體系轉換

體系轉換（System conversion）多指橋樑工程的體系轉換，是指橋樑結構的受力體系發生變化。主要是由於橋樑合龍，臨時支架、約束拆除或增加等原因。橋樑掛籃施工主要用於連續梁或連續剛構橋樑，掛籃是用於承受懸臂施工中澆築的混凝土重量的臨時支撐鋼結構。

基本介紹

• 中文名：體系轉換
• 外文名：System conversion
• 涉及領域：信息科學
• 套用：橋樑工程
• 指：受力體系發生變化
• 原因：橋樑合龍，約束拆除或增加等

背景

預應力混凝土連續梁橋以其結構剛度好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等特點，在橋樑工程中得到了廣泛的套用。我國從70年代開始修建至今，預應力混凝土梁橋中連續梁橋占有很大比例，施工技術也有了很大的發展。目前，大跨徑預應力混凝土連續梁橋大多採用懸臂澆築法施工，其結構可能經過懸臂T構、單懸臂樑或雙懸臂樑等不同體系最終形成多跨連續梁.而在懸臂施工的過程中，需要將墩梁臨時固結。

體系轉換施工工藝

簡支後連續梁體系轉換大致可以劃分為5個階段，施工階段示意圖如下圖所示。

第1階段：架設預製主梁，形成由臨時支座支承的簡支狀態，梁跨中存在正彎距。此時,主梁主要承受一期恆載的自重作用及相應的施工荷載。兩箱梁處於簡支狀態。

第2階段：澆築第①、②跨及第③、④跨間的接頭混凝土,待其達到設計強度,張拉負彎矩區鋼束,壓注水泥漿。二次鋼絞線的張拉逐漸從靜定結構向超靜定結構轉換。此時,主梁主要承受結構一期自重作用及相應的施工荷載;在已經形成的連續梁段,結構的徐變變形開始受到約束,產生徐變次內力。

第3階段：連線第②、③跨,過程同第二階段;此時,主梁主要承受一期自重、施工荷載及徐變次內力。

第4階段：拆除臨時支座,完臨時支座拆除完成後，靜定體系轉變為超靜定體系，完成簡支變連續的轉換。完成橫向接縫製作由於墩頂處二次應力的出現，使墩頂處產生二次負彎矩，極大程度上降低了跨中的正彎矩，且墩頂處存在著較大剪力。自此形成連續梁橋;此時,結構承受自重作用(包括橫向接縫部分的二期自重) 、施工荷載、徐變次內力。

預製梁架設

1、先預製主梁，混凝土達到設計強度的85%後，張拉正彎矩區預應力鋼束，壓注水泥漿並及時清理箱梁底板通氣孔。

2、製作臨時支座(使用中見下圖)

臨時支座由無縫鋼管制成，分別由上部，底座和漏砂口構成。在上部和底座無縫鋼管內腔填充了乾砂，支撐箱梁時箱梁壓於臨時支座上部頂板，當進行體系轉換降低梁體時，同時將所有臨時支座漏砂口螺栓打開，臨時支座腔內的乾砂就均勻緩慢流出，支座上部下降，實現箱梁整體降低，下落於永久支座上。

3、逐孔安裝主梁，置於臨時支座上成為簡支狀態。

體系轉換

永久支座安裝

（1）、先將墩台墊石頂面去除浮沙，表面應清潔、平整無油污。若墩台墊石的標高差距過大，可用水泥砂漿調整。

（2）、在支承墊石上按設計圖示出支座位置中心線，同時在橡膠支座上也標上十字交叉中心線。將橡膠支座安放在支座墊石上，使支座的中心線同墩台上設計位置中心相重合，支座就位準確。

（3）、同一片梁的兩個支座應處於同一平面上，為方便找平，可於澆注前在橡膠支座與墊石間鋪塗一層水泥砂漿，讓支座在重力下自動找平。

（4）、在澆注砼梁體前，在橡膠支座上需加設一塊比支座平面稍大的支承鋼板，鋼板上焊錨固鋼筋與梁體相連線。將此支承鋼板視作現澆梁模板的一部分進行澆注。為防止漏漿，可在支承鋼板之間四周空隙處，用紗回絲，油灰或軟木板填設。以後在拆除模板時，再將填充物除去，按以上施工可使支座上下面同梁底鋼板、墊石頂面全部密貼。

底模安裝

永久支座放好後在永久性支座外周圍安裝底模。根據實際情況，我契約段採用竹膠板作為底模，為嚴防漏漿，永久性支座與底模間的縫隙採用密封膠密封。

鋼筋安裝

按濕接縫鋼筋構造圖綁紮鋼筋，縱向鋼筋按設計要求進行連線。預製梁伸出的頂板上層和底板下層鋼筋採用單面焊連線；預製梁伸出的其他構造鋼筋可用鐵絲綁紮。

安裝預應力束道

為防止預應力筋與管道之間摩擦引起的應力損失增加及改變預應力筋的受力，應嚴格控制預應力束道的位置。束道在兩預製梁端與現澆段相接處的位置偏差應控制在2mm以內。在現澆段中預埋與預製梁中同種材料的預應力束道（本次施工採用波紋管），須與預製梁段對應束道順接，確保連線可靠，不漏漿。

對進場的鋼絞線按要求進行檢驗，檢驗合格後才能投入使用。

預應力鋼絞線的下料長度，為孔道的淨長加上構件兩端的預留張拉用的預留長度；預應力束的切斷採用砂輪切割機，以保證切口平整，線頭不散。禁止採用電弧切割下料。鋼絞線切割時，在每端離切口30～50mm處用鐵絲綁紮。

鋼絞線的盤重大、盤卷小、彈力大，為了防止在下料過程中鋼絞線紊亂並彈出傷人，事先製作一個簡易的鐵籠。下料時，將鋼絞線盤卷在鐵籠內，從盤卷中央逐步抽出，以策安全。

鋼絞線的編束用20號鐵絲綁紮，鐵絲扣向里，間距1～1.5m。編束時應先將鋼絞線理順，並儘量使各根鋼絞線鬆緊一致。綁好後的鋼絞線束編號掛牌堆放。

預應力鋼束在穿束前應排列理順，沿長度方向每隔2m～3m用鐵絲綑紮一道。穿束一般採用人工直接穿束，也可藉助一根φ5的長鋼絲作引線，用卷物機進行穿束。

立側模

因梁板絞縫和橫向濕接縫也跟著兩次施工，須在絞縫處支立側模，橋樑邊板處的濕接縫模板採用與橋樑邊板側模同形狀的鋼模板，其它根據實際需要設定模板。濕接縫採用懸掛鋼模板施工。見上圖（絞縫施工示意圖）

澆注現澆混凝土

在日溫最低時，澆築連續接頭、中橫樑及其兩側與頂板負彎矩束同長度範圍內的橋面板(梁與梁之間絞縫)混凝土；

為防止混凝土收縮引起現澆段與預製梁的開裂及預應力損失，混凝土中摻加膨脹劑。因鋼筋密集，規定混凝土石子的粒徑不大於2cm。根據配合比，嚴格控制各材料用量，由於墩頂連線處存在負彎距，須防止墩頂處出現微裂紋。由於墩頂連線鋼筋比較密，為了保證墩頂混凝土澆注質量，墩頂混凝土澆築較緩慢，振動棒必須振搗密實，防止空洞產生。墩頂連線可分兩次澆注，先澆注連線梁肋，澆注完成後，在混凝土沒有初凝前，綁紮面板連線鋼筋，再澆注面板混凝土。在澆注時要保證混凝土澆築速度，防止施工縫的產生。

為防止振搗入倉困難和卡棒現象，使用小直徑振動棒配合大直徑振動棒。最後用平板式振搗器，確保現澆段混凝土密實。同時，因現澆段連同其上橋面鋪裝混凝土一起澆注，則須控制好表面平整度。全橋是在形成連續結構後，在墩頂澆注後的三天內應防止動荷載在橋面上作用，防止墩頂混凝土處出現微裂紋。

養生

混凝土施工完畢，為防止早期收縮出現裂縫，在搗實抹平後即用塑膠薄膜覆蓋，在混凝土初凝前，掀開塑膠薄膜，混凝土會泛水至表面，這時進行二次收漿，以控制平整度及防止出現裂縫。收漿完再用塑膠薄膜覆蓋待下次灑水養生時，換土工布灑水代替塑膠薄膜繼續養生。

張拉預應力束及壓漿

待現澆混凝土強度達到要求後，張拉預應力束。預應力束採用扁錨錨固，用YDC24Q型千斤頂對預應力束中的每根預應力筋張拉後封錨並及時壓漿。

1、準備工作

（1）、混凝土強度檢驗

預應力筋張拉前，需提供構件混凝土的同條件養護試件的強度試壓報告。當混凝土的試件強度達到設計強度的85%以後，且齡期不小於7天后方可張拉預應力鋼束。張拉時採用張拉應力和伸長量進行“雙控”控制，以張拉應力為主，伸長量進行校核。張拉過程中作好記錄，對張拉過程中出現的滑絲、斷絲等現象應及時處理以確保張拉質量。

（2）、構件端頭清理

構件端部預埋鋼板與錨具接觸處的焊渣、毛刺、混凝土殘渣等應清除乾淨。

（3）、安裝錨具與張拉設備

根據預應力筋張拉錨固體系不同，分述於下。

1）鋼絞線束夾片錨固體系：安裝錨具時應注意工作錨環或錨板對中，夾片均勻打緊並外露一致；千斤頂上的工具錨孔位與構件端部工作錨的孔位排列要一致，以防鋼絞線在千斤頂穿心孔內打叉。

2）安裝張拉設備時，對直線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線重合；對曲線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線末端的切線重合。

2、預應力筋張拉順序

兩頭同時張拉，具體張拉順序為：T3、T2、T1

過程：初應力（15%δk）--二倍初應力--100%δk（持荷2～3min）--錨固。

δk=0.75Ry=1395MPa

每次張拉均應量測伸長值。

3、張拉伸長值校核

預應力筋張拉時，通過伸長值的校核，可以綜合反映張拉力是否足夠，孔道摩阻損失是否偏大，以及預應力筋是否有異常現象等。因此，對張拉伸長值的校核，要引起重視。預應力箱梁張拉時的控制應力，應以張拉時的實際伸長值與理論計算伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值相差應控制在6%以內，否則應暫停張拉，查清原因並採取措施加以調整後，再繼續進行張拉。

4、孔道壓漿

箱梁預應力孔道壓漿採用真空壓漿工藝，在正式施工前應進行相關工藝試驗，以檢驗壓漿設備的機械性能、漿體的技術指標和壓漿作業的工藝參數，在確認施工工藝滿足要求後，方可展開規模施工。壓漿工作一般在張拉作業完成後儘早完成。

拆除臨時支座

在二次張拉、灌漿、封錨完成，待灌漿強度達到100%後，方可對臨時支座進行拆除，將結構承重轉化在永久支座上，完成簡支變連續體系的轉化。解除臨時支座時，應特別注意嚴防高溫影響橡膠支座質量。臨時支座拆除時注意保證墩頂各永久支座同時受力，從而杜絕應力集中現象的發生，保證了體系轉換的安全。

由於墩頂混凝土澆注完成後，整個蓋梁位置已經完全被封閉，人工無法進入對臨時支座進行拆除。經考慮在距墩頂最近處，搭設5.5 m的木跳板，擱設在中橫隔板和端橫隔板之間，並在跳板上設定扶手，保證操作人員通過跳板安全進入蓋梁施工區域，逐一對臨時支座拆除。在臨時支座的拆除過程中必須保證安全帶栓系牢靠。卸載順序是由邊跨向中垮對稱進行，每個墩頂安排多人同時對砂箱進行卸載，儘量保證落梁的同步性。

接頭施工完成後，澆築剩餘部分橋面板濕接縫混凝土，剩餘部分橋面板濕接縫混凝土應由跨中向支點澆築。

臨時固結的常用形式

臨時固結的設定方式常用的有以下幾種形式：

(1)在承台和零號塊之間設定臨時支墩，一般採用鋼管混凝土或鋼筋混凝土立柱。採用穿過臨時支墩的預應力筋進行承台與梁底之間的固結，預應力筋下端通過預埋鋼板錨固在基礎承台內，上端在箱梁底板張拉並錨固使整個支墩在施工過程中始終受壓。

(2)在墩頂和主梁零號塊之間設定臨時固結和預應力粗鋼筋，通過臨時固結和雙排粗鋼筋從來承受懸臂施工中產生的不平衡彎矩。這種設定方法構造簡單，製作、裝拆方便，安全可靠。

(3)用扇形或門式托架臨時支撐主梁零號塊,用以平衡主梁懸澆期間的不平衡荷載。

臨時固結的一般模擬方法

在施工控制計算中，若採用專業橋樑軟體（如橋樑博士），一般是將橋樑視為平面桿系.對於臨時固結解除前後的模擬計算，通常不考慮橋墩和臨時固結的影響.臨時固結解除前將其作為兩個固定鉸支座來模擬;臨時固結解除後永久支座用一個固定鉸支座模擬.這種模擬方法模擬起來比較方便,但忽略了臨時固結和橋墩的影響。在施工控制計算時模型與橋樑施工時的實際情況的吻合程度決定了模型的誤差大小。