探究合龙温度对连续刚构桥成桥影响

刘菊先

（重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074）

摘要：连续刚构桥是梁式桥发展而来的一种超静定体系，是墩梁固结的连续梁桥，具有上部构造连续、跨越能力较大、施工难度较小、养护容易等特点。连续刚构桥的合龙分中跨合龙和边跨合龙。中跨为两个悬臂梁的合龙，边跨为一个悬臂梁和一个支架现浇段的合龙。合龙截面暴露在外界环境中，由于外界温度的不均匀变化，会在合龙过程中引起混凝土收缩徐变及水化热、已浇筑完成梁段不均匀收缩徐变等结果，这些影响会导致挠度差和角变位的产生，有必要对合龙温度做进一步的研究。

关键词：连续刚构桥收缩徐变挠度差角变位合龙温度

1 连续刚构桥发展概况

桥梁按结构可分为梁式桥、拱桥、刚架桥、缆索承重桥四种基本体系和组合体系共五种。连续刚构桥是梁式桥发展而来的一种超静定体系，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，全部都是采用预应力混凝土结构，有至少两个以上主墩采用墩梁固结形式，具有T形刚构桥的特点。但是，和T形刚构桥以及同类型的连续梁桥等相比，连续刚构桥保持了上部构造连续这一优良的特点，同时还具有跨越能力较大、施工难度较小、养护容易、行车舒适性高以及造价较低等等特点，因此，在现代的桥梁建设中，受到许多桥梁专家的青睐。

2 合龙主要影响因素

连续刚构桥的合龙关乎桥梁成桥的线形和内力，直接影响桥梁的长期使用性能，需要受到重视。合龙施工前，两端梁体高差将会导致的桥面线形出现错台，合龙段两侧悬臂端头高差大小会影响合龙质量。此外，悬臂端和现浇段标高、现浇段施工方式、合龙顺序、合龙段配重、劲性骨架的设计、顶推力的施加、合龙温度的选择等等也会对合龙有影响。下面将从影响合龙主要方面，即温度选择对合龙的影响来进行阐述。

3 合龙温度对成桥的影响

近年来，国内外研究学者和桥梁专家普遍对桥梁施工中的温度场分布及其引起的应力和挠度变化加以重视，施工温度的控制得到了广泛研究。各国均已制定了适应本国国情的、各不相同的相应规范。不同温度场对箱梁的温度应力和挠度计算的影响都十分明显，有研究指出，桥梁内部因温度变化而引起的温度应力数值大小可与活载及自重引起的应力相比拟。近年来，连续刚构桥大范围修建，其中箱型截面占了绝大多数。因此，在箱型变截面高次超静定结构的结构体系转换前后，温度对结构受力状态的影响是不能忽略的，尤其是，在混凝土

弹性模量和徐变不断增长的共同作用下，温度内力将不断的增加。因此，温度荷载对合龙的影响不可小视。

混凝土性能对温度变化非常敏感，在一年四季中，气温会随日出日落而有所不同。温度变化对环境中结构的影响通常包括三类：骤降温变影响、日照影响和年温差影响，这三种温度荷载的影响特点如表3.1所示：

表3.1 温度荷载作用特点表

日照温变

骤降温差

年温差太阳辐射强冷空气缓慢温变短时急变短时变化长期缓慢不均匀较均匀均匀局部应力大应力较大整体位移大局部性整体整体最复杂较复杂简单

当采用悬臂施工浇筑预应力混凝土连续刚构桥时，主梁的合龙意味着转换的结构体系需要同时承受多种原因引起的次内力，如温度次内力等。理论与实践表明，在诸如连续刚构桥等大跨度超静定结构体系中，预应力混凝土箱型截面的温度应力可以达到甚至是超过活载应力，因此常常成为预应力混凝土连续刚构桥产生裂缝的主要原因。因此，体系转换温度应该严格的控制，以避免因此带来的主梁破坏。

合龙过程中，中跨合龙是施工的关键，而在连续刚构中跨合龙过程中，合龙温度的选择相当的重要。其机理可以如下解释：合龙温度较高，则合龙段新浇筑的混凝土在硬化过程中会收缩，同时合龙段两端已浇筑梁体也会随着温度的下降产生收缩，如此一来，两端已浇筑梁体与合龙段之间就不能确保有足够好的连接性能，裂缝就很可能在连接处产生；倘若合龙温度较低，则当温度升高时，已经浇筑的梁体会由于热涨使得合龙段的混凝土过早参与受压，过早承压的混凝土内部胶结构造会被破坏，并且新浇筑的合龙段混凝土在短时间内没有具备一定的强度，整体浇筑段的混凝土强度会受到影响。因此，选择合适的合龙温度对保证合龙段的施工质量以及合龙后体系能达到设计的受力状态非常的重要。

合龙段混凝土的浇筑首先应该确定浇筑温度，浇筑温度决定了结构计算的工况：降温、升温及变化的幅度。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，混凝土结构一般按当地月平均最高温和最低气温为年温度的变化幅。外界气温一般取7月份的平均气温最为最高温，1月份的平均温度为最低温。原则上来讲，连续刚构桥的合龙一般不宜在高温或者是温度变化较大时浇筑，应该选择在一天中温度最低时施工，以保证混凝土早期结硬过程中一直处于升温受压状态，减少温度变化对合龙段混凝土的影响。但是，严寒地区冬季施工时，最低温施工并非最佳选择。桥梁施工规范在考虑了混凝土正常凝结条件后要求：浇筑混凝土时的最低大气温度（环境温度）不应低于5℃，此外，通常会要求合龙锁定装置固定后，再浇筑混凝土，而锁定连接时间应选择梁体处于最低温时，但此刻的梁体最低温并不一定是

环境的最低温。

4 本文小结

合龙段施工需要考虑的因素很多，需要在施工前谨慎考虑，做好计算分析，才能保证成桥线形和主梁内力、主墩墩顶内力和水平偏位满足设计和使用标准。而合龙温度的选择对整座桥的结构受力、桥梁整体线形均有较大的影响。合龙温度是随着不同地区的实际气温波动而不断变化的，原则上合龙温度宜为年最高和最低温的中间值，此时的温度应力是最小的。

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