桥梁节段拼装设备与架设方案的比选研究

耿庆祥

（中铁北京工程局集团第五工程有限公司，浙江 杭州311215）

0 引言

目前，我国混凝土桥梁仍然以支架现浇的施工方法为主，节段预制拼装技术应用比例很小，但其经济，技术优势已得到我国桥梁工程界的重视，随着我国桥梁工业化、标准化水平的提高，此项技术的推广应用具有广阔的前景。目前我国仍缺少节段预制拼装桥梁的设计规范，技术研究仍然处于初级节段，急需更多深入研究。

1 工程概况

连徐铁路站前Ⅱ标东海特大桥962#～965#墩跨大沙河32m+48m+32m连续梁里程为DK73+511.495～DK73+625.195，线路小里程与河流夹角为106°，连续梁全长113.5m，采用节段预制装配施工工艺，在新沂梁场（中心里程DK68+700）进行节段预制及存放，轮胎式运梁车运至现场利用架桥机进行胶接拼装，需预制40个节段，中跨合龙处设1m湿接头。梁体为单箱单室、等高度箱梁，底板、腹板、顶板局部向内侧加厚。全联在端支点、中支点处设横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。桥梁宽12.6m，桥梁全长113.5m，计算跨度为（32+48+32）m，截面中心线处梁高3.035m，梁底下缘按直线变化。

2 设备选型分类

桥梁节段预制拼装施工工艺工法的原理就是将桥梁上部结构划分为若干标准节段，在预制场地匹配预制完成后，在现场用架桥机等专用拼装设备在桥梁下部结构之上，按次序逐块组拼，同时施加预应力，使之成为整体结构，并沿预定的安装方向进行逐跨推进、逐跨拼装[1-3]。

桥梁节段拼装设备主要包括悬臂拼装设备和逐跨拼装设备[4，5]。具体分类如图1所示。

图1 桥梁节段拼装设备类型

架桥机节段拼装设备主要性能指标如表1所示，桥面吊节段拼装设备主要性能指标如表2所示，轮胎吊节段拼装设备主要性能指标如表3所示。

表1 架桥机主要性能指标

表2 桥面吊主要性能指标

表3 轮胎吊主要性能指标

从综合施工进度指标、对地面交通影响程度、设备通用性、设备功能性、造价、跨越既有建（构）筑物能力、跨越河流与立交能力、安装拆除难度、转场难度等几方面对比了架桥机、桥面吊、轮胎吊三种设备，如表4所示。

表4 三种设备综合特性对比

3 节段预制拼装方案适用性研究

3.1 影响节段拼装方案选择的主要因素

逐跨拼装的施工方法的适用范围受以下几点条件制约[6，7]：

（1）结构形式：逐跨拼装一般适用于等高度箱梁桥，结构形式可以是简支梁或者连续（刚构）梁桥。这类桥梁的跨度一般不超过60m，如表5所示。

表5 箱梁桥主要指标

（2）运输条件：梁体节段需要用运梁机械如驳船、运梁车从预制场运至桥位，因此节段重量受船、车、道路的载重限制，典型逐跨拼装桥梁的梁段参数见表，可见此类桥梁节段重量一般不超过70t，跨径一般不超过50m；当桥面过宽、三车道跨度较长时，节段重量超过100t，节段运输较为困难[8]。

（3）架桥机条件：逐跨拼装的施工方式一般通过架桥机吊装拼接完成，所以架桥机的性能也制约了逐跨拼装的适用范围，架桥机一般是大量钢构件运输至现场，在桥位拼装而成，因此钢构件不宜过重，架桥机主梁的刚度和承载力无法太大，这导致架桥机的悬挂重量承载力有限制，根据典型逐跨拼装桥梁所用架桥机可知，最大节段重量不超过80t，悬挂总重量不超过700t，最大节段数也有限制，这三者结合起来就限制了适用桥跨无法达到60m以上。

当桥跨增大，梁高随之增大，截面积增加，同时节段数也线性增加，理论上一跨梁的总重与跨径近似成二次方关系，当桥跨较长，架桥机的用钢量较大，租赁费用较高，桥墩。基础的截面尺寸、配筋等受施工期间荷载控制，这样采用逐跨拼装的施工方式极为不经济，所以桥跨不宜超过60m。此外，架桥机的工作曲线半径要求很大，一般只适用于直桥，纵横向坡度要求比较严格，故逐跨拼装一般只适用于平直梁桥，不适合用在急弯、上下坡匝道桥。

综合以上因素，逐跨拼装适用于跨度25～60m的简支梁或连续（刚构）混凝土平直梁桥。

3.2 平衡悬臂拼装

与逐跨拼装类似，对称悬臂拼装的适用范围由以下几个因素决定[9，10]：

（1）结构形式：悬臂施工一般适用于变高连续（刚构）梁桥，此类桥梁的跨度在50m以上，如表6所示。

表6 连续（刚构）梁桥主要指标

（2）运输条件：悬臂拼装梁的节段同样需要运梁机械如驳船、运梁车从预制场运送至桥位，因此节段的重量也要受船、车、道路的载重限制，几座悬臂拼装桥梁的梁段参数见表2~表4，节段重量一般不超过150t，跨度一般不超过100m。

（3）架桥机条件：对称悬臂拼装的施工方法使悬臂拼装自相平衡，无须满跨节段同时吊挂在架桥机上，边跨施工也仅需在吊挂半跨节段，故悬臂拼装对架桥机的最大悬挂承载力要求较低，通常不是主要限制因素，但也不能忽视了悬挂承载能力，例如，浙江嘉绍大桥引桥就是采用悬臂拼装方法，施工边跨时发生了架桥机倒塌事故，其原因就是架桥机承载能力不足，因这类桥梁的跨度略大，梁截面尺寸略大，节段更重，所以对架桥机的最大节段重承载能力要求较高，与逐跨拼装类似，架桥机的工作曲线半径要求很大，一般只适用于直桥，纵横向坡度要求也比较严格，故悬臂拼装也适用于平直梁桥，不适合用在急弯、上下坡匝道桥。

综合以上几点，悬臂拼装适用于50～100m连续（刚构）混凝土平直梁桥。

4 结论

通过连徐高速铁路跨大沙河连续梁节段预制拼装施工实践，对不同条件下的架梁设备和架设方案进行适用性研究，利用专门的设备将预制梁段起吊至桥位，然后采用环氧树脂胶和预应力钢丝束连接成整体，预制拼装施工包括块件的预制、运输、拼装及合拢，梁体的预制可与桥梁下部构造施工同时进行，平行作业缩短了建桥周期，预制梁的混凝土龄期比悬浇法长，从而减少了成梁后混凝土的收缩和徐变。工程实践证明，采用预制拼装施工工法，不仅可以大大缩短施工工期，且有利于梁整体施工的质量控制，是一种桥梁绿色建设的代表工法，是符合现阶段环保产业政策的先进技术。