[发明专利]一种连续刚构桥合拢段顶推用顶板顶推体系及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种连续刚构桥合拢段顶推用顶板顶推体系及其施工方法。

背景技术

连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥，分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续-刚构桥，均采用预应力混凝土结构，有两个以上主墩，采用墩梁固结体系，具有T形刚构桥和连续梁桥的优点。合拢段是连续刚构桥施工的关键环节，为减小运营期由于混凝土收缩徐变及温度变化对桥梁结构的不利影响，连续刚构桥合拢段施工时，一般在合拢段采用千斤顶顶推，对合拢段两侧(具体是合拢段两侧的悬臂梁段)分别施加水平顶推力(根据所施工连续刚构桥的跨径与合拢前温度，所施加水平顶推力一般在80t～150t，个别文献记载有采用的水平顶推力为800t)，调整桥梁内力状态，以消除施工期温度及长期混凝土收缩徐变影响。

现如今，连续刚构桥合拢段顶推及临时锁定的构造设计形式多样，一般多采用刚性支撑构造(又称劲性骨架)结合合拢段部分钢束临时张拉进行锁定的方式，在合拢段混凝土浇筑前形成刚性连接(也称假合龙)。劲性骨架早期多采用内置式，即劲性骨架及顶推装置位于混凝土浇筑面以内，合拢段混凝土浇筑后完全包含劲性骨架，劲性骨架作为永久性结构保留。该结构张拉后，由内置劲性骨架分担了部分轴向压力，有利于减小合拢段混凝土的局部压应力，但后期由于混凝土收缩徐变的影响，劲性骨架与混凝土间压应力将逐步重新分配，劲性骨架将吸收大部分来自预应力钢束的压应力，因而易导致合拢段混凝土压应力储备降低，增加开裂风险。

鉴于上述原因，近年来多采用外置式劲性骨架(也称外刚性支撑构造)。外置式劲性骨架位于混凝土浇筑面以外，属于临时构件，合拢段混凝土浇筑完成后去掉，不参与长期受力；其特点是早期内力全部转移至由合拢段混凝土承担，压应力储备充足。

连续刚构桥合拢段两侧的T构(也称T构悬臂梁)由于多采用挂篮悬臂浇筑施工，因而测量、监控、立模、张拉等不可避免地均会产生误差，各种误差积累后一般表现为以下三种情况的误差：第一、高程偏差，即合拢段两端存在高差；第二、横向偏差，即合拢段两端在横桥向上存在偏差，合拢段两端的桥梁纵向轴线之间存在偏差；第三、扭转偏差，即合拢段两端的箱梁不对称，存在以梁重心(即纵向中心轴线)为轴的扭转。

实际施工时，部分或全部位于平曲线上的连续刚构桥，由于两侧腹板钢束配置及腹板长度的尺寸差异，易产生上述第二种和第三种偏差；对于分多次合拢的桥梁，越后期合拢的合拢段，产生上述第一种、第二种和第三种偏差的概率越大。

理论上讲，合拢段两端悬臂浇筑施工质量、进度及施工监控做好，一般不会出现误差超出施工技术规范要求的情况，但实际施工中经常有尺寸偏差较大闭并超出规范要求范围的情况，此时，会对结构造成一定的不利影响，如负弯矩束及合拢束的预应力管道偏差较大，张拉时会使得管道周围混凝土应力状态不可控，甚至导致局部开裂；普通钢筋连接困难，且连接后不再同一轴线上，外力作用下也会对混凝土局部产生不利影响，增加开裂风险。因此，有必要对过大的偏差在不过分影响桥梁结构内力状态的前提下进行纠正，也称顶推纠偏。

其中，对于上述第一种合拢段两端的高程差异，可通过不平衡堆载的方法进行适当调整，具体调整过程如下：合拢段混凝土浇筑施工中，一般采用水箱或沙袋等其它重物进行配重，不考虑高差调整时每端配重量为合拢段混凝土重量的一半，随着混凝土施工逐步卸载，即通过悬臂两端不同的配重来适当调整高程差异。但对上述第二种和第三种偏差，现如今没有一套相应的纠正调整方法。

另外，采用外刚性支撑构造(如外置式劲性骨架)进行顶推时，顶推力施加前应先在合拢段的底板及顶板上方设置预埋构件，并在最后一个悬臂浇筑阶段实施预埋。其中，连续刚构桥合拢段(也称主梁合拢段)是指连续刚构桥的主梁中进行合拢的梁段，即连续刚构桥主梁的结合部位，包括边跨合拢段和主跨合拢段。

但现有的顶板预埋底座，多采用钢板下方焊接U型连接钢筋并将钢筋埋入顶板混凝土中的技术方案，该方案存在以下缺陷：第一、顶板厚度有限，普通U型连接钢筋根数较少，底座与顶板连接强度低；第二、U型连接钢筋与箱梁顶板原有钢筋不能够充分结合；第三、大面积的钢板导致桥面调平层及铺装层混凝土与顶板顶面连接形成局部软弱带；第四、构件焊接工作量大。另外，现有的顶板预埋底座，还有采用型钢竖向插入混凝土中作为顶推反力点的技术方案，该方案存在以下缺陷：第一、顶推点位置较高，预埋底座局部混凝土受力除顶推方向的剪力外，尚有较大的弯矩需要型钢及周边混凝土承担，不利于充分发挥混凝土抗压的特性；第二、顶推施工完成后需要切除突出顶板的部分型钢。