摘要：结合工程实际介绍大跨度预应力混凝土连续梁悬拼施工的优点，对线形控制、剪力腱的设计、匹配面处理、压浆质量要求等问题进行了探讨。
关键词：铁路桥 预应力混凝土梁 连续梁 悬拼
1 引言 近年来，连续结构体系梁已成为预应力混凝土桥的主要桥型之一。连续梁或刚构主要采用悬臂施工法，其中悬臂浇筑(简称悬浇)是连续结构早期的施工方法，至今仍应用广泛；后来发展的悬臂拼装法(简称悬拼)逐渐被人们认可。石(门)长(沙)铁路长沙湘江特大桥的设计与施工，是我国大跨度预应力混凝土桥梁悬拼的一次成功尝试。 石长铁路长沙湘江特大桥位于湖南省望城县，全桥长2 475 m，主桥为9跨1联的单箱单室直腹板变截面三向预应力混凝土连续梁，跨径61.65 m+7×96 m+61.65 m，居全国同类铁路桥梁之首，主桥共有8个T构，2个边跨段，9个合龙段。每个T构分为23个节段块(含1个0#块)。0#块长6.0 m(含两侧各0.15 m湿接头)，于墩顶现浇；1#～10#块长4.0 m，11#块长3.7 m，合龙段长2.6 m。1#～11#块都是利用我国自行研究、设计和制造的第一台96 m大跨度造桥机来悬拼的。实践表明，悬拼具有以下优越性： (1)进度快。传统的悬浇法灌注1节段梁周期在天气好时也需要1星期左右；而采用悬拼法，节段预制可与下部结构同时施工，且拼装速度快。本桥在正常情况下，2天可拼6个节段。 (2)制梁条件好，混凝土质量高。悬拼法将大跨度梁化整为零，在地面制造，制梁条件好，操作方便、安全，便于控制施工质量。 (3)收缩、徐变量少。混凝土收缩与徐变是它作为粘滞体的2种与时间有关的变形性质。采用悬拼法，可增大加载龄期，减少徐变，减少混凝土收缩的影响。如预制的节段养护3个月，其收缩影响可减少50%以上，徐变特性系数φt可以减少60%以上。 (4)线形好。节段预制采用长线法，长线法是在按梁底曲线制作的固定底模上分段浇筑混凝土的方法，能保证梁底线形。 (5)悬拼前可知道混凝土28 d强度。悬臂浇筑的混凝土有时会因达不到强度而造成事故，处理起来较麻烦，必要时须炸掉重来。这在工程实践中是发生过的，影响了工期，损失较大。采用悬拼法，节段梁在地面有足够的时间，可以想办法弥补工程施工中的不足。 (6)适合多跨梁施工。当桥梁跨度越大，桥跨越多，则越能体现悬拼法的优越性，也就越经济。 后张法预应力悬拼体系使大跨度预应力混凝土箱形截面梁的施工技术提高了一个新的水平，但有些问题还值得研究与实践。
2 线形控制 悬拼的各梁段连接后梁顶或梁底中心的连线称为梁顶或梁底的线形，相关的预拱度计算和施工控制测量工作即称为线形控制。桥梁的线形不顺，首先有损外观；如线形控制不严，合龙段有不允许的高差，将影响穿束工作，且增大钢束张拉阻力；桥中线误差，将增大梁的扭矩。对于铁路桥来说，线形控制比公路桥更显得重要，原因是铁路轨底标高已定，梁高程误差只有靠道碴厚度来调整。桥的跨度越大，线形控制的重要性就越趋突出。 要控制好线形，应该把握以下环节： (1)节段预制 当采用长线法预制节段时，台座可按半个“T”或整个“T”制作。台座的基础须按一定的允许承载力设计，避免制梁时台座的沉降影响预制线形。台座的底模标高应是可调的，以便制梁时进行必要的高程(梁底线形)调整。应对台座标高进行精确测量。 (2)正确计算线形高程 根据设计图、施工组织设计及预制线形，可以得到预计的各种计算参数值，并提前进行预拱度及挠度的理论计算，得到各节段块制造与施工安装高程。 节段预制完以后，需称重，比较实际重量与设计重量，确定梁体自重误差对悬拼线形的影响。在计算T构的标高时，要注意连续梁一般是逐孔逐跨推进式施工，在确定T构的施工安装高程前，须考虑前一T构的标高，因其标高会受到相邻T构张拉合龙跨底板束等的影响。如图1所示，张拉底板束Ny时，悬臂前端标高会减少Δh。
图1 张拉底板束对悬臂前端标高的影响 (3)正确测量，总结规律 在每一节段梁定位前后都要对线形(高程、中线)等进行精确测量，及时汇集监控数据并进行分析，总结规律，为下一T构悬拼控制提供参数，调整下一T构的控制高程。 测量最好定时进行(以早晨为好)，以减少温度影响。因为箱梁受日照影响，沿梁高或上、下游的温度梯度是非线性的，若不定时、适时测量，如测量时的温差太大，会引起悬臂的温差变形，测量数据可能会对施工产生误导作用。 (4)控制1#块线形 悬拼法施工的0#块一般是在墩顶灌注。1#块以后的节段是在地面上用长线法预制。1#块位于悬臂的根部，其它块在其延长线上，它的安装精度对以后的悬拼线形影响极大。0#块与1#块之间采用湿接头是十分必要的，有利于精确控制1#块的线形。安装中主要通过调整1#块的安装线形进行线形的调整，必须严格控制其高程、中线的位置，尽量减少悬拼时的纠偏工作。 (5)线形调整 由于各种原因，实际线形总是偏离设计线形，要求安装时随时调整。调整分2种：一是根据已安装T构实测资料，修正1#块的安装高程；另一种是1#块以后的纠偏。纠偏工作必须及时进行，因为对采用长线法预制的拼装块只能作微量纠偏，且若不及时纠偏，线形误差会越来越大，造成纠偏困难，且不易保证接合面的质量。纠偏可采用以下措施： ①垫铜片或石棉网。使节段块向有利方向偏转。石棉网经环氧树脂净浆浸透，以便粘贴。宽度在10 cm左右，以控制最大预留缝的胶量和厚度的均匀性；厚度可根据计算求得，一次调整石棉网厚度不宜大于5 mm。 ②利用临时张拉束。临时张拉可采取张拉一部分力筋，或在箱梁内壁设置临时张拉齿块，如图2所示。在各临时张拉束上施加不同的力，挤出匹配面上多余的环氧树脂胶泥，也可以达到纠偏的目的。实践证明，其操作相对方便，效果也较明显。
图2 箱梁内壁临时张拉齿块示意 纠偏时，一次不宜太多，不仅要注意安装块的中心线与高程，更要注意其倾斜度，使纠偏工作顺利进行，避免反复纠偏，以确保合龙段的中心线与高程的精确性。
3 剪力腱的设计 剪力腱也称剪力槽，设在箱梁底板、腹板和顶板端部，其作用主要有以下2方面： (1)传递剪力。节段块的剪力传递，主要靠摩阻力，部分靠剪力腱。腹板剪力腱主要是抵消竖向剪力；顶板剪力腱主要完成顶板横向力的传递。当桥面较宽、翼板悬臂较长时，悬臂部分也须设置。 (2)施工定位。节段块端部匹配面上设置剪力腱，悬拼时能起到很好的定位作用，便于悬拼施工。 因此，悬拼施工的桥梁，剪力腱不可不设，也不是越多越好，多了将给制造、安装带来不便。要综合多方面的因素，合理设置剪力腱。例如根据连续梁在悬拼施工过程中及成桥后的受力特点可知：在靠近支点处竖向剪力较大，向跨中逐渐减小，最后几乎为零，可酌情减少腹板剪力腱。4 匹配面的处理 对于预应力结构来讲，如预应力筋遭到锈蚀是危险的，80年代英国个别预应力梁桥曾出现过严重的问题，甚至造成桥梁倒塌，使人们对倍受欢迎的后张法预应力表示怀疑，英国运输部曾于1992年暂停新建该种结构。 为推广采用悬拼后张法预应力混凝土桥，须解决好几个关键问题，防止力筋的锈蚀： (1)匹配面的粘结剂 目前，较好的粘结剂是采用环氧树脂加水泥作填料来配制。资料表明，其实用性能良好，可根据温度情况采用不同的配方，能较好的满足力学性能和工艺方面的要求。 因设置了剪力腱，匹配面凹凸不平，如图3所示，竖直胶接缝厚度δs与斜面厚度δx不等，δx=δs.cosα，给涂胶工作带来不便。要保证涂胶既薄又均匀，且临时张拉后胶接缝厚度最好不超过1 mm。
图3 匹配面胶接面示意 后张法纵向力筋孔多采用埋置式制作，即在构件内设定的钢筋位置预埋波纹管道，便于以后穿束张拉。顶板束通常是通长束，越靠近支点的节段块，其顶板束越多。因此在胶拼时需要妥善处理孔口。可粘贴一块厚约10 mm的经环氧树脂浸泡过的海绵垫圈，效果较好，可防止压浆时漏浆及匹配面处串孔、堵孔等现象，影响以后穿束。 (2)匹配面的锚头封端处理 封锚端实际上是一个槽口，因锚头和锚垫板有一定的厚度以及钢束割断后有预留长度，故该槽口需保证一定深度。对匹配面来讲，可以说是一个削弱。处理不好，锚头封端处可能成为匹配面上最薄弱的环节。 如图4所示，一方面，由于力筋张拉后，节段混凝土局部承压相当大，锚头混凝土会产生徐变；另一方面，封端用的混凝土会产生收缩。这将会造成匹配面不密贴，甚至会出现裂缝，根本就不存在预应力了。故较早进行锚头封端可使该处受到一定的预压力，比较有利，这就需要根据现场实际情况确定合理的锚头封端时间，既不影响工程进度，又能保证该处质量，防止开裂。另外，为了较好地避免该处局部开裂，封端混凝土中适当加一些微膨胀剂。
图4 封锚端示意
5 压浆 管道压浆的目的是为了保证预应力筋不受腐蚀。目前的工艺是先用高压水检查管道的畅通、匹配面的密贴情况以及封端情况后再进行正式压浆，直到出浆口出浓浆。封闭出浆口持压几min，以保证水泥浆尽量充满管道。 压浆是在局部封锚后进行的，尚未进行封端，封锚水泥砂浆极易收缩开裂，造成压浆时漏浆，直接影响持压效果；且水泥浆在管道内会产生收缩，使压浆质量难以控制。故除了保证封端质量外，若在水泥浆中加入适量微膨胀剂，选取合适的配合比，则既能使压浆工作能顺利进行，又能使凝固后的水泥浆尽量充满管道，尽可能地排出管道内的水和空气，避免力筋受蚀。 值得提出的是，在正式压浆前，必须检查管道畅通及渗漏情况，在压浆时，若从一端压不通，须及时处理，不得从另一端补压了事。
6 部分预应力 采用悬拼施工，节段块匹配面没有普通钢筋通过，粘结剂粘结强度不能保证等同于整体混凝土抗拉强度。若采用部分预应力，结构受荷载作用后，下翼缘会出现拉应力，可能引起胶接面的开裂，使力筋受蚀。在没有可靠构造、施工措施前，作者以为部分预应力混凝土梁不能采用悬拼施工。并建议在最不利荷载组合作用下，梁的各个截面混凝土有不小于0.5 MPa的压应力作为储备。
7 结语 大跨度预应力混凝土连续梁的悬臂拼装施工，使连续梁这种古老的结构体系有了更为广阔的发展前景；同时，采用造桥机悬拼施工，加快了我国修建标准化大跨度预应力混凝土桥梁的进程。如何更加完善设计细节，提高施工管理水平，防止力筋受蚀，增强桥梁耐久性能，成为桥梁建设者们新的课题。
