預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

1、預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景一、預(yù)制裝配式橋梁的特點(diǎn)（1）現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，工期容易控制。這對(duì)于高速公路的建設(shè)具有重要意義， 特別是中小跨徑橋梁，采用預(yù)制裝配技術(shù)，可大幅縮短工期；（2）施工質(zhì)量和耐久性有保障，構(gòu)件均在工廠進(jìn)行規(guī)格化生成，因此施工質(zhì)量能夠得到保障，相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工工藝，各種隨機(jī)因素更加可控，因此混凝土 的耐久性能更好；（3）環(huán)境影響小，利于可持續(xù)發(fā)展。預(yù)制拼裝施工將現(xiàn)場(chǎng)工藝大都轉(zhuǎn)移到工廠， 現(xiàn)場(chǎng)只需要進(jìn)行安裝連接，因此對(duì)環(huán)境影響小，特別適用于復(fù)雜交通環(huán)境下的跨 線橋施工，由于現(xiàn)場(chǎng)污染小，符合可持續(xù)化建造理念。二、上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工預(yù)制裝配式橋梁上部結(jié)構(gòu)主要有板梁、T梁、組

2、合箱梁等結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)用于 中小跨徑橋梁。2.1裝配式板梁相對(duì)于一般的混凝土空心板梁，國外的預(yù)制裝配式空心板在橫向連接構(gòu)造上施工 質(zhì)量高于國內(nèi)。我國早前使用的小鉸縫板梁，由于施工時(shí)鉸縫太小，橫向連接很 弱，使用過程中接近于以單根板梁承受較大的車輛荷載， 所以出現(xiàn)了很多板梁被 超載車壓壞的工程事故。此外還有預(yù)制組合式帶肋板梁結(jié)構(gòu)。通過將I型鋼管放置于混凝土中，與混凝土結(jié)構(gòu)形成鋼骨結(jié)構(gòu)，這樣就可以以34個(gè)單元作為1個(gè)預(yù)制單元，單元與單元之間以I型鋼管為模板，用橡膠作為模板澆筑的橫向連 接。這些裝配式板梁橋主要是以單元化的預(yù)制板梁作為模板澆筑板梁之間的連接體，這就要求在設(shè)計(jì)上做到預(yù)制板梁的規(guī)格化和

3、標(biāo)準(zhǔn)化，板梁之間的連接應(yīng)該安全、可靠且便于施工。2.2裝配式T梁T梁可以采用鋼板作為下部而利用其受拉優(yōu)勢(shì)，采用混凝土作為上部承壓結(jié)構(gòu)，形成T形結(jié)構(gòu)。采用I形鋼結(jié)構(gòu)及混凝土現(xiàn)澆上翼緣板，現(xiàn)澆混凝土與 I形梁的上翼板之間通過剪力件連接。橫向可以采用交叉式或桁架式的鋼構(gòu)件連接， 或者I型橫梁連接T梁的下部鋼板和頂部作為底模的鋼板，可以進(jìn)行工廠化制造；頂部混凝土也可 以進(jìn)行預(yù)制或者現(xiàn)澆，提高施工效率。2.3裝配式組合箱梁預(yù)制組合箱形梁的U形箱梁側(cè)板及底板采用鋼結(jié)構(gòu)，頂板為預(yù)應(yīng)力混凝土橋面 板，設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力。由于鋼腹板與橋面板的連接并不呈完全剛性， 預(yù)應(yīng)力效應(yīng) 損失較小。需要注意的是，這些預(yù)制組合箱梁

4、結(jié)構(gòu)，在施工階段主要由U形梁承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的荷載效應(yīng)，待橋面板澆筑完成后，結(jié)構(gòu)才以箱形梁形式參與 受力。因此，當(dāng)應(yīng)用于直線梁橋時(shí)，采用預(yù)制 U形斷面能夠滿足施工中運(yùn)輸、 吊裝、安裝等要求，但是對(duì)于曲線梁結(jié)構(gòu)，由于曲線梁內(nèi)外側(cè)自重差異會(huì)造成梁 體的轉(zhuǎn)動(dòng)，因而需要在U形梁上部增加蓋板以滿足結(jié)構(gòu)的抗扭性能。預(yù)制組合箱形梁需要關(guān)注預(yù)制 U形梁與橋面板現(xiàn)澆施工工藝的配合。采用這種 施工方式的梁橋，目前主要有簡支變連續(xù)、臨時(shí)墩后張連續(xù)、臨時(shí)吊點(diǎn)后張連續(xù)、 節(jié)段梁整跨施工、節(jié)段梁懸臂吊裝后張連續(xù)等方案，不同方案下橋面板的施工順 序和特點(diǎn)有所差異。F部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工裝配式橋梁的下部結(jié)構(gòu)主要是墩柱和承臺(tái)。由

5、于其受力主要以承壓為主，因此墩柱和承臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式基本為矩形，方便設(shè)計(jì)與施工。裝配式橋梁下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵 是預(yù)制構(gòu)件之間的連接，包括橋墩連接以及承臺(tái)與樁基礎(chǔ)連接。3.1橋墩及其連接橋墩一般是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上下連接一般采用鋼筋定位法，利用炮筒連接并在 連接完成之后在側(cè)壁灌注砂漿。同樣，橋墩與蓋梁的連接也采用此方式。某些橋 墩采用樁柱形式，在與蓋梁連接時(shí)，樁柱直接插入蓋梁內(nèi)部，外伸鋼筋與蓋梁鋼 筋一體澆筑成形。此外，部分蓋梁采用組裝形式，組塊之間通過牛腿構(gòu)造連接， 牛腿構(gòu)造中同樣有部分鋼筋起限位作用。3.2承臺(tái)與樁基的連接根據(jù)所受力的類型，樁基可以分為可受拉和不可受拉兩種。對(duì)于可受拉的樁基， 需要特

6、別設(shè)置受拉鋼筋構(gòu)造，即樁基礎(chǔ)中的鋼筋需要伸出一定長度與承臺(tái)連接成 為一個(gè)整體。對(duì)于鋼筋的構(gòu)造連接仍然采用炮筒連接的方式。四、預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)的應(yīng)用前景4.1高性能混凝土橋梁20世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，混凝土的強(qiáng)度不斷地提高。20世紀(jì)70年代末，出現(xiàn)了強(qiáng)度超過60MPa的高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土。 在 高強(qiáng)混凝土研究與應(yīng)用不斷發(fā)展的同時(shí)，人們又開始了超高性能混凝土、活性粉 末混凝土的研究。4.2城市市政橋梁城市高架或軌道交通高架等工程因線形單一、 長度較長，施工周期短等因素，非 常適合采用工廠化生產(chǎn)預(yù)制節(jié)段，并由專用設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方法施工。 在橋 梁建造過程中，隨著預(yù)制工

7、程數(shù)量的增加，預(yù)制生產(chǎn)成本可以得到充分的攤銷， 工程造價(jià)會(huì)極大降低，并低于現(xiàn)澆方法的施工成本，而且工廠化生產(chǎn)的橋梁構(gòu)件 質(zhì)量更好控制。大型施工設(shè)備技術(shù)的提升，也為大型橋梁構(gòu)件拼裝提供必要的支 持，通過采用架橋機(jī)等專用設(shè)備施工，可以大大緩解上部結(jié)構(gòu)施工期間對(duì)城市交 通的壓力。完成拼裝的區(qū)段可立即開放其投影線下方的空間，既可用于道路工程 施工，也可向社會(huì)交通開放。4.3軌道交通和鐵路橋梁 軌道交通項(xiàng)目中的高架橋梁和鐵路橋梁， 橋?qū)捪鄬?duì)公路和市政橋梁較小，結(jié)構(gòu)形 式有采用傳統(tǒng)的箱型梁，也有采用槽型梁。因此目前大量采用工廠化預(yù)制生產(chǎn)， 通過已成型的路基軌道運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝的技術(shù)。 而且，現(xiàn)今的預(yù)制節(jié)段拼

8、裝施工 技術(shù)已經(jīng)能夠成熟地應(yīng)對(duì)橋梁各種復(fù)雜的曲線線形， 不論是橫坡、縱坡或是超高， 均可通過逐塊預(yù)制時(shí)利用模板進(jìn)行調(diào)整。 通過設(shè)置一些特殊的構(gòu)造，架橋機(jī)同樣 可以勝任小半徑平曲線及復(fù)雜曲線梁的架設(shè)。4.4橋梁墩柱及樁基預(yù)制技術(shù)應(yīng)用橋梁的立柱采用預(yù)制節(jié)段拼裝的形式則較多應(yīng)用在跨越山谷、江海河流的施工中，隨著城市交通壓力增大，預(yù)制立柱節(jié)段技術(shù)正在向城市高架轉(zhuǎn)化。 立柱采用 預(yù)制節(jié)段拼裝施工，可以進(jìn)一步減少施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土澆筑量， 縮小施工占用空 間和時(shí)間。此外，在預(yù)制預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)樁基礎(chǔ)的大規(guī)模應(yīng)用背景下， 工程師們正在 探索有效的樁、柱連接部位的預(yù)制構(gòu)件形式。真正意義上的全預(yù)制城市橋梁的出 現(xiàn)指日可

9、待五、預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)發(fā)展方向在我國雖有一些橋梁的部分構(gòu)件采用預(yù)制拼裝施工工藝， 但由于目前所有構(gòu)件全 部采用預(yù)制拼裝的全預(yù)制技術(shù)所開展的研究仍然不足，這種結(jié)構(gòu)還難以得到有效 的推廣?，F(xiàn)行的中等跨度公路橋梁或市政橋梁， 其上部結(jié)構(gòu)常采用先簡支后連續(xù) 的施工工藝，即預(yù)制梁在預(yù)制場(chǎng)地集中預(yù)制，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)下部結(jié)構(gòu)施工完成 時(shí)，將預(yù)制梁吊裝至橋址處進(jìn)行安裝。預(yù)制梁之間的橫向聯(lián)系采用現(xiàn)澆濕接縫形 成整體。由于濕接縫的施工屬于高空作業(yè)， 操作空間很小，鋼筋的焊接和立模均 較為困難，施工質(zhì)量難以保證。根據(jù)相關(guān)橋檢報(bào)告，濕接縫往往是橋梁病害的常 見部位。因此，對(duì)濕接縫進(jìn)行改良設(shè)計(jì)是非常有必要的。5.1節(jié)

10、點(diǎn)連接技術(shù)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中，連接方式?jīng)Q定了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。全預(yù)制橋梁中樁基、底 系梁、墩柱、蓋梁、預(yù)制梁片、橋面板等構(gòu)件之間的連接方式，除了預(yù)制梁片、 墩柱本身的連接目前普遍采用濕接縫方法施工外。從施工方法上，大都?xì)w于干連接和濕連接兩種。干連接，即干作業(yè)的連接方式，連接時(shí)不澆筑混凝土，而是通 過在連接的構(gòu)件內(nèi)植入鋼板或其他鋼部件， 通過螺栓連接或焊接，從而達(dá)到連接 的目的；濕連接，即濕作業(yè)的連接，連接時(shí)澆筑混凝土或水泥漿與其錨固。 此外， 在接頭密封技術(shù)方面，還需要進(jìn)一步開展研究。5.2拼裝設(shè)備技術(shù)改良全預(yù)制拼裝式橋梁在梁片吊裝設(shè)備上， 技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但樁基成孔及吊裝設(shè) 備，需要進(jìn)行必要的改良，現(xiàn)有的鉆孔樁機(jī)、旋挖樁機(jī)等在成孔垂直度、防塌孔、 施工周期等方面均無法滿足樁徑較大的預(yù)制樁施工， 必須進(jìn)行必要的技術(shù)改良后 方可使用。海面上構(gòu)件如墩柱、蓋梁、梁片等拼裝時(shí)，受到海風(fēng)影響較大，精確 定位難等問題也一直困擾工程界，在這方面的吊裝設(shè)備也需要進(jìn)一步改良。