城市预制拼装桥梁常见问题分析

董云飞

（中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏无锡 214000）

0 引言

空心板梁桥、T 梁桥，到后来的组合小箱梁桥、节段箱梁桥都是装配式桥梁施工中的常见结构形式，为保证施工质量，可选择的结构体系包括简支?梁、简支转连续梁、连续梁等，但从当前的结构形式使用频率上看，最为常见的类型是小箱梁、组合梁、节段箱梁等。

1 装配式桥梁的结构形式

1.1 小箱梁桥

小箱梁桥主要为简支体系，一般有明盖梁和倒T 梁两种形式。明盖梁构造简单、质地轻盈，缺憾是盖梁完全暴露在纵梁底部，会影响桥梁的景观整体性和谐性；倒T 盖梁能降低盖梁外露高度，与明盖梁相比更加美观。但由于倒T 盖梁顶连接着较宽的桥面连续带和双伸缩缝构造，因此在施工过程中极易隐藏病害。小箱梁桥设计为简支转连续体系时，下部结构的盖梁形式一般为明盖梁，在需要的情况下，还可以采用隐式横梁，以保证桥梁美观度。与此同时，还可以使用1.5 m 底宽的小箱梁，保证同等桥宽下箱梁的榀数大幅度减少，使桥梁的整体结构更加简洁。

1.2 组合梁桥

在实际应用过程中，组合梁桥不仅可以增强钢材的抗拉性能，还能保证混凝土具备较好的抗压性能。同时，组合结构桥梁还可实现工厂化制造，能大幅缩减施工安装工期，保证结构整体受力的均匀性以及工程质量的可靠性。与传统的混凝土桥相比，组合梁桥不仅质地更加轻盈，同时安装操作技术难度较低；与普通的钢桥相比，钢材用量更少，桥面也更加耐疲劳，减振与减噪方面表现突出。通常情况下，组合梁的钢结构部分以工字梁为主，部分桥梁项目由于是高架桥组合梁，或是使用的大跨度组合梁，为了获得更好的桥梁景观效果会采用箱型截面钢梁。

1.3 节段箱梁桥

城市高架主线桥中最为常见的两种节段箱梁施工方案分别为节段梁-整幅箱梁与分幅箱梁。节段梁—整幅箱梁即箱梁节段宽度与桥宽一致，这种施工技术与传统的现浇混凝土箱梁相似度较高，故施工操作难度更大。分幅箱梁横桥由两个或两个以上的单箱单室箱梁组合而成，这些箱梁节段提前预制，需要专业运输车队将其从制作工厂运送到安装位置，因此分幅箱梁的施工难度小、安装简便。从整体角度看，节段箱梁桥施工技术与传统现浇大箱梁桥更相似，因此，最终施工效果即桥体外观十分相似。该施工技术在大型城市的桥梁建设中应用较为广泛，原因是此种桥梁施工技术的环境适应性更强，但由于城市的高架桥变宽段和弯斜坡段较多，故施工难度更大。图1 为预制拼装桥梁工程段实景。

图1 预制拼装桥梁工程段实景

2 问题分析

2.1 现浇与预制的抉择

为保证预制装配桥梁工程建设质量，技术操作指导人员和基层施工人员应首先在城市预制拼装桥梁施工过程中明确其中潜在的问题和障碍。因此，需要提前对各项施工操作与构件进行试验，也可以将试验称为试件预制试验。

2.2 顶层设计

设计城市预制装配桥梁总体方案和结构时可能会遇到以下问题：

（1）预制拼装工艺实现与桥梁景观的协调问题。桥梁结构除了要符合稳定性要求以外，还必须给预制拼装工艺落实提供方便。同时，造型必须符合简洁流畅的标准，因此设计人员要结合建设现场的实际情况，其中需要克服与协调的障碍很多。

（2）依据预制梁场条件选择厂址和规划运输路径时，还要对预制场规模及其生产能力进行重点考虑。为了保证施工效率，是选择既有的改造升级方式，还是新建预制厂，这其中涉及到很多需要调节的步骤与工作。

（3）预制构件运输过程中需面对的问题，如运输设备能力和沿线桥涵、道路条件等。

（4）现场构建是否具备较强的吊装能力，要依据现场施工条件对吊装设备能力进行评估，保证最终选择的吊装设备规格符合要求。

2.3 桥梁景观

传统的现浇大箱梁施工技术不仅能让桥梁工程的线条十分流畅，还可获得较为通透的桥下空间。而预制装配桥梁施工技术则是将混凝土结构采用化整为零的方式处理，桥梁施工的景观效果可能会大打折扣。与传统的现浇大箱梁施工技术相比，预制装配式桥梁美感体现在构件和结构上，而非桥梁的整体。

2.4 工程经济性

预制装配结构与现浇结构相比经济实用性更强，施工过程更加简单方便，可保证施工效率与质量。但有部分学者认为在工程费用测算过程中的预制场的建设费用必须摊算到工程中，所以从这个角度看，预制装配桥梁的造价并不低，甚至可以说十分耗费建设成本。但对于大型桥梁工程项目来说，由于构件的需求量较大，标准化生产后可使成本大幅降低。同时，由于生产的构件数量较大，人工费、水电费、模板费、支架费、环境保护等费用都可得到缩减。因此，使用预制装配技术建设桥梁工程项目，不仅能节省地面空间，还不需要铺设临时道路。最为重要是，道路两侧的绿化带在施工期间不会受到破坏。

2.5 协同设计

传统的桥梁建设流程是由设计院出具设计图纸，施工单位及构建预制厂按图纸要求对桥梁的工程项目建设构件进行生产与安装，期间的流程步骤非常繁杂。需要注意的是，预制厂对构件进行标准化生产、施工单位依据图纸进行装配化施工、质检部门安排专业的质量监督人员，结合信息管理系统保证所有工作得到更加精确的调配与组织，保证施工流程的高效落实。因此，桥梁设计师与施工单位必须紧密配合，采用提前开展交底会议的方式，明确各自承担的职责。同时也要了解对方承担的义务，只有相互熟悉、了解，才能让工作落实的水平更高。例如，桥梁设计师除了结构设计分析以外，还必须对工程项目的预制工艺、运输过程、吊装施工等环节进行了解，如此才能在设计阶段就对一些问题进行提前考虑并从设计角度解决，施工团队选择的设备、材料以及工艺才会更加科学准确，使预制和安装过程更高效地落实，保证预制装配技术优势的全面发挥。

2.6 构件连接方式

在连接桥梁的预制构件时，应通过适宜的操作工艺和设备以保证施工过程高效便捷，质量满足标准要求，结构稳定且节约成本。可以选择的桥梁结构连接方式包括灌浆套筒、金属波纹管、现浇湿接头承插式结构等。通常情况下，这些连接方式有其适用的场景及操作优势。灌浆金属波纹管连接构造如图2 所示。

图2 灌浆金属波纹管连接构造

灌浆套筒连接方式施工操作过程较为简单便捷，同时能够获得较好的施工精度，但是在实际施工步骤组织落实过程中可能会遇到灌浆检测困难，给套筒对塑性铰区带来损伤等问题。使用金属波纹管连接方式能够保证结构发挥较好的力学性能，与现浇技术工艺一样，整个结构的稳定性较好。但因使用的钢筋锚固长度较长，连接立柱与承台时可能会出现一些阻碍，增加连接的难度。与其他连接方式相比，现浇湿接头连接方式可靠性、耐久性较好，同时抗震性也能与现浇计数方式相媲美。但可能潜藏的问题是，预置过程中无法及时有效落实现场定位工作，同时大量的现浇混凝土作业会拖慢施工效率。承插式连接方式整体性能较好，同时施工技术操作简单便利。此技术操作过程不需要保证技术精度，但由于使用插槽，因此可能会对桥梁承台的整体性带来损害。原因是为了保证插入深度，承台的厚度必须更大，同时由于插槽现浇缝质量要求较高，实际操作过程中需要依据工程的实际情况优化连接方式。

2.7 构件轻量化

通常情况下，一般公路中小梁式桥可承载的运输预制构件重量最高不能超过150 t，其中不包括桥面通行的过往车辆。同时，为了防止导致运输梁出现损伤，预制件的重量必须控制在合理的范围内，必须在重量范围内落实桥梁预制构件的轻型化研究，保证通过适宜的技术手段让预制构件的重量大幅减少。小箱梁或U 形梁可直接分为纵向的3 段，运输团队将其运送到施工现场后，由专业人员完成整个桥梁的拼装工作。通常情况下，桥墩采用空心结构，施工人员会将高立柱进行纵向分段。盖梁需要分段预制或上下分层或设计成空心结构，也可以结合实际情况将盖梁做成一个混凝土外壳，通过吊装的方式将混凝土外壳浇筑成实心混凝土柱体。如果预支构件采用的是钢筋混凝土组合结构，操作过程中要协调构建大小与安装效率之间的关系，保证在最短的时间内完成所有的拼装工作。

3 结语

随时代发展，装配式桥梁施工技术以其自身具备的优点将会得到大范围的应用与推广。同时，此项施工技术的升级与优化、标准化设计和信息化管理，将会使整个操作过程的效率更高、成本占用更少，再辅助以高新技术，如BIM 技术以及大数据技术等，装配式桥梁施工工艺建设水平将得到全面升级。但不容忽视的是，由于装配式技术需要依靠产业链发展，科研部门、设计企业、施工企业以及材料设备供应企业都要明确自身职责，协同发展，保证装配式桥梁在未来的交通建设中发挥关键作用。