节段桥梁设计与施工的关键问题探析

曾延平

（四川路桥华东建设有限责任公司， 成都 610000）

近些年来，我国在社会基础设施建设方面投入的资源越来越多，尤其是在为了缓解城市交通压力，轻轨以及高架等桥梁工程的数量也呈现出持续增长的趋势。基于这个大前提，需要降低对交通与环境的影响、引进国外先进施工技术以及提高施工速度，以保证桥梁施工的文明性与高效性。目前，在节段桥梁施工中，主要包含拱桥建设、PC的连续梁、斜拉桥以及钢架等，做好每个部分的施工，才能保证工程的施工质量。

1 节段桥梁预制的拼装法

在阶段桥梁施工的过程中，通常采用拼装法，预制拼装法就是其中应用较为广泛的一种方法，其优势在于施工简单、效率高、工期短。同时，施工占用的地面道路较小，为施工组织提供了方便。这种方法常用于桥梁下部结构施工中。在混凝土低温蒸汽和工厂化与之养护技术的综合应用的情况下，桥梁每一节段生产所需的时间可以压缩到1天之内。在预制拼装法具体实施的过程中，唯一的难点就是假设拼装，在此过程中必须借助特种架桥机等专业设备的帮助。

此外，通过节段预制拼装法的应用还可以保障桥梁线型的美观性。在节段预制的过程中，整根梁的所有节段都是采用相同的模板浇筑而成的，且采用了密贴镶合额匹配浇筑法，最大程度的保障了梁体线型的一致性。虽然节段预制拼装法具备以上多方面的优点，但是其同样存在一定的缺陷，主要包括以下两个方面：首先，设备投入较高。采用节段预制拼装法进行施工的过程中，需要使用到架桥机、小平车以及预制模板等多种设备，尤其是预制模板，必须委托专业的制造工厂进行设计生产，否则就有可能因参数偏差对工程施工质量造成危害。其二，通用性较差。采用节段预制拼装法需要先期投入大量的资金，且只有达到一定的工程量才能达成一次摊销的目的。因此想要进一步对节段预制拼装法进行推广，就需要从上面两个方面入手进行优化完善。

2 节段桥梁悬拼拼装法

在城市节段桥梁施工的过程中，普遍采用的方法为悬臂拼装法，在具体实施时，在预制场地对主梁进行分段预制，并预留相应的预应力孔道，在完成下部结构施工后，将主梁各节段运送到是工程现场进行拼装。之后进行钢束张拉，将悬臂结构合拢后形成连续的体系。需要格外注意的是，在主梁分段预制的过程中，必须全面结合结构的受力要求以及施工机具的具体情况对分段的长度进行科学的设定。在设计阶段，可以通过计算机对桥梁的结构进行分析，在此基础上选择最合适的预应力体系，并科学选用混凝土的规格型号。结构体系在由简支转变为连续的过程中，必须充分考虑到预应力的变化情况，并作出针对性调整。在钢束张拉时，可以将其布置在腹板或是顶底板内，以达到降低结构自重、提高跨越能力的效果。采用悬臂拼装法进行节段桥梁施工中，采用钢束代替了支架、型钢和模板，大幅度的降低了资源投入，并且节段预制可以和下部构造同时进行，实现了施工效率的增长，同时也将徐变对工程的不利影响控制在最低的范围内。此外，采用这种方法可以灵活的调整节段安装的时段，基本上不会对城市交通带来较大的影响。然而，节段式桥梁对技术要求较为严格，且结构的影响因素较多，同时也不适用于小跨度的桥梁，上述因素都对其大范围推广应用产生了一定的阻碍。

3 节段桥梁的设计施工主要问题

3.1 节段桥梁合龙段的设计和施工

采用悬臂拼装法进行阶段桥梁施工，其结构体系会经历从悬臂结构向连续体系转变的过程，因此需要在跨中部位预留出跨度为1.5-2.0m的合龙段，以便在主梁标高合格之后即时将梁连成整体。对于节段桥梁的合龙段施工时，可以采用现浇或是拼装两种方法，二者各有优劣，如现浇便于施工人员结合具体实施情况作出调整，但是工期较长，且工序复杂。而拼装法对精度的要求过高，难于掌控。而悬臂拼装PC连续梁通过先进机械设备的应用为技术实施提供了便利，同时也有效保障了施工质量，非常适合在城市中桥梁工程中使用。

3.2 预应力钢束布置

节段桥梁的配束主要包括悬臂力筋以及连续筋两个部分，其中悬臂力筋通常布置在顶板、腹板或是上梗肋内。设置在顶板内的钢束一般呈现直线形分布，采用锚固的方式和节段拼装面固定在一起。设置在腹板内的钢束则呈现出曲线形状分布。在一些大跨度桥梁施工的过程中，为了获得便利，通常只在顶板内布设钢束。另一方面，连续力筋通常布置在底板内，和箱内底板上留锯齿块张拉锚固钢束。在节段桥梁施工的过程中，若采用悬臂拼装法，为了将预应力的损失降到最低，通常将钢束布置成短束，同时弯起力筋只设置两个弯折点，如此就可以将徐变控制到节段的预制和安装过程中，保障钢束的性能得到最大程度的应用。在拼装施工的过程中，梁体需要布设大量的悬臂束，其中的大部分配束在体系完成后都会多余，很容易造成浪费，对此可以采用设置临时束的方法。此外，还可以采用体外预应力体系，将钢束布置在箱内，通过对张拉力的控制实现对挠度和预拱度的调整，但是由于预应力结构的承载能力偏低，因此稍有不慎，就会导致严重的后果。

3.3 安装定位及挠度控制

节段的拼装通常采用企口缝的形式，不同部位的企口缝发挥的效用也存在一定的差异，如腹板上的企口缝可以用于调整高程、顶板上的企口缝可以用于调整节段水平位置，由此可见，企口缝的重要作用就是安装定位。此外，一些工程中采用在底板处设置预埋件的方式，起到固定的效果。在安装就位之后，应该在拼装面涂环氧树脂，保障拼接面粘接的稳固性。在节段桥梁设计施工的过程中，挠度也是需要重点关注的内容之一，一旦挠度控制出现失误，将会对后续的合龙带来极大的阻碍，进而影响到桥梁的线形。因此在具体设计施工中，技术人员必须结合施工具体情况以及徐变情况进行科学分析，在此基础上对预拱度进行合理设置，并根据工程进展作出适当的调整。

3.4 次内力

次内力是节段桥梁设计施工的主要影响因素之一，桥梁结构的次内力主要包括预应力产生的次内力和徐变次内力两个部分。次内力的净效会增加中间支点处的负弯矩和跨中正弯矩，从而对结构造成负面影响。但次内力同时也发挥着一定的积极作用。如在悬臂拼装的过程中，徐变次内力会起到降低支点负弯矩、增加跨中正弯矩的效果，提升结构整体受力的合理性。针对预应力产生的次内力，可以采用力法或是等效荷载法进行计算，由于计算过程中的假设和实际情况不可避免会出现一定的偏差，因此很难精确的计算出徐变次内力。在节段桥梁设计过程中，只需着重关注钢束布置、合龙程度等方面内容即可见次内力的不利影响控制到最低。

综上所述，节段施工已经在我国城市桥梁工程中得到了广泛的应用，为了保障节段施工的质量，其采用的模板必须结合具体工程施工节段的长度和横断面进行制作。想要实现该项工艺的推广，必须对模板和架桥机进行改造升级，防止因为节段设计问题，导致工程施工质量受到影响。