關(guān)于節(jié)段橋梁的設(shè)計及施工技術(shù)解析

■賈 峰 ■江西同濟設(shè)計集團股份有限公司，江西 南昌 330000

節(jié)段橋梁設(shè)計及施工工藝對生態(tài)環(huán)境影響較小、施工工業(yè)化、機械化程度高、工程工期短的優(yōu)勢，可以應(yīng)用無支架施工的標準形式，切實降低對四周道路交通產(chǎn)生的不良作用，特別適于市政橋梁工程施工。所以，分析節(jié)段橋梁設(shè)計和施工工藝對確保市政橋梁施工質(zhì)量和工程進度意義重大。

1 研究探析節(jié)段橋梁的設(shè)計及施工工藝

節(jié)段橋梁設(shè)計及施工工藝主要包含預(yù)制拼裝法與懸拼拼裝法兩種施工模式，為切實做好其設(shè)計和施工，以下對兩種施工方式進行探究。

1.1 預(yù)制節(jié)段拼裝法

該施工方式是將梁體分為若干節(jié)段，在工廠預(yù)制后運至橋位進行組拼，通過施加預(yù)應(yīng)力將節(jié)段整體拼裝成橋的施工工藝。簡單地說，“預(yù)制節(jié)段拼裝”像是孩提時代玩過的“組裝玩具”，即將一塊塊分散的“積木塊”拼成一座“大橋”。早在20 世紀60 年代初，歐洲國家最先發(fā)明了節(jié)段預(yù)制砼箱梁，到了20 世紀70 年代，這種模式隨之被美洲學(xué)習(xí)，且得到優(yōu)異的經(jīng)濟效益與感官美學(xué)，最終被全球范圍內(nèi)廣泛采用，逐步轉(zhuǎn)變成中等跨徑橋梁的基礎(chǔ)施工模式。由于是工廠預(yù)制，不需要搭設(shè)支架，對現(xiàn)場干擾小，梁體外觀質(zhì)量好，對城市高架橋梁尤為適合。比如，美國曾應(yīng)用預(yù)制拼裝法順利建造了位于邁阿密的長礁橋與位于佛羅里達州的七英里大橋;2000 年泰國應(yīng)用該施工方式建造成功總長55 千米的Bane Na 大橋是迄今為止全球范圍應(yīng)用預(yù)制拼裝工藝法建設(shè)成功的最長橋;內(nèi)于2001 年3 月在上海瀏河大橋采用預(yù)制節(jié)段拼裝(全橋156 個節(jié)段)，是我國第一次應(yīng)用預(yù)制節(jié)段拼裝法建設(shè)完成的大橋。

該施工工藝具備多種優(yōu)勢:(1)進行施工階段對正常道路交通和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響很小;(2)橋梁節(jié)段重量不高，尺寸較小，運送便捷，且節(jié)段組裝拼接過程中工程進度快;(3)用工場化預(yù)制，其品質(zhì)極易掌握;(4)該施工工藝能很大程度減少拼裝階段和橋梁成型后砼的收縮與徐變;(5)其合理的橋梁體外預(yù)應(yīng)力，能夠降低梁斷面尺寸，提高材料使用效率;(6)每個橋梁節(jié)段的幾何形狀控制得當，能夠很大程度提升混凝土結(jié)構(gòu)的美觀程度。另外，節(jié)段橋梁預(yù)制拼裝法依然存在諸多問題:(1)橋梁施工之前需建造預(yù)制場、機械裝置運送以及架梁機械設(shè)備的準備等工序的成本花費，橋梁施工初期的投入較高;(2)若處置不當，橋梁節(jié)段間無法緊密銜接，則無法切實的避免空氣水分與酸性物質(zhì)的滲透，橋梁結(jié)構(gòu)材料抵抗長期破壞作用的能力降低，尤其對沿海橋梁施工不利，與此同時，工程原料尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度無法切實發(fā)揮，橋梁主體工程原料使用較多，成本花費更高;(3)橋梁工程施工工序相對繁瑣，該施工方式設(shè)定的標準嚴格，施工技術(shù)較難;(4)橋梁工程施工整體組織管理相對困難。

1.2 懸臂拼裝法

這種施工工藝是將懸臂梁首先分段預(yù)制，下部橋墩建成后將構(gòu)件運送至施工現(xiàn)場，通過吊車向一側(cè)或者兩側(cè)逐一將構(gòu)件吊起、組裝拼接以及施加預(yù)應(yīng)力，確保每段構(gòu)件互相平衡延伸拼接為一體。其施工工藝工序為:梁段預(yù)先制造、移位、放置—橋梁分段運送—組裝拼接—體系轉(zhuǎn)換;梁段預(yù)制分為長線臺座法和短線臺座法，長線臺座法遵照橋下緣曲線建造的固定不動的底座，于底座加裝底部模板，再實行構(gòu)件預(yù)先制作;短線臺座法是參照箱梁縱剖面改變規(guī)格規(guī)劃的單一澆筑部分，在具備縱方位移和能夠調(diào)節(jié)底板高低器械的底模進行梁段的澆筑工作，通過梁段預(yù)先制造需確保橋尺寸的精準性、外表平整、孔道無錯誤、構(gòu)件接縫處置便捷以及主筋牢靠其防止銹蝕。長線臺座法優(yōu)點:(1)幾何形狀容易布置和控制，構(gòu)造簡單，施工生產(chǎn)過程比較容易控制;(2)脫模后，不必立即把梁段轉(zhuǎn)運到貯放地。(3)偏差不會累積，對于已制塊件形成的偏差可以通過下一個塊件及時調(diào)整，而且還可以多點同時匹配預(yù)制，加快施工進度。短線臺座法優(yōu)點:(1)占地面積較小;(2)形成流水線作業(yè)，提高施工速度;(3)適用于節(jié)段類型變化較多，模板倒用較頻繁的工程需求;(4)模板和澆筑設(shè)備都是固定的，能獲得平曲線、堅曲線和不同的超高。長線臺座法和短線臺座法優(yōu)缺點互補。

2 節(jié)段橋梁設(shè)計和施工階段主要問題和設(shè)計模式

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)次內(nèi)力

超靜定預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在多種內(nèi)在因素和外在因素作用下，可能會受到強迫的撓曲變形或軸向的伸縮變形影響，因此形成多余約束力，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，即次內(nèi)力。次內(nèi)力形成因素較多，因本身約束或者鄰構(gòu)件約束都會形成次內(nèi)力，因熱脹冷縮引起結(jié)構(gòu)的形變和結(jié)構(gòu)整體幾何間斷或者材料間斷都會形成次內(nèi)力;工程中因砼收縮與徐變，及溫度改變和墩臺不均勻沉降均形成次內(nèi)力。無外荷載，超靜定結(jié)構(gòu)可能形成內(nèi)力，但靜定結(jié)構(gòu)無可能性，溫度變化、支座沉降、梁長誤差及梁長伸縮都不會引起靜定結(jié)構(gòu)的此內(nèi)力，可超靜定結(jié)構(gòu)相反。因超靜定結(jié)構(gòu)遭到預(yù)應(yīng)力影響形成形變趨向，但此趨向定會遭到結(jié)構(gòu)冗余桿件限制，但此類冗余限制部位形成了次反力，其在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力就是次內(nèi)力。靜定結(jié)構(gòu)或者超靜定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，因預(yù)應(yīng)力的影響形成內(nèi)力即主內(nèi)力，預(yù)應(yīng)力影響在總體橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)力即綜合內(nèi)力，綜合內(nèi)力和主內(nèi)力相減所得為次內(nèi)力。所以，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件沒有主內(nèi)力其次內(nèi)力即為綜合內(nèi)力;靜定結(jié)構(gòu)無次內(nèi)力，主內(nèi)力就是綜合內(nèi)力。節(jié)段橋梁需合理進行配束，科學(xué)實行閉合流程，充分利用預(yù)應(yīng)力。

2.2 拼裝定位與撓度控制

拼裝階段需在拼接表面涂抹一層環(huán)氧樹脂，節(jié)段橋梁拼接表面粘結(jié)完全需依照橋梁工程施工的現(xiàn)實狀況和改變狀況對產(chǎn)生的撓度進行細致的研究解算，并在施工階段利用預(yù)應(yīng)力鋼束張拉實行調(diào)節(jié)。

撓度的控制對于工程十分重要，必要時需借助專業(yè)軟件進行施工階段的結(jié)構(gòu)受力計算，并且對其適當調(diào)整，通?？梢酝ㄟ^預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉對其進行調(diào)整，必要的時候可以應(yīng)用千斤頂，接縫間可以嵌入軟質(zhì)金屬。

2.3 合攏段設(shè)計與施工

懸臂拼接的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁機械化水平高，能切實保障節(jié)段橋梁工程工期與施工質(zhì)量，需應(yīng)用懸臂拼接的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁提升施工成效，合攏段的設(shè)計階段需確保懸臂拼接的節(jié)段橋梁跨中有1.5～2m 的合攏段在進行拼接過程中應(yīng)用現(xiàn)場澆筑或者橋梁節(jié)段進行拼接，采用懸臂拼裝的PC 連續(xù)梁經(jīng)濟合理、技術(shù)可行，且機械化程度較高，具有較高的優(yōu)越性，并且在同等條件下可以提高跨度，節(jié)約下部工程量，同樣適用于曲線梁。

3 總結(jié)

如上述，節(jié)段橋梁是我國道路橋梁交通系統(tǒng)的關(guān)鍵組成，其對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生較大影響，由于我國社會經(jīng)濟的持續(xù)進步，節(jié)段橋梁設(shè)計及施工工藝變?yōu)楫斍拔覈鴺蛄航ㄔO(shè)的主要方向，要求有關(guān)人員切實完成節(jié)段橋梁設(shè)計工作，通過預(yù)制節(jié)段拼裝法與懸臂拼裝法高效完成節(jié)段橋梁的工程施工。

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［2］趙逵.節(jié)段橋梁設(shè)計與施工的關(guān)鍵問題［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(05):42.

［3］葛耀君.節(jié)段施工橋梁分析與控制［M］.北京:人民交通出版社，2003.

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