城市高架桥节段拼装盖梁技术研究

陈春雷，钟弘，徐岭华

（1.浙江大学，杭州310058；2.杭州市市政公用建设开发有限公司，杭州310016）

1 引言

随着我国桥梁建设的蓬勃发展，桥梁的施工环境越来越受到政府、业主、设计和施工单位的重视，尤其是在城市建设的桥梁。早期的预制节段拼装施工技术主要集中应用于桥梁的上部结构施工中，相对上部结构的预制拼装技术而言，下部结构的预制拼装发展较晚，其难点在于接缝的结构性能。自20世纪70 年代，欧美等国家在桥墩施工中开始应用该施工技术。第一座采用预制拼装桥墩技术建造的典型桥例是美国1978 年开始建造的Linn Cove 高架桥，该桥下部桥墩预制节段采用有黏结后张预应力筋连接，环氧接缝构造，增强耐久性，通过采用预制拼装技术顺利解决了环境制约与工程进度等问题，成为预制拼装技术应用的一个典型工程范例[1]。

20 世纪60 年代起，我国开始尝试在混凝土桥梁上部结构中采用预制节段拼装工艺。随着国外先进技术和设备不断引进，节段拼装桥墩技术在东海大桥、杭州湾大桥、北京积水潭桥试验工程、上海长江大桥、港珠澳大桥等工程中均得到了成功应用，但仅限于大吨位运输和现浇湿接头方式，并不适用于城市桥梁下部桥墩的建造[2]。结合国内桥梁建设发展现状和世界先进的桥梁桥墩建造技术可知，我国的预制拼装桥墩技术仍比较落后。

2 工程概况

杭州市康桥路至上塘路节点提升工程，在上塘高架拆桥段（ZX5-ZX11）高架盖梁采用灌浆金属波纹管连接的预制拼装施工工艺。由于预制拼装工艺对于构件精度的要求严格，预制盖梁钢筋笼及金属波纹管的安装精度严格控制在±2mm，故盖梁构件采用全工厂预制生产，后运至工程现场安装的方式。盖梁采用倒T 盖梁，长度18.8m，宽度3.5m，高度3.0m，盖梁在工厂内预制，脊骨梁部分现场现浇，盖梁混凝土等级为C50，采用高性能混凝土。

3 节段拼装盖梁连接方式

灌浆金属波纹管连接常用于墩身与盖梁的连接，预制墩身通过预埋于盖梁内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁之间的接触面往往采用砂浆垫层，现场施工时间短，通常在1d 内即可开展后续施工，但需要满足纵筋足够的锚固长度，尽管金属波纹管的运用有一定的局限性，但由于其结构简单、价格低廉、性能稳定等因素，其被广泛用于桥梁建设当中[3]。

4 设计原则

1）尽量减少结构尺寸，降低预制结构质量，满足运输、吊装等常规施工机械、设备的要求，以降低设备投入成本。

2）遵循“安全、适用、经济、美观、和谐、环保以及便于施工及养护”的基本设计原则，确保预制结构以及其重要连接节点的结构安全、施工便利、材料环保以及耐久性好。

3）满足抗震和耐久性设计要求，满足拼装的预制精度、施工精度要求，充分考虑施工的临时措施和预埋件的安装位置。

5 盖梁设计方案

盖梁横桥向宽度18.8m，顺桥向宽3.5m，高度3.0m，T形隐式盖梁腹板宽度1.5m，翼缘厚度为1.0m，整体吊装质量约为3.2×105kg（见图1）。为了降低吊装质量，预制方案通过竖向和横向2 种分块方案比较，推荐采用竖向分段方案，即翼缘采用预制，腹板采用现浇，吊装质量约为1.75×105kg。盖梁主筋采用HRB400 的φ28mm～32mm 钢筋，箍筋及拉钩采用HRB400 的φ10mm～28mm 钢筋，金属波纹管内钢筋采用HRB400 的φ40mm 钢筋，盖梁拼装采用JBZ-80Z 不锈钢波纹管全灌浆孔道连接形式。

图1 节段拼装T 形盖梁设计示意图（单位：cm）

6 盖梁有限元分析

盖梁采用平面杆系法对桥梁在施工阶段的受力情况进行了分析、验算，计算中考虑了恒载、活载、温度荷载及混凝土的收缩徐变等。计算分析的荷载工况主要有：第1 阶段：架设盖梁预制部分；第2 阶段：浇筑盖梁上部现浇段；第3 阶段：盖梁现浇段张拉预应力；第4 阶段：架梁通车。从计算分析结果可知，第1～第3 施工阶段，截面上缘最大拉应力分别为0.67MPa、0.15MPa 和0.01MPa，截面下缘均未出现拉应力，第4施工阶段截面上、下缘未出现拉应力，满足规范要求，具体分析结果如图2～图5 所示。

图2 第1 施工阶段：架设盖梁预制部分（单位：MPa）

图3 第2 施工阶段：浇筑盖梁上部现浇部分（单位：MPa）

图4 第3 施工阶段：张拉盖梁现浇部分钢束（单位：MPa）

图5 第4 施工阶段：架梁成桥（单位：MPa）

7 结语

综上所述，经过基础理论和分析计算研究，2018 年9 月，杭州市首座预制节段拼装盖梁在康桥路至上塘路节点提升工程中成功实施，共计12 榀预制拼装盖梁。通过实际工程的应用，原本计划需要54d 完成的盖梁施工工期缩短至36d，工人数量仅为12 人左右，进一步验证了城市高架桥节段拼装连接技术的可行性，取得了良好的实际应用效果。