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1 前言
预应力混凝土连续刚构桥数跨相连，主梁与桥墩不设支座，因此具有T型刚构与连续梁桥的优点。悬臂施工方法与T型刚构桥相同，但在跨中浇筑合龙段，张拉正弯矩预应力束，使之连成整体。适应于大跨径、高桥墩的情况。
连续刚构桥梁的竣工合龙标志桥梁的主体结构施工即将结束，同时也是大桥施工的关键环节。合龙段是起着连结作用的关键部位，施工过程直接关系到合龙时桥梁结构安全与质量、成桥后结构内力与变形、桥面铺装厚度以及成桥后桥面高程。在悬臂施工过程中，有两个问题需要解决：一是合龙段新浇筑的混凝土在硬化过程中产生收缩，同时合龙口两端悬臂梁将随着温度下降也会产生收缩，容易造成悬臂梁端头和合龙段分离；二是当温度变化时，悬臂梁伸长或缩短，合龙段参与体系承受拉、压作用，新浇筑的合龙段混凝土在短时间内未具备足够的强度，过早受力则破坏混凝土内部胶结构造，使其强度受到影响。为解决上述两个问题，设计上一般在满足“T”构最后一节悬浇梁段施工操作空间的前提下，尽可能将合龙段长度设计短一些，以减少合龙段的收缩量，除加强合龙段混凝土施工质量和工艺外，更为重要的是在施工中对连续箱梁合龙采取一定技术措施，一般采用强制合龙方式，即对合龙段采用劲性骨架进行约束锁定。
2 劲性骨架的作用及比较
2.1 劲性骨架的作用
劲性骨架的作用是在合龙段混凝土养护期间帮助或者替代混凝土承受桥梁结构在此处可能产生的拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩，以保证合龙段混凝土在凝结硬化过程中尽可能排除外界因素的干扰；同时在合龙束张拉过程中，劲性骨架会增大合龙段的刚度和强度，有利于确保合龙段质量和增加桥梁的整体性。
1）确保合龙段现浇混凝土的养护质量
劲性骨架的主要作用就是使合龙段现浇混凝土在养护期间尽量不受力或少受力，以确保其养护质量。合龙段混凝土在养护期间强度很低，其抵抗外力和变形的能力都很弱。如果合龙段混凝土在达到规定强度前承受过大的外力或变形，就会松散或开裂，从而严重影响其应有的质量和力学性能。劲性骨架就是代替混凝土承受合龙段混凝土养护期间的受力和变形。
2）增强两个悬臂端连接的安全可靠性
劲性骨架为大型型钢构成，牢固连接着两个悬臂段，由于钢材的弹性模量较大，因此其抗拉压刚度较大。并且某些劲性骨架设有强大的剪力撑，由此形成的空间钢桁架具有较大的抵抗弯矩、剪力、扭矩的强度和刚度。这样在劲性骨架作用下，两个悬臂通过合龙段就能更好的形成整体，确保连接过程中两悬臂端不致产生明显的变形差异。
2.2 内、外置劲性骨架比较
体内式骨架的优点是劲性骨架埋在混凝土中，不易受到腐蚀，不影响桥梁的外观。但在施工时有几个不利因素。
1）施工操作空间受限。
由于体内式劲性骨架多埋置在箱梁的四个倒角附近，因此倒角部位的钢筋放置很不方便；而且由于骨架及剪力撑的影响，箱梁现浇混凝土不易震捣密实；骨架在腹板倒角处，焊接操作空间狭小，工作困难且不易保证质量。
2）内置骨架无法拆除，造成部分预应力被钢骨架吸收。
3）一旦预埋钢构件与型钢骨架偏心连接，受压可能弯曲，引起混凝土表面开裂。
4）各组锁定钢构件之间受梁体影响，剪力撑设置难度较大。
与体内式相反，体外式的优点在于：
1）施工干扰小。
无论是劲性骨架的预埋、普通钢筋的放置、骨架的焊接、混凝土的震捣，都明显优于体内式。
2）预应力钢束可以充分预压合龙段混凝土。
3）体外钢支撑拆除后可重复利用，节约钢材。
4）便于安置剪力撑。
3 劲性骨架的型式对结构的影响分析
3.1 概述
内、外置劲性骨架在合龙施工时的采用对结构的影响区别在于成桥后内置骨架保留在结构内，而外置骨架在合龙后拆除。内置骨架保留在梁体内将会导致截面参数的变化，截面参数的变化将导致合龙段附近梁体的刚度变化，因悬臂施工桥梁多为超静定结构，梁段刚度的变化将会导致内力的重新分布。因此，采用不同骨架类型会导致结构不同的受力状态。
采用平面杆系桥梁分析专用程序对大桥施工过程进行计算分析，考虑内置劲性骨架（合龙后保留）和外置勁性骨架（合龙后拆除）两种合龙方式。
3.2 参数影响对比
3.2.1 内、外置劲性骨架对截面及结构内力影响
内置劲性骨架合龙后仍留在箱梁混凝土内，应用平面杆系程序对合龙段进行分析时，需考虑骨架对截面刚度及面积产生的影响。
采用土木综合分析程序Midas/Civil中的SPC模块对内置劲性骨架进行截面分析，由于内置劲性骨架为钢箱混凝土结构，结合计算机的处理能力，拟应用两次截面等效来求得劲性骨架对截面参数的影响。
骨架在换算截面后，将等效钢截面输入箱梁截面，考虑钢材和混凝土的材料差异进行截面换算。以混凝土为基准材料，对截面进行分析并与普通混凝土箱梁截面进行对比。
根据计算，采用内置劲性骨架合龙施工较采用外置劲性骨架施工，大桥合龙后跨中箱梁截面面积调整系数及沿桥纵向惯性矩调整系均有所增加。内置劲性骨架较无骨架箱梁对截面面积及抗弯惯性矩有较大提高。
采用内置劲性骨架或外置劲性骨架合龙对桥梁整体结构的轴力及剪力结果影响很小，对弯矩有明显影响。弯矩的差异在跨中断面处最大；随着计算截面远离跨中，影响逐渐减小。可以认为，大桥内置劲性骨架对结构内力的影响区域为跨中范围内。
3.2.2 内、外置劲性骨架对结构长期内力的影响
桥梁在服役期内，随着时间的变化，混凝土收缩、徐变以及预应力损失导致的结构内力变化使结构受力状态变化。而采用内置劲性骨架进行合龙施工的桥梁，由于钢骨架在合龙后留在腹板内，使结构的受力复杂化。桥梁在合龙后，内置劲性骨架箱梁对结构的内力影响，以时间为轴，计算结构在永久作用下1～5年的内力变化趋势，并与普通箱梁（外置劲性骨架合龙施工）进行对比分析。
采用内置劲性骨架或外置劲性骨架合龙对桥梁剪力影响结果微小，可以忽略；随着桥梁服役时间的增加，结构轴力不断减小，弯矩逐渐增加，表明混凝土收缩、徐变时变行为影响显著，预应力损失逐渐增加，结构受力状态不断恶化，但内力变化逐渐放缓至稳定状态。
十年服役期内，截面弯矩及剪力变化不大，轴力不断减小；经横向比较，内外置劲性骨架对该截面内力的影响一直较小，表明该桥内置劲性骨架对结构内力的影响区域没有发生变化，跨中范围内仍为有效影响区域。
4 结语
1）本文选择了一座合龙方式“由内转外”的桥梁作为本文依托工程。
2）利用MIDAS/Civil 6.71软件中的SPC模块分析了内置劲性骨架对箱梁截面参数的影响；利用平面杆系桥梁专用程序分析了内置劲性骨架对结构内力的影响区域。
3）以时间为轴，计算了结构自合龙至服役十年时永久作用下的内力变化情况，通过对采用两种合龙方式施工桥梁的内力状态进行比较，得出了采用内置劲性骨架施工的桥梁合龙段在内力状态上优于采用外置劲性骨架施工的桥梁的结论。
参考文献
[1] 戴竞，凤懋润.我国预应力混凝土公路桥的发展与现状[J].土木工程学报，1997，30（8）：3-10
[2] 朱芳芳，于忠涛.连续刚构桥合龙中劲性钢骨架的施工控制[J]北方交通.2006，9：37-40
[3] 张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社.2004：33-35
预应力混凝土连续刚构桥数跨相连，主梁与桥墩不设支座，因此具有T型刚构与连续梁桥的优点。悬臂施工方法与T型刚构桥相同，但在跨中浇筑合龙段，张拉正弯矩预应力束，使之连成整体。适应于大跨径、高桥墩的情况。
连续刚构桥梁的竣工合龙标志桥梁的主体结构施工即将结束，同时也是大桥施工的关键环节。合龙段是起着连结作用的关键部位，施工过程直接关系到合龙时桥梁结构安全与质量、成桥后结构内力与变形、桥面铺装厚度以及成桥后桥面高程。在悬臂施工过程中，有两个问题需要解决：一是合龙段新浇筑的混凝土在硬化过程中产生收缩，同时合龙口两端悬臂梁将随着温度下降也会产生收缩，容易造成悬臂梁端头和合龙段分离；二是当温度变化时，悬臂梁伸长或缩短，合龙段参与体系承受拉、压作用，新浇筑的合龙段混凝土在短时间内未具备足够的强度，过早受力则破坏混凝土内部胶结构造，使其强度受到影响。为解决上述两个问题，设计上一般在满足“T”构最后一节悬浇梁段施工操作空间的前提下，尽可能将合龙段长度设计短一些，以减少合龙段的收缩量，除加强合龙段混凝土施工质量和工艺外，更为重要的是在施工中对连续箱梁合龙采取一定技术措施，一般采用强制合龙方式，即对合龙段采用劲性骨架进行约束锁定。
2 劲性骨架的作用及比较
2.1 劲性骨架的作用
劲性骨架的作用是在合龙段混凝土养护期间帮助或者替代混凝土承受桥梁结构在此处可能产生的拉力、压力、弯矩、剪力和扭矩，以保证合龙段混凝土在凝结硬化过程中尽可能排除外界因素的干扰；同时在合龙束张拉过程中，劲性骨架会增大合龙段的刚度和强度，有利于确保合龙段质量和增加桥梁的整体性。
1）确保合龙段现浇混凝土的养护质量
劲性骨架的主要作用就是使合龙段现浇混凝土在养护期间尽量不受力或少受力，以确保其养护质量。合龙段混凝土在养护期间强度很低，其抵抗外力和变形的能力都很弱。如果合龙段混凝土在达到规定强度前承受过大的外力或变形，就会松散或开裂，从而严重影响其应有的质量和力学性能。劲性骨架就是代替混凝土承受合龙段混凝土养护期间的受力和变形。
2）增强两个悬臂端连接的安全可靠性
劲性骨架为大型型钢构成，牢固连接着两个悬臂段，由于钢材的弹性模量较大，因此其抗拉压刚度较大。并且某些劲性骨架设有强大的剪力撑，由此形成的空间钢桁架具有较大的抵抗弯矩、剪力、扭矩的强度和刚度。这样在劲性骨架作用下，两个悬臂通过合龙段就能更好的形成整体，确保连接过程中两悬臂端不致产生明显的变形差异。
2.2 内、外置劲性骨架比较
体内式骨架的优点是劲性骨架埋在混凝土中，不易受到腐蚀，不影响桥梁的外观。但在施工时有几个不利因素。
1）施工操作空间受限。
由于体内式劲性骨架多埋置在箱梁的四个倒角附近，因此倒角部位的钢筋放置很不方便；而且由于骨架及剪力撑的影响，箱梁现浇混凝土不易震捣密实；骨架在腹板倒角处，焊接操作空间狭小，工作困难且不易保证质量。
2）内置骨架无法拆除，造成部分预应力被钢骨架吸收。
3）一旦预埋钢构件与型钢骨架偏心连接，受压可能弯曲，引起混凝土表面开裂。
4）各组锁定钢构件之间受梁体影响，剪力撑设置难度较大。
与体内式相反，体外式的优点在于：
1）施工干扰小。
无论是劲性骨架的预埋、普通钢筋的放置、骨架的焊接、混凝土的震捣，都明显优于体内式。
2）预应力钢束可以充分预压合龙段混凝土。
3）体外钢支撑拆除后可重复利用，节约钢材。
4）便于安置剪力撑。
3 劲性骨架的型式对结构的影响分析
3.1 概述
内、外置劲性骨架在合龙施工时的采用对结构的影响区别在于成桥后内置骨架保留在结构内，而外置骨架在合龙后拆除。内置骨架保留在梁体内将会导致截面参数的变化，截面参数的变化将导致合龙段附近梁体的刚度变化，因悬臂施工桥梁多为超静定结构，梁段刚度的变化将会导致内力的重新分布。因此，采用不同骨架类型会导致结构不同的受力状态。
采用平面杆系桥梁分析专用程序对大桥施工过程进行计算分析，考虑内置劲性骨架（合龙后保留）和外置勁性骨架（合龙后拆除）两种合龙方式。
3.2 参数影响对比
3.2.1 内、外置劲性骨架对截面及结构内力影响
内置劲性骨架合龙后仍留在箱梁混凝土内，应用平面杆系程序对合龙段进行分析时，需考虑骨架对截面刚度及面积产生的影响。
采用土木综合分析程序Midas/Civil中的SPC模块对内置劲性骨架进行截面分析，由于内置劲性骨架为钢箱混凝土结构，结合计算机的处理能力，拟应用两次截面等效来求得劲性骨架对截面参数的影响。
骨架在换算截面后，将等效钢截面输入箱梁截面，考虑钢材和混凝土的材料差异进行截面换算。以混凝土为基准材料，对截面进行分析并与普通混凝土箱梁截面进行对比。
根据计算，采用内置劲性骨架合龙施工较采用外置劲性骨架施工，大桥合龙后跨中箱梁截面面积调整系数及沿桥纵向惯性矩调整系均有所增加。内置劲性骨架较无骨架箱梁对截面面积及抗弯惯性矩有较大提高。
采用内置劲性骨架或外置劲性骨架合龙对桥梁整体结构的轴力及剪力结果影响很小，对弯矩有明显影响。弯矩的差异在跨中断面处最大；随着计算截面远离跨中，影响逐渐减小。可以认为，大桥内置劲性骨架对结构内力的影响区域为跨中范围内。
3.2.2 内、外置劲性骨架对结构长期内力的影响
桥梁在服役期内，随着时间的变化，混凝土收缩、徐变以及预应力损失导致的结构内力变化使结构受力状态变化。而采用内置劲性骨架进行合龙施工的桥梁，由于钢骨架在合龙后留在腹板内，使结构的受力复杂化。桥梁在合龙后，内置劲性骨架箱梁对结构的内力影响，以时间为轴，计算结构在永久作用下1～5年的内力变化趋势，并与普通箱梁（外置劲性骨架合龙施工）进行对比分析。
采用内置劲性骨架或外置劲性骨架合龙对桥梁剪力影响结果微小，可以忽略；随着桥梁服役时间的增加，结构轴力不断减小，弯矩逐渐增加，表明混凝土收缩、徐变时变行为影响显著，预应力损失逐渐增加，结构受力状态不断恶化，但内力变化逐渐放缓至稳定状态。
十年服役期内，截面弯矩及剪力变化不大，轴力不断减小；经横向比较，内外置劲性骨架对该截面内力的影响一直较小，表明该桥内置劲性骨架对结构内力的影响区域没有发生变化，跨中范围内仍为有效影响区域。
4 结语
1）本文选择了一座合龙方式“由内转外”的桥梁作为本文依托工程。
2）利用MIDAS/Civil 6.71软件中的SPC模块分析了内置劲性骨架对箱梁截面参数的影响；利用平面杆系桥梁专用程序分析了内置劲性骨架对结构内力的影响区域。
3）以时间为轴，计算了结构自合龙至服役十年时永久作用下的内力变化情况，通过对采用两种合龙方式施工桥梁的内力状态进行比较，得出了采用内置劲性骨架施工的桥梁合龙段在内力状态上优于采用外置劲性骨架施工的桥梁的结论。
参考文献
[1] 戴竞，凤懋润.我国预应力混凝土公路桥的发展与现状[J].土木工程学报，1997，30（8）：3-10
[2] 朱芳芳，于忠涛.连续刚构桥合龙中劲性钢骨架的施工控制[J]北方交通.2006，9：37-40
[3] 张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社.2004：33-35