城市高架桥预制桥墩设计及施工要点

袁平

摘 要：本工程是杭州市首座预制拼装的高架桥梁，在设计、施工、管理等方面无经验可借鉴，故在本工程中设置预制拼装桥墩试验段，以获得该技术的设计及施工要点。结合工程建设条件、桥墩结构型式、不同的连接部位，分别介绍了结构计算、预制件连接方式及施工方案。

关键词：城市高架;桥墩;预制拼装;连接技术;设计

中图分类号：U442.5;U445.4 文献标识码：A

0 引言

桥墩采用预制拼装技术符合“可持续发展”和“绿色发展”理念，与传统现浇工艺相比，具有施工速度快、对既有交通和环境影响小、质量优、节省劳动力、整体能耗低等优点，因此得到越来越广泛的应用。该技术在上海嘉闵高架、成都三环路扩能提升工程等工程中已开展研究并在实际工程中应用。

为响应国家及省市关于推广装配式建筑的指导意见，杭州地区积极推广预制拼装技术，故在本工程上选取10跨作为预制拼装技术的试验段以获得该技术的设计及施工要点，为今后杭州城市桥梁预制拼装建设提供参考。

1 工程概况

该工程为城市快速路，高架主线全长约1.58 km，主线设计速度为80 km/h，主线标准段采用双向四车，桥面宽19 m（见图1）。上部结构采用预应力混凝土小箱梁，跨越交叉路口采用钢箱梁，下部结构采用装配式桥的，桩基础采用钻孔灌注桩，墩柱和盖梁采用工厂预制、现场拼装施工。

2 预制装配式桥梁下部结构设计

2.1 下部结构总体设计

主线标准桥面宽度19.0 m，上部结构为30 m预制小箱梁，下部结构采用双柱式桥墩，墩柱间距为3 m，盖梁、墩柱采用工厂预制，现场装配，承台及桩基现场浇筑。根据前期方案比选，最终采用倒T型盖梁，预应力混凝土结构，盖梁长度为18.8 m，宽3.5 m，中间高度为3.0 m，悬臂高度1.0 m。盖梁分段施工，底缘1.0 m厚部分采用预制，上部2.0 m采用现场浇筑。墩柱采用预制钢筋混凝土结构，墩柱为矩形截面，顺、横向宽度均为1.5 m。墩柱均按一节预制装配。桩基础采用直径1.5 m钻孔灌注桩。见图2。

2.2 预制拼装盖梁设计

标准段盖梁为大挑臂式盖梁，采用预应力混凝土结构，根据运输条件和吊装条件、场地环境以及吊装重量对盖梁分段控制。主线标准段盖梁总重达到299.0 t，分上、下两段，下缘1.0 m厚工厂预制，上部2.0 m厚现场浇筑。盖梁下缘预制段重171.1 t，上缘现浇段重127.9 t。盖梁构造及配束如图3所示。

采用有限元软件建立框架模型，柱底按固结考虑。根据分段方式，分别模拟盖梁预制段施工、现浇段施工、架梁通车等施工阶段，分析计算各施工阶段受力。

2.2.1 盖梁施工阶段受力分析

盖梁下部在工厂绑扎钢筋，预埋金属波纹管、浇筑混凝土，并张拉N3钢束，待达混凝土到设计强度后运至工地拼装，并向金属波纹管内灌注水泥砂浆。金属波纹管内水泥砂浆达到强度后，绑扎盖梁上部钢筋，N1、N2钢束，浇筑混凝土。盖梁形成整体，架设梁板，通车运行。

2.2.2 成桥后，持久状况正常使用状态结果

2.2.3 成桥后，持久状况承载能力极限状态计算结果

施工阶段截面边缘混凝土的拉应力小于1.15，正应力满足规范要求;成桥后承载能力极限状态满足设计要求;长期效应组合正截面上下缘未出现拉应力，作用短期效应组合正截拉应力小于0.7，作用短期效应组合斜截面最大主拉应力小于0.5，满足规范要求;标准组合最大压应力小于0.5，满足规范要求。

2.3 预制墩柱设计

本次试验段桥墩高度均为8.0 m左右，按桥墩实际长度预制。设计计算按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）中相应要求，还应该进行接缝位置计算。根据上海市地方标准《预制拼装桥墩技术规程》（DGT J08-2060-2015）中相应规定，确定接缝及构造要求，并进行计算。

承台顶预埋伸出钢筋，立柱底部预埋套筒，将立柱下端套筒套入承台顶部伸出钢筋，并向套筒内灌注灌浆材料，完成立柱与承台的连接。

将预埋金属波纹管的盖梁套入立柱上端的伸出钢筋，并向波纹管内灌注灌浆材料，完成盖梁与立柱的连接。立柱主筋锚入承台1 800 mm、锚入盖梁为1 250 mm，且预制安装端与现场拼装段钢筋伸入长度均不小于10 ds（ds为被连接的纵向钢筋直径）。

2.4 施工要点

墩柱装配施工步骤为：外露钢筋除锈→拼接面凿毛清理→拼接缝测量放样—挡浆模板铺设—调节垫块找平→拼接缝表面充分湿润→砂浆垫层铺设→匹配拼装→墩柱吊装就位→调节设备安放→竖直度、轴线、标高测量→精度调整→调节设备固定墩柱→向套筒内灌注砂浆。

3 结语

本项目2019年年初竣工验收后通车运营，目前运营效果良好。桥墩预制拼装技术能解决了许多传统桥梁施工技术的痛点，尤其适合城市高架桥梁建设场景，在经济性、环保性及社会影响等方面較传统桥梁施工技术具有显著优势，具有良好的推广应用前景。目前桥墩预制拼装技术在城市高架桥梁工程中的应用还不够丰富，针对城市高架预制桥墩设计施工还没有形成完善的设计理论，在结构计算、标准化设计、施工方案设计等方面都有待进一步研究和实践。

参考文献：

[1]DGT J08-2060-2015，预制拼装桥墩技术规程[S].

[2]JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].

[3]张欣欣.长春预制装配式城市桥梁设计与施工[J].城市道桥与防洪，2020，37（06）：57-60.