 匹配面膠接面示意 后張法縱向力筋孔多采用埋置式制作，即在構件內設定的鋼筋位置預埋波紋管道，便于以后穿束張拉。頂板束通常是通長束，越靠近支點的節段塊，其頂板束越多。因此在膠拼時需要妥善處理孔口。可粘貼一塊厚約10 mm的經環氧樹脂浸泡過的海綿墊圈，效果較好，可防止壓漿時漏漿及匹配面處串孔、堵孔等現象，影響以后穿束。 (2)匹配面的錨頭封端處理 封錨端實際上是一個槽口，因錨頭和錨墊板有一定的厚度以及鋼束割斷后有預留長度，故該槽口需保證一定深度。對匹配面來講，可以說是一個削弱。處理不好，錨頭封端處可能成為匹配面上最薄弱的環節。 如圖4所示，一方面，由于力筋張拉后，節段混凝土局部承壓相當大，錨頭混凝土會產生徐變；另一方面，封端用的混凝土會產生收縮。這將會造成匹配面不密貼，甚至會出現裂縫，根本就不存在預應力了。故較早進行錨頭封端可使該處受到一定的預壓力，比較有利，這就需要根據現場實際情況確定合理的錨頭封端時間，既不影響工程進度，又能保證該處質量，防止開裂。另外，為了較好地避免該處局部開裂，封端混凝土中適當加一些微膨脹劑。
圖4 封錨端示意
5 壓漿 管道壓漿的目的是為了保證預應力筋不受腐蝕。目前的工藝是先用高壓水檢查管道的暢通、匹配面的密貼情況以及封端情況后再進行正式壓漿，直到出漿口出濃漿。封閉出漿口持壓幾min，以保證水泥漿盡量充滿管道。 壓漿是在局部封錨后進行的，尚未進行封端，封錨水泥砂漿極易收縮開裂，造成壓漿時漏漿，直接影響持壓效果；且水泥漿在管道內會產生收縮，使壓漿質量難以控制。故除了保證封端質量外，若在水泥漿中加入適量微膨脹劑，選取合適的配合比，則既能使壓漿工作能順利進行，又能使凝固后的水泥漿盡量充滿管道，盡可能地排出管道內的水和空氣，避免力筋受蝕。 值得提出的是，在正式壓漿前，必須檢查管道暢通及滲漏情況，在壓漿時，若從一端壓不通，須及時處理，不得從另一端補壓了事。
6 部分預應力 采用懸拼施工，節段塊匹配面沒有普通鋼筋通過，粘結劑粘結強度不能保證等同于整體混凝土抗拉強度。若采用部分預應力，結構受荷載作用后，下翼緣會出現拉應力，可能引起膠接面的開裂，使力筋受蝕。在沒有可靠構造、施工措施前，作者以為部分預應力混凝土梁不能采用懸拼施工。并建議在最不利荷載組合作用下，梁的各個截面混凝土有不小于0.5 MPa的壓應力作為儲備。
7 結語 大跨度預應力混凝土連續梁的懸臂拼裝施工，使連續梁這種古老的結構體系有了更為廣闊的發展前景；同時，采用造橋機懸拼施工，加快了我國修建標準化大跨度預應力混凝土橋梁的進程。如何更加完善設計細節，提高施工管理水平，防止力筋受蝕，增強橋梁耐久性能，成為橋梁建設者們新的課題。
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