桥梁下部结构预制拼装技术应用

2020-11-27成文利

商品与质量 2020年29期

成文利

中交一公局第八工程有限公司天津 300170

1 预制拼装桥梁概述

目前市政高架桥采用的梁体形式主要有：整体现浇大箱梁、钢箱梁、预制小箱梁或T 梁等，施工主要依靠在现场设置大量的支架，然后在支架上现浇混凝土。这种施工方法技术成熟，工程前期投资相对小；但是会占用既有线的道路面积，易造成交通拥堵，且现场施工工序多、噪音大、施工速度慢、周期长，对周围居民的工作和生活造成很大的负面影响，这一系列弊端使得对新型建桥技术的研究更加迫切；预制拼装桥梁技术由此应运而生。

预制桥梁是指在预制工厂中预先将桥梁构件或部件制作完成后运输至施工现场，将各个构件拼接完成安装。与现浇桥梁施工方法最大的不同在于，预制拼装桥梁是将各个结构预先制作再运输至施工现场拼接，具有可靠的施工质量保证和良好的现场控制，不再需要对场地进行绑扎钢筋和浇筑混凝土，也无需对现场进行交通管制。在施工过程中对交通可以实现全天候开放，体现“环境友好”的建造理念，大大降低了施工过程中产生的泥浆、噪声和渣土污染，并极大地缩短了桥梁建设工期，也更利于对施工质量的把控[1]。在预制工厂制造桥梁节段或构件时，可以根据桥梁上部结构的断面形式或者桥梁的跨度，将桥梁主梁进行纵向分节段逐梁预制，或者根据桥面横向节段划分桥跨和主梁；对于桥梁下部结构，也可以根据构件部位的不同，比如桩基础、桥墩、承台、墩帽等构件，在预制场中进行分类整体预制或者节段预制，然后将其在现场进行拼装。

2 桥墩墩柱预制拼装技术的应用

2.1 传统的湿接缝连接方式

此种连接技术主要就是指通过预制节段伸出一定数量的钢筋采用机械连接或者焊接的方式进行钢筋连接，再现浇筑混凝土湿接的连接方式。采用该连接方式的桥墩，力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝的施工需要现场焊接钢筋和浇筑混凝土，会增加较长的施工时间。

2.2 灌浆套筒连接方式

此种拼装技术主要就是指先将钢套筒预埋在构件当中，之后通过灌浆的方式进行不同构件之间的连接，此种连接方式不需要现浇混凝土和张拉预应力筋，现场施工所需时间显著减少；同时在套筒和钢筋之间具有比较好的咬合力，所以具有较强的整体性。但是此种拼接技术需要对钢筋和套筒进行非常准确的定位，一定程度上增加了施工要求；并且桥墩主筋连接套筒的直径相对较大，而非连接段的钢筋混凝土保护层厚度也比较大。

2.3 灌浆波纹管连接方式

此种拼装技术与灌浆套筒连接方式相类似，主要就是指先将金属波纹管预埋在构件当中，之后通过灌浆的方式进行不同构件之间的连接。相对于灌浆套筒连接方式来说，灌浆波纹管连接时波纹管和钢筋的咬合力相对较差，因此锚固长度应适当延长以提升整体性[2]。

3 桥墩接缝型式

3.1 灌浆金属波纹管连接

该型式主要用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接，一般在体积较大的承台或盖梁中设置预埋金属波纹管成孔，墩身预留外露钢筋。安装时在接触面先设置高强环氧砂浆垫层，将外露钢筋插入波纹管孔中并灌注高强浆料，从而在构件间形成黏结锚固。桥墩抗震承载力、总体耗能能力和位移能力与现浇试件相近。其缺点主要是由于预制墩柱钢筋外伸较长，墩身的预制、运输长度会相应减小；墩身翻身时需要特殊支架或需要另一台汽车吊进行配合翻转；施工过程中进入金属波纹管清除垃圾较为困难等。

3.2 预应力连接

后张预应力筋连接构造往往配合砂浆垫层或环氧胶接缝构造实现节段预制桥墩的建造。预应力筋可采用钢绞线或精轧螺纹钢筋等。

由于市政高架桥梁墩柱尺寸相对较小，对预应力钢绞线来讲很难满足规范4m 弯曲半径的要求。对于精轧螺纹钢筋来讲，后穿束比较困难，目前有采用自锁式固定锚具的案例，但尚无大规模使用。墩身在配有预应力筋的同时还需要布置一定数量的构造配筋，墩身造价相对要高许多，施工工艺复杂，施工时间较长。

3.3UHPC 连接

UHPC 是一种新型材料，由水泥、硅灰、石英粉、硅砂、细钢纤维等材料组成，根据最大密实度理论配制而成，不含有粗骨料；具有高强、高致密性、握裹能力强、自流平等性能。混凝土和钢筋之间的黏结作用随混凝土强度的增加而增加，利用该性能，钢筋搭接所需搭接长度远小于普通混凝土，钢纤维可以有效限制裂缝开展，防止钢筋和混凝土之间的黏结失效[3]。

4 下部结构施工

桥梁施工易对周边环境造成不良影响，此现象在市政桥梁项目中更为明显，因此减少污染物排放是重要的发展思路，对此可选用工业化装配的方式。而在桥梁结构的组成中，下部结构对整体稳定性的影响较为明显，在地震荷载作用下通过该结构可保证桥梁其它结构不受到损伤，施工中需要注重节段划分及连接等方面的工艺要点。竖向预制节段拼接是较为传统的方法，其局限之处在于操作难度大，不利于施工作业的高效推进，初期主要被应用于大型跨海桥梁工程中，竖向预应力筋是重要的构件，但考虑到穿束难度较大的问题，通常变更为钢套筒连接、高强混凝土连接等更为先进的方法，此时可保证桥梁下部结构的整体质量，使其具有抗震性与稳定性。