解超

（申成路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

近年來(lái)，橋梁工程連續(xù)鋼混組合梁的應(yīng)用越來(lái)越多，鋼混組合梁不僅具有良好的受力性能，而且發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)各自的施工性能、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。對(duì)于簡(jiǎn)支組合梁，混凝土橋面板受壓，下翼緣鋼結(jié)構(gòu)受拉，充分發(fā)揮了混凝土的抗壓性能和鋼結(jié)構(gòu)的抗拉性能。但連續(xù)組合梁在負(fù)彎矩區(qū)鋼結(jié)構(gòu)上翼緣和混凝土橋面板受拉，鋼結(jié)構(gòu)下翼緣鋼梁受壓，容易出現(xiàn)開(kāi)裂等病害。因此，對(duì)橋梁工程連續(xù)鋼混組合梁抗裂措施進(jìn)行分析具有重要的意義。

1 連續(xù)鋼混組合梁抗裂常見(jiàn)措施

連續(xù)組合梁，最難處理的是中支點(diǎn)上緣混凝土開(kāi)裂問(wèn)題，鋼梁和混凝土橋面板結(jié)合后，中支點(diǎn)根據(jù)鋼梁、混凝土橋面板的剛度進(jìn)行彎矩分配。橋面活載、外界溫度對(duì)中支點(diǎn)的負(fù)彎矩影響較小。要解決中支點(diǎn)橋面板開(kāi)裂問(wèn)題，主要應(yīng)減少中支點(diǎn)恒載負(fù)彎矩和增強(qiáng)中支點(diǎn)混凝土橋面板抗裂性能。目前，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)組合梁時(shí)常見(jiàn)抗裂措施主要有以下幾種。

1.1 先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工方法

采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工方法，先進(jìn)行鋼梁分段架設(shè)，鋼梁中支點(diǎn)段架設(shè)后先不與跨中段進(jìn)行焊接，使鋼梁處于分段簡(jiǎn)支狀態(tài)，澆筑跨中混凝土橋面板，再進(jìn)行鋼梁中支點(diǎn)段焊接，最后澆筑中支點(diǎn)處橋面板，從而減少一期恒載產(chǎn)生的中支點(diǎn)負(fù)彎矩。此方法需注意拆除鋼梁支架的順序，盡可能減少中支點(diǎn)處的負(fù)彎矩，同時(shí)設(shè)計(jì)人員需控制跨中正彎矩，以免正彎矩下緣鋼梁應(yīng)力過(guò)大或者上緣混凝土壓應(yīng)力超標(biāo)。此方法缺點(diǎn)在于：鋼梁現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大；設(shè)計(jì)人員需對(duì)鋼梁從簡(jiǎn)支到連續(xù)，考慮簡(jiǎn)支和連續(xù)兩種結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。

1.2 支點(diǎn)頂升法

鋼梁施工完成后，拆除支架，首先進(jìn)行中支點(diǎn)頂升，澆筑混凝土橋面板，然后進(jìn)行中支點(diǎn)回落。頂梁和落梁過(guò)程應(yīng)緩慢進(jìn)行，防止因千斤頂受力不均造成梁體側(cè)翻或損壞。對(duì)負(fù)彎矩區(qū)橋面板施加預(yù)壓力，從而抑制負(fù)彎矩區(qū)混凝土的開(kāi)裂。此方法應(yīng)用的同時(shí)，可以調(diào)整橋面板澆筑順序，澆筑混凝土橋面板時(shí)，可以先澆筑跨中段混凝土橋面板，再澆筑支點(diǎn)負(fù)彎矩混凝土橋面板。此方法缺點(diǎn)在于：受地形限制；需考慮臨時(shí)支撐的經(jīng)濟(jì)性；預(yù)壓力損失較大；跨徑較大時(shí)，頂升高度較高，施工單位需采取有效措施防止頂梁過(guò)程中邊墩支座與鋼梁出現(xiàn)脫空，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。

1.3 調(diào)整橋面板澆筑順序

鋼梁施工完成后，拆除支架，先澆筑跨中段混凝土橋面板，待其與鋼梁結(jié)合后，澆筑支點(diǎn)負(fù)彎矩混凝土橋面板，通過(guò)調(diào)整橋面板澆筑順序，減少中支點(diǎn)負(fù)彎矩，從而減小負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板的拉應(yīng)力。此方法可以同其他抗裂措施結(jié)合使用。此方法缺點(diǎn)在于：分段澆筑的施工工期較長(zhǎng)。

1.4 預(yù)加靜載法

鋼梁施工完成后，拆除支架，先澆筑受壓區(qū)混凝土，待其硬化后在受壓區(qū)混凝土上加靜載，再澆筑受拉區(qū)混凝土，硬化后除去預(yù)加靜載；對(duì)負(fù)彎矩區(qū)施加預(yù)壓力，抑制負(fù)彎矩區(qū)混凝土板開(kāi)裂。缺點(diǎn)：工作量大，施工不便。

1.5 加強(qiáng)配筋

在負(fù)彎矩區(qū)混凝土板中采用高配筋，可減少裂縫寬度，但其鋼筋用量大。

1.6 采用超高性能混凝土

負(fù)彎矩區(qū)混凝土板澆筑時(shí)采用超高性能混凝土能降低裂縫寬度，增加梁的承載力。缺點(diǎn)：超高韌性混凝土費(fèi)用較高；采用超高性能混凝土沒(méi)有改善負(fù)彎矩區(qū)混凝土板的受力，只是提高了混凝土板的材料性能。

1.7 對(duì)整體張拉高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力

施工順序?yàn)橄蠕摿?，后混凝土澆筑，后張拉預(yù)應(yīng)力，防止鋼筋銹蝕；提高開(kāi)裂彎矩，改善負(fù)彎矩區(qū)混凝土板受力。但是，由于鋼梁具有較大的剛度，相當(dāng)一部分的預(yù)應(yīng)力將由鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)，只有部分作為有效預(yù)應(yīng)力施加到橋面板中。而且隨著連續(xù)組合梁橋跨度的增加，鋼梁在結(jié)構(gòu)中所占的相對(duì)比例也越來(lái)越高，因此導(dǎo)致施加的預(yù)應(yīng)力逐漸降低。此外，由于混凝土收縮徐變效應(yīng)的影響，組合梁內(nèi)施加的預(yù)應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度的損失。該方法缺點(diǎn)為：預(yù)應(yīng)力管道構(gòu)造復(fù)雜，混凝土徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失較大，負(fù)彎矩區(qū)段混凝土翻修困難。

1.8 僅對(duì)混凝土板張拉預(yù)應(yīng)力

橋面板需設(shè)置剪力群釘槽，將混凝土板張拉完成后再通過(guò)剪力釘將橋面板與鋼梁錨固，有效提高開(kāi)裂彎矩，改善負(fù)彎矩區(qū)混凝土板受力。橋面板如果采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑，橋面板受混凝土收縮徐變、溫差效應(yīng)影響較大；如果采用預(yù)制橋面板，建議將混凝土板張拉完成放置3～6個(gè)月后與鋼梁錨固。

2 抗裂控制措施

2.1 工程概況

某在建橋梁為雙塔雙索面組合梁斜拉橋，跨徑組成為（52＋88＋320＋88＋52）m，邊中跨比0.44，為半漂浮體系。采用H形門(mén)式橋塔，塔高102.4m。該組合梁斜拉橋總體布置如圖1所示。主梁由縱梁、小縱梁、橫梁構(gòu)成梁格體系，縱梁中心距31.7m，橫梁間距4.0m，小縱梁間距7.55m。主梁上方搭設(shè)預(yù)制混凝土橋面板，并通過(guò)混凝土現(xiàn)澆濕接縫與22mm 圓柱頭焊釘結(jié)合，間距100～300mm。斜拉索間距為12m，在輔助墩間局部加密至7.1m。橋面板分塊預(yù)制，厚270mm，板間采用現(xiàn)澆濕接縫連接，主梁預(yù)制橋面板采用聚丙烯纖維摻量為0.9kg/m3的C60 混凝土，現(xiàn)澆濕接縫采用C60混凝土。

圖1 組合梁斜拉橋總體布置

該橋梁工程連續(xù)鋼混組合梁抗裂措施的實(shí)施過(guò)程中，需要確定合理的整體施工方案，充分考慮鋼橫梁與縱梁處濕接縫施工方案的影響，做好橋面板施工，控制好豎向臨時(shí)約束，才能有效提高抗裂措施的效果。

2.2 確定合理的施工方案

對(duì)于跨徑30～50m 的小跨徑連續(xù)組合梁，一般采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)、支點(diǎn)頂升法、調(diào)整橋面板澆筑順序、預(yù)加靜載法、加強(qiáng)配筋等措施可以較好地解決負(fù)彎矩區(qū)抗裂問(wèn)題，且?guī)追N抗裂措施可以組合使用，能更加有效地解決小跨度連續(xù)組合梁負(fù)彎矩開(kāi)裂問(wèn)題。

對(duì)于跨徑50～120m 的連續(xù)組合梁，建議采用僅對(duì)混凝土板張拉預(yù)應(yīng)力的方法來(lái)解決開(kāi)裂問(wèn)題。但是對(duì)于此方法，需解決兩個(gè)問(wèn)題：①橋面板預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，如何避免預(yù)加力傳遞到鋼梁；②橋面板預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，如何對(duì)橋面板進(jìn)行豎向約束，避免橋面板上翹。

2.3 考慮鋼橫梁與縱梁處濕接縫施工方案的影響

鋼橫梁與縱梁處濕接縫可在張拉橫向預(yù)應(yīng)力后澆筑，實(shí)現(xiàn)部分鋼梁與混凝土橋面板的有效結(jié)合，提高預(yù)應(yīng)力施加效率，可考慮以下方案。

（1）原設(shè)計(jì)。待濕接縫全部完成后再進(jìn)行橫向預(yù)應(yīng)力的張拉。

（2）方案1。梁上方濕接縫在張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋后施工，其余濕接縫在張拉前施工。

（3）方案2。張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋前僅施工小縱梁處濕接縫，其余均在張拉后施工。

（4）方案3。小縱梁處改用柔性焊釘，張拉橫向預(yù)應(yīng)力筋前僅施工小縱梁處濕接縫。

經(jīng)過(guò)分析：方案1對(duì)橫向預(yù)應(yīng)力的影響很??；方案2 小縱梁外側(cè)混凝土壓應(yīng)力較大，小縱梁內(nèi)側(cè)混凝土壓應(yīng)力迅速減小，影響加大；方案3小縱梁內(nèi)側(cè)混凝土壓應(yīng)力增大明顯，預(yù)應(yīng)力施加效率達(dá)88%以上。

2.4 做好橋面板施工

為減少混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，負(fù)彎矩區(qū)可采用預(yù)制橋面板，預(yù)制板存放時(shí)間3～6個(gè)月，橋面板設(shè)置剪力釘群，同時(shí)要求剪力群釘槽和濕接縫處采用微膨脹混凝土，剪力群釘槽邊緣與剪力群釘之間的間隙大于預(yù)應(yīng)力下的壓縮量。為保證預(yù)制橋面板與鋼梁頂緣密貼，避免橋面板混凝土與鋼梁之間的黏結(jié)，施工過(guò)程中可采用兩種解決方案：方案一：鋼梁上翼緣全平面鋪設(shè)油毛氈，預(yù)制橋面板范圍內(nèi)還需在其上澆筑一層2cm厚的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿。另在鋼混接觸面外緣粘貼寬50mm，厚30mm 的橡膠帶，一防砂漿外溢，二防水汽進(jìn)入，腐蝕鋼梁。方案二：鋼梁上翼緣全平面鋪設(shè)厚30mm的橡膠墊。

2.5 控制好豎向臨時(shí)約束

豎向臨時(shí)約束構(gòu)造如圖2所示。

圖2 豎向臨時(shí)約束構(gòu)造示意

橋面底層結(jié)構(gòu)包括豎向螺桿、固定螺栓、鋼梁和墊木四部分，螺桿底部直接與鋼梁頂板焊接，墊木放置在剪力槽兩側(cè)，其上放置鋼梁。豎向約束設(shè)置在負(fù)彎矩中間及兩側(cè)預(yù)制板上。預(yù)制板現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位后暫不與鋼箱梁結(jié)合，在張拉預(yù)應(yīng)力前擰緊固定螺栓，施加豎向臨時(shí)約束，保證張拉過(guò)程中預(yù)制板穩(wěn)定性，預(yù)防預(yù)制板在張拉預(yù)應(yīng)力過(guò)程中可能出現(xiàn)的平面外失穩(wěn)問(wèn)題；養(yǎng)護(hù)后切割螺桿，完成豎向約束拆除。

3 結(jié)語(yǔ)

該橋梁工程采取以上抗裂措施，對(duì)于鋼橫梁與縱梁處濕接縫施工采用方案三，經(jīng)過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收合格。表明該橋梁工程連續(xù)鋼混組合梁抗裂措施效果較好，有利于提升路橋工程生命周期內(nèi)的綜合效益，延長(zhǎng)工程的使用壽命。