关于节段桥梁的设计及施工技术解析

2015-08-15江西同济设计集团股份有限公司江西南昌330000

江西建材 2015年22期

■贾峰 ■江西同济设计集团股份有限公司，江西南昌 330000

节段桥梁设计及施工工艺对生态环境影响较小、施工工业化、机械化程度高、工程工期短的优势，可以应用无支架施工的标准形式，切实降低对四周道路交通产生的不良作用，特别适于市政桥梁工程施工。所以，分析节段桥梁设计和施工工艺对确保市政桥梁施工质量和工程进度意义重大。

1 研究探析节段桥梁的设计及施工工艺

节段桥梁设计及施工工艺主要包含预制拼装法与悬拼拼装法两种施工模式，为切实做好其设计和施工，以下对两种施工方式进行探究。

1.1 预制节段拼装法

该施工方式是将梁体分为若干节段，在工厂预制后运至桥位进行组拼，通过施加预应力将节段整体拼装成桥的施工工艺。简单地说，“预制节段拼装”像是孩提时代玩过的“组装玩具”，即将一块块分散的“积木块”拼成一座“大桥”。早在20 世纪60 年代初，欧洲国家最先发明了节段预制砼箱梁，到了20 世纪70 年代，这种模式随之被美洲学习，且得到优异的经济效益与感官美学，最终被全球范围内广泛采用，逐步转变成中等跨径桥梁的基础施工模式。由于是工厂预制，不需要搭设支架，对现场干扰小，梁体外观质量好，对城市高架桥梁尤为适合。比如，美国曾应用预制拼装法顺利建造了位于迈阿密的长礁桥与位于佛罗里达州的七英里大桥;2000 年泰国应用该施工方式建造成功总长55 千米的Bane Na 大桥是迄今为止全球范围应用预制拼装工艺法建设成功的最长桥;内于2001 年3 月在上海浏河大桥采用预制节段拼装(全桥156 个节段)，是我国第一次应用预制节段拼装法建设完成的大桥。

该施工工艺具备多种优势:(1)进行施工阶段对正常道路交通和生态环境产生的影响很小;(2)桥梁节段重量不高，尺寸较小，运送便捷，且节段组装拼接过程中工程进度快;(3)用工场化预制，其品质极易掌握;(4)该施工工艺能很大程度减少拼装阶段和桥梁成型后砼的收缩与徐变;(5)其合理的桥梁体外预应力，能够降低梁断面尺寸，提高材料使用效率;(6)每个桥梁节段的几何形状控制得当，能够很大程度提升混凝土结构的美观程度。另外，节段桥梁预制拼装法依然存在诸多问题:(1)桥梁施工之前需建造预制场、机械装置运送以及架梁机械设备的准备等工序的成本花费，桥梁施工初期的投入较高;(2)若处置不当，桥梁节段间无法紧密衔接，则无法切实的避免空气水分与酸性物质的渗透，桥梁结构材料抵抗长期破坏作用的能力降低，尤其对沿海桥梁施工不利，与此同时，工程原料尤其是预应力钢筋的抗拉强度无法切实发挥，桥梁主体工程原料使用较多，成本花费更高;(3)桥梁工程施工工序相对繁琐，该施工方式设定的标准严格，施工技术较难;(4)桥梁工程施工整体组织管理相对困难。

1.2 悬臂拼装法

这种施工工艺是将悬臂梁首先分段预制，下部桥墩建成后将构件运送至施工现场，通过吊车向一侧或者两侧逐一将构件吊起、组装拼接以及施加预应力，确保每段构件互相平衡延伸拼接为一体。其施工工艺工序为:梁段预先制造、移位、放置—桥梁分段运送—组装拼接—体系转换;梁段预制分为长线台座法和短线台座法，长线台座法遵照桥下缘曲线建造的固定不动的底座，于底座加装底部模板，再实行构件预先制作;短线台座法是参照箱梁纵剖面改变规格规划的单一浇筑部分，在具备纵方位移和能够调节底板高低器械的底模进行梁段的浇筑工作，通过梁段预先制造需确保桥尺寸的精准性、外表平整、孔道无错误、构件接缝处置便捷以及主筋牢靠其防止锈蚀。长线台座法优点:(1)几何形状容易布置和控制，构造简单，施工生产过程比较容易控制;(2)脱模后，不必立即把梁段转运到贮放地。(3)偏差不会累积，对于已制块件形成的偏差可以通过下一个块件及时调整，而且还可以多点同时匹配预制，加快施工进度。短线台座法优点:(1)占地面积较小;(2)形成流水线作业，提高施工速度;(3)适用于节段类型变化较多，模板倒用较频繁的工程需求;(4)模板和浇筑设备都是固定的，能获得平曲线、坚曲线和不同的超高。长线台座法和短线台座法优缺点互补。

2 节段桥梁设计和施工阶段主要问题和设计模式

2.1 桥梁结构次内力

超静定预应力砼结构在多种内在因素和外在因素作用下，可能会受到强迫的挠曲变形或轴向的伸缩变形影响，因此形成多余约束力，产生结构附加内力，即次内力。次内力形成因素较多，因本身约束或者邻构件约束都会形成次内力，因热胀冷缩引起结构的形变和结构整体几何间断或者材料间断都会形成次内力;工程中因砼收缩与徐变，及温度改变和墩台不均匀沉降均形成次内力。无外荷载，超静定结构可能形成内力，但静定结构无可能性，温度变化、支座沉降、梁长误差及梁长伸缩都不会引起静定结构的此内力，可超静定结构相反。因超静定结构遭到预应力影响形成形变趋向，但此趋向定会遭到结构冗余杆件限制，但此类冗余限制部位形成了次反力，其在桥梁结构内产生的内力就是次内力。静定结构或者超静定结构系统，因预应力的影响形成内力即主内力，预应力影响在总体桥梁结构内形成的结构内力即综合内力，综合内力和主内力相减所得为次内力。所以，预应力结构的非预应力构件没有主内力其次内力即为综合内力;静定结构无次内力，主内力就是综合内力。节段桥梁需合理进行配束，科学实行闭合流程，充分利用预应力。

2.2 拼装定位与挠度控制

拼装阶段需在拼接表面涂抹一层环氧树脂，节段桥梁拼接表面粘结完全需依照桥梁工程施工的现实状况和改变状况对产生的挠度进行细致的研究解算，并在施工阶段利用预应力钢束张拉实行调节。

挠度的控制对于工程十分重要，必要时需借助专业软件进行施工阶段的结构受力计算，并且对其适当调整，通常可以通过预应力钢束的张拉对其进行调整，必要的时候可以应用千斤顶，接缝间可以嵌入软质金属。

2.3 合拢段设计与施工

悬臂拼接的预应力混凝土连续梁机械化水平高，能切实保障节段桥梁工程工期与施工质量，需应用悬臂拼接的预应力混凝土连续梁提升施工成效，合拢段的设计阶段需确保悬臂拼接的节段桥梁跨中有1.5～2m 的合拢段在进行拼接过程中应用现场浇筑或者桥梁节段进行拼接，采用悬臂拼装的PC 连续梁经济合理、技术可行，且机械化程度较高，具有较高的优越性，并且在同等条件下可以提高跨度，节约下部工程量，同样适用于曲线梁。