硫磺砂漿臨時(shí)支座在簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋中的應(yīng)用

沈新慧

(楚雄公路管理總段，云南 楚雄 675000)

隨著我國(guó)高等級(jí)公路的發(fā)展，具有受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)是連續(xù)梁橋施工中較為常見(jiàn)的一種方法，該方法具有可行性高、施工技術(shù)難度低、施工質(zhì)量可靠程度高等特點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了橋梁施工的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化，因而，該方法被廣泛應(yīng)用于中、小跨徑連續(xù)梁橋的施工階段[1]。在簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工中，一般先將簡(jiǎn)支梁橫向整體化后，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換[2]。這樣的體系轉(zhuǎn)換已屬于空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，體系轉(zhuǎn)換的成敗，與臨時(shí)支座的選取有直接的關(guān)系。當(dāng)正確選取臨時(shí)支座時(shí)，體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中，結(jié)構(gòu)受力才會(huì)均衡，才能達(dá)到良好的預(yù)期效果；當(dāng)選取的臨時(shí)支座與橋梁結(jié)構(gòu)不相符時(shí)，結(jié)構(gòu)局部將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在應(yīng)力集中較為嚴(yán)重時(shí)，施工結(jié)束后，橋梁將會(huì)出現(xiàn)局部裂紋或結(jié)構(gòu)損壞，給橋梁的使用帶來(lái)一定的安全隱患[2，3]?？梢?jiàn)，合理選用臨時(shí)支座，是橋梁結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換工作中的重要步驟，不容忽視。本文結(jié)合硫磺砂漿臨時(shí)支座在昆明繞城高速公路西南段李家營(yíng)小箱梁大橋體系轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用，對(duì)硫磺砂漿臨時(shí)支座在簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以期為簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工中支座的選取和應(yīng)用，提供一定的技術(shù)參考。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程簡(jiǎn)介

李家營(yíng)小箱梁橋分左右幅，橋型布置為25+23.5+26+25米預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，全長(zhǎng)106.1米。小箱梁高1.4米，底寬1.0米，中梁頂寬2.2米，邊梁頂寬2.75米，最大吊裝重量約90噸。上部構(gòu)造為"四跨一聯(lián)"，施工采用預(yù)制吊裝，先簡(jiǎn)支再現(xiàn)澆濕接縫及墩頂連續(xù)段，混凝土齡期達(dá)到要求后，張拉負(fù)彎矩鋼絞線，然后拆除臨時(shí)支座，使體系轉(zhuǎn)換成連續(xù)結(jié)構(gòu)。這里要特別指出的是連續(xù)箱梁支座構(gòu)造的特征：連續(xù)墩處每片箱梁采用GYZΦ375×90橡膠支座兩個(gè)，支座上分別設(shè)置尺寸為150cm×50cm×2cm的鋼板，置于臨時(shí)支座上箱梁下，在簡(jiǎn)支時(shí)就參與工作。支座構(gòu)造圖見(jiàn)圖1。

圖1 連續(xù)箱梁支座構(gòu)造圖

2.2 工程應(yīng)用

①臨時(shí)支座的選材

施工時(shí)，鑒于四支座空心板在施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)有角懸空現(xiàn)象，使得臨時(shí)支座要以小面積承受大荷載，這就要求臨時(shí)支座應(yīng)具有體積小、強(qiáng)度高、耐抗磨、易清除等特點(diǎn)，而硫磺砂漿制作的臨時(shí)支座則能夠很好地滿足各種要求[4]，因此，選用硫磺砂漿作為臨時(shí)支座的原材料是非常合適的。

②臨時(shí)支座的選形

受蓋梁寬度小、小箱梁底寬及橋梁斜交角大等因素的影響，臨時(shí)支座的高度一般較矮，工程中采用尺寸為20cm(順橋向)×40cm(橫橋向)方形硫磺砂漿預(yù)制塊，高度和支座厚度均控制為9cm。

③硫磺砂漿臨時(shí)支座的承載運(yùn)算和配合比確定

小箱梁的邊梁最大吊裝重量約為90噸，為了保證施工安全，兼顧其它外荷載作用，選用臨時(shí)支座的最大承載力以最大吊裝重量的三倍進(jìn)行選取，即270噸[5]。此時(shí)，單個(gè)支座所承載的重量為270÷4=67.5噸，其硫磺砂漿的最小強(qiáng)度為67.5×103×9.8÷(0.2×0.4)≈8.3MPa。4 種不同的硫磺砂漿抗壓強(qiáng)度分別為。

為滿足經(jīng)濟(jì)性和易易熔性要求，施工時(shí)選用2#配合比較為合理，此時(shí)，臨時(shí)支座有較大的承載余量。

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4）硫磺砂漿臨時(shí)支座的軟化試驗(yàn)

（1）軟化方案的選擇

硫磺砂漿臨時(shí)支座的清理方法有人工鑿除、乙炔燒化以及預(yù)埋電阻絲電熱軟化等，由于蓋梁上操作平臺(tái)和空間較小，前兩種方法較難實(shí)施，同時(shí)，為了滿足體系轉(zhuǎn)換時(shí)的下降均勻性和同步性要求，工程中采用預(yù)埋電阻絲通電軟化的方案。

（2）軟化試驗(yàn)

首先將預(yù)制塊灌注至30mm高度，待其表層初步結(jié)晶后，將已定型好的電阻絲均勻布置在其表層，接著澆注到頂。電阻絲應(yīng)均勻分布，并留有一定的間隙，一般以3～5cm為宜，不宜過(guò)近或過(guò)遠(yuǎn)，以防出現(xiàn)短路和產(chǎn)熱不均勻。

在2#配比硫磺砂漿預(yù)制塊中分別預(yù)埋800W、1000W、1500W三種不同功率的電阻絲，通以恒定電壓220V的交流電，觀察軟化情況，觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2的數(shù)據(jù)中，可以看出，預(yù)埋1000W電阻絲，軟化情況良好，時(shí)間下沉值也最為顯著。

5）臨時(shí)支座的安裝

硫磺作為施工材料，對(duì)溫度要求嚴(yán)格，如表3所示，為硫磺粘度隨溫度的變化情況。

從表3中可以看出，溫度低時(shí)，其粘度較大，使得混合料難以混拌均勻；當(dāng)溫度高于170℃時(shí)，熔融的硫磺粘度較為復(fù)雜，變化較無(wú)規(guī)律。因此硫磺在施工過(guò)程中溫度應(yīng)介于115～160℃之間，以易于操作施工。在蓋梁上現(xiàn)澆硫磺砂漿臨時(shí)支座很難控制施工溫度，因此，可先在實(shí)驗(yàn)室制作硫磺砂漿預(yù)制塊，在吊裝小箱梁前的兩到三天時(shí)間內(nèi)，用高標(biāo)號(hào)砂漿將預(yù)制塊安裝在蓋梁上，固定后，打磨表面，以保證兩個(gè)硫磺砂漿臨時(shí)支座和安裝上的橡膠支座處于同一水平面，使得鋼板和兩種支座緊密相貼。

6）硫磺砂漿臨時(shí)支座施工中的防毒措施

硫磺砂漿熬制過(guò)程中，由于硫磺的受熱不均勻或熬制溫度不夠，可能會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體SO2。因此，在熬制過(guò)程中，施工人員必須佩帶防毒口罩，以防中毒，并應(yīng)將施工場(chǎng)地布置在通風(fēng)處。

2.3 工程應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

昆明繞城高速公路西南段李家營(yíng)小箱梁大橋采用了此項(xiàng)新工藝，保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量和施工進(jìn)度，明顯提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3 硫磺砂漿臨時(shí)支座的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 硬化快，高早強(qiáng)

通過(guò)大量的試驗(yàn)表明，當(dāng)溫度冷卻到110℃以后硫磺砂漿迅速硬化；當(dāng)溫度降至85℃時(shí)，硬化基本完成。其硬化快慢與成型模板的散熱性和外部氣溫環(huán)境有關(guān)，一般在半小時(shí)到兩小時(shí)左右即可完成硬化過(guò)程。因此，在不到一天的時(shí)間內(nèi)，臨時(shí)支座就可達(dá)到100%的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度。

3.2 可熔性好，處理方便

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)砼構(gòu)件上進(jìn)行軟化試驗(yàn)，可以看出，當(dāng)溫度在20～80℃范圍時(shí)，硫磺砂漿無(wú)軟化現(xiàn)象，但當(dāng)溫度超過(guò)90℃時(shí)，硫磺砂漿出現(xiàn)明顯的軟化，達(dá)到120℃時(shí)則完全液化。在蓋梁表面涂抹脫模劑，使得液狀硫磺砂漿在表面硬化后即可自然分離，以便回收利用，對(duì)蓋梁沒(méi)有污染。

3.3 操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好

硫磺砂漿液化后，由于其具有較高的流動(dòng)性，使得其可以適應(yīng)任何形狀、尺寸的模板，不會(huì)存在操作死角。硫磺砂漿能迅速硬化且強(qiáng)度高，大大節(jié)省施工間歇時(shí)間，避免人力物力資源的浪費(fèi)，并且落梁速度快、功效高，在保證施工進(jìn)度的同時(shí)，也產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.4 安全可靠，保證質(zhì)量

硫磺砂漿臨時(shí)支座標(biāo)高控制簡(jiǎn)單，表面平整度好，不會(huì)出現(xiàn)梁體四角有角懸空，體系轉(zhuǎn)換時(shí)，結(jié)構(gòu)下降均勻，不會(huì)引起結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力增加，從而避免了結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，有效地保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.5 污染環(huán)境，對(duì)人有害

盡管硫磺砂漿在工程特性方面具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于其化學(xué)成分的緣故，其本身具有一定的污染性。在熔化時(shí)易污染大氣環(huán)境、橋梁下部構(gòu)造物等，產(chǎn)生的廢氣對(duì)施工人員身體健康有害。因此，在施工時(shí)，要做好防毒措施。

結(jié)語(yǔ)

硫磺砂漿以其強(qiáng)度生成快、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)安全和承受重荷載的能力等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。本文以硫磺砂漿臨時(shí)支座在簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋中的應(yīng)用為例，詳細(xì)分析和總結(jié)了應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容和需要注意的問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際，陳述了在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋的施工有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

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