節(jié)段橋梁的設(shè)計(jì)及施工工藝探究

張信，路致遠(yuǎn)（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430212）

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節(jié)段橋梁的設(shè)計(jì)及施工工藝探究

張信，路致遠(yuǎn)
（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430212）

[摘要]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)化建設(shè)以及城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，加之科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，橋梁建設(shè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，隨著國(guó)民生活質(zhì)量的大幅度提升，使人們對(duì)節(jié)段橋梁的施工以及設(shè)計(jì)工藝的關(guān)注度越來越高，因?yàn)槠渲苯佑绊懼鴺蛄航ㄔO(shè)工程的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量與安全性能?，F(xiàn)階段我國(guó)在節(jié)段橋梁施工以及設(shè)計(jì)工藝方面應(yīng)用較為廣泛的拼裝法主要有兩種,即懸臂拼裝法和預(yù)制節(jié)段拼裝法。

[關(guān)鍵詞]節(jié)段橋梁；工程設(shè)計(jì)；施工工藝

節(jié)段橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目，無(wú)論是在設(shè)計(jì)工藝方面，還是在施工工藝方面，均存在施工周期短、機(jī)械化程度較高、工業(yè)化程度大以及生態(tài)環(huán)境破壞小的特點(diǎn)。在實(shí)際施工過程中，擇取無(wú)支架施工形式，可以最大程度地降低工程建設(shè)對(duì)道路交通造成的不良影響。這一顯著優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國(guó)市政橋梁工程而言，具有非常重大的意義以及應(yīng)用價(jià)值。在市政橋梁施工過程中，對(duì)節(jié)段橋梁的設(shè)計(jì)工藝與施工工藝進(jìn)行有效完善，不僅可以節(jié)約大量人力、物力、工程施工成本等資源的投入，還可以提高施工效率與施工質(zhì)量，在確保工程具有良好結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上，促使其充分發(fā)揮自身的社會(huì)服務(wù)效益。

一、節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)與施工工藝

（一）預(yù)制節(jié)段拼裝法

該方法具有六方面的優(yōu)勢(shì)：一是在施工過程中，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境以及道路交通環(huán)境造成較大的不良影響；二是節(jié)段橋梁存在尺寸小、重量小的特點(diǎn)，不僅易于運(yùn)送，還易于組裝拼接，可以有效提高施工效率；三是擇取工廠化預(yù)制，便于施工人員掌握節(jié)段質(zhì)量；四是應(yīng)用該工藝，無(wú)論是在施工建設(shè)節(jié)段還是在工程竣工后，都不用擔(dān)心砼會(huì)出現(xiàn)徐變、明顯收縮的現(xiàn)象；五是在橋梁體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力，可以有效避免橋梁出現(xiàn)大尺面斷裂；六是采取幾何形狀建設(shè)橋梁節(jié)段，可以在很大程度上美化混凝土結(jié)構(gòu)的外觀。不過，現(xiàn)階段我國(guó)橋梁建筑工程項(xiàng)目在應(yīng)用預(yù)制節(jié)段時(shí)仍有一些不足之處。主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：首先，在施工前期，施工單位需要構(gòu)建預(yù)制場(chǎng)，并準(zhǔn)備一系列相關(guān)工序。例如，架梁機(jī)械設(shè)備、機(jī)械運(yùn)輸裝置等需要投入大量資金成本。其次，施工人員如果無(wú)法準(zhǔn)確掌握施工技術(shù)，將會(huì)導(dǎo)致節(jié)段銜接處存留縫隙，極易滲透酸性物質(zhì)以及空氣水分。長(zhǎng)此以往，不僅會(huì)破壞建材的質(zhì)量性能，還會(huì)降低預(yù)應(yīng)力鋼筋自身所具備的抗拉強(qiáng)度。再次，施工工序具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，且施工標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，施工人員難以準(zhǔn)確掌握相關(guān)操作技術(shù)。最后，施工單位難以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理有效的組織管理。

（二）懸臂拼裝法

該方法的施工工藝主要有四個(gè)：一是預(yù)先制造、移位以及放置橋梁節(jié)段；二是分段運(yùn)送橋梁節(jié)段；三是對(duì)橋梁節(jié)段進(jìn)行組裝拼接；四是轉(zhuǎn)換橋梁體系?，F(xiàn)階段我國(guó)橋梁節(jié)段預(yù)制共有兩種廣泛應(yīng)用的方法，分別為短線臺(tái)座法、長(zhǎng)線臺(tái)座法。長(zhǎng)線臺(tái)座法共有三方面優(yōu)點(diǎn)：一是施工人員易于布控橋梁節(jié)段幾何形狀，而且其構(gòu)造非常簡(jiǎn)單。在實(shí)際施工建設(shè)過程中，施工人員可以有效管控施工流程；二是在完成脫模作業(yè)后，施工人員無(wú)需在貯放地儲(chǔ)存橋梁節(jié)段；三是不會(huì)出現(xiàn)累積偏差的現(xiàn)象，即使已制塊件存在一定偏差，施工人員也可以利用下個(gè)塊件對(duì)偏差進(jìn)行有效調(diào)整。除此之外，該方法還支持同時(shí)匹配多點(diǎn)預(yù)制，可以大幅度提升作業(yè)效率，縮短施工周期。短線臺(tái)座法主要有四方面優(yōu)點(diǎn)：一是施工現(xiàn)場(chǎng)范圍較?。欢橇魉€式施工，施工效率較快；三是符合節(jié)段變化情況較為復(fù)雜且頻繁倒用模板的建設(shè)需求；四是應(yīng)用特定的澆筑設(shè)備以及模板，可以獲取不同超高、堅(jiān)曲線以及平曲線?？傮w而言，這種量臺(tái)座法具有良好的互補(bǔ)性。

二、節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)與施工難點(diǎn)

（一）技術(shù)方面

以節(jié)段橋梁的結(jié)構(gòu)受力情況為切入點(diǎn)，觀察橋梁的整體制造梁可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)段橋梁的拼接質(zhì)量并不會(huì)對(duì)剪切強(qiáng)度造成明顯影響，最大值均不會(huì)超過20%。在設(shè)計(jì)節(jié)段橋梁的拼接環(huán)節(jié)時(shí)，我國(guó)在混凝土方面制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中并沒有具體要求設(shè)計(jì)方法，由于經(jīng)驗(yàn)較少，設(shè)計(jì)與施工過程中不可避免會(huì)存在很多不足之處，有待完善。

（二）預(yù)應(yīng)力鋼束

節(jié)段橋梁配束主要有兩個(gè)組，分別為懸臂力筋、連續(xù)力筋。懸臂力筋普遍應(yīng)用于工程的上梗肋內(nèi)、腹板以及頂板。在布設(shè)頂板時(shí)，鋼束普遍呈現(xiàn)為直線狀，采取直接錨固法將其固定于節(jié)段拼接面；鋼束在腹板處多呈現(xiàn)為曲線型，這樣可以有效荷載部分剪力?，F(xiàn)階段很多橋梁由于跨度較大，在實(shí)際施工過程中只布束鋼板，并沒有對(duì)腹腔板給予相應(yīng)的重視，不僅降低了施工效率，還給工程質(zhì)量帶來了不良影響。在實(shí)施懸臂拼裝作業(yè)時(shí)，要想有效布置梁體，必須有大量懸臂束支持，而在構(gòu)設(shè)完結(jié)構(gòu)體系后，很多鋼束便喪失了應(yīng)用價(jià)值，造成了嚴(yán)重的成本浪費(fèi)。很多施工單位為了降低成本投入，往往進(jìn)行臨時(shí)性鋼束作業(yè)。而體外預(yù)應(yīng)力體系作為有效嘗試，也受到了廣泛應(yīng)用。不過，為了確保截面較薄，可以利用張拉力對(duì)撓度以及預(yù)拱度進(jìn)行合理有效的控制與挑戰(zhàn)，鋼束布置點(diǎn)多為箱內(nèi)，但是體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)并沒有良好的極限承載性能，因此還無(wú)法在懸臂拼裝過程中充分發(fā)揮體外預(yù)應(yīng)力體系的能效。

（三）工廠化制作

工廠化制作面臨的首要問題便是預(yù)制工廠的投資回報(bào)，節(jié)段橋梁的工廠預(yù)制設(shè)置的投入具有額度大、一次性的特點(diǎn)，需要專業(yè)廠家設(shè)計(jì)并制造相關(guān)用具，例如工廠化預(yù)制模板、小平車、養(yǎng)護(hù)室以及預(yù)制場(chǎng)等，要求標(biāo)準(zhǔn)極高的同時(shí)，通用性還較差，在后期運(yùn)用中需要結(jié)合實(shí)際情況改善模板，如果節(jié)段橋梁規(guī)模較小，且施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)規(guī)劃較少時(shí)，很難獲取相應(yīng)的投資回報(bào)。

（四）運(yùn)送方面

節(jié)段橋梁的重量約為40噸，在實(shí)際作業(yè)過程中，施工單位往往利用大型拖車等用具將其運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。如果施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)劃條件體現(xiàn)為橋梁與街道平行，運(yùn)送則非常便捷。不過，現(xiàn)階段我國(guó)很多地區(qū)的城市路網(wǎng)都存在一定程度的缺失，會(huì)消耗大量的資金成本。

三、節(jié)段橋梁具體設(shè)計(jì)與施工工藝

（一）控制施工精度

首先，施工人員要對(duì)節(jié)段澆筑的幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制。施工過程中，如果需要對(duì)橋梁進(jìn)行逐段澆筑，施工人員必須對(duì)各個(gè)階段澆筑的幾何尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)控制。為了確保模具具有良好的調(diào)整精度，施工人員必須結(jié)合節(jié)段理論尺寸與實(shí)際尺寸，設(shè)計(jì)端模尺寸。而且在實(shí)施澆筑作業(yè)時(shí)，還要調(diào)整部分澆筑階段，這樣可以提升作業(yè)效率，改善工程循環(huán)周期。其次，在設(shè)計(jì)剪力鍵時(shí)，施工人員要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用途徑擇取適宜的形式，例如多鍵形式、單鍵形式等，再設(shè)計(jì)其具體幾何參數(shù)與形狀。再次，在設(shè)計(jì)節(jié)段長(zhǎng)度時(shí)，施工人員要結(jié)合吊具吊裝能力以及節(jié)段實(shí)際運(yùn)輸能力而定。例如，某工程實(shí)際施工過程中，安裝地與預(yù)制場(chǎng)之間存在較大差距，且只有公共運(yùn)輸系統(tǒng)按照預(yù)期長(zhǎng)度值進(jìn)行設(shè)計(jì)，必將給為城市交通造成不良影響。因此，施工人員在設(shè)計(jì)節(jié)段長(zhǎng)度時(shí)，在預(yù)期值上進(jìn)一步縮減，確保長(zhǎng)度最大值不超過2.5米，順利完成運(yùn)輸作業(yè)。最后，在設(shè)計(jì)節(jié)段接縫時(shí)，施工人員可以選擇兩個(gè)接縫法，分別為干接縫及濕接縫。如果橋梁建設(shè)過程中應(yīng)用了體外索，或是季節(jié)氣候較溫?zé)?，施工人員可以應(yīng)用干接縫，但其水密封性較差，會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量造成不良影響，降低預(yù)應(yīng)力索性能。

（二）主梁架設(shè)

現(xiàn)階段我國(guó)節(jié)段橋梁主要有兩種預(yù)制施工方法：一是逐級(jí)架設(shè)法；二是平衡懸拼法，該方法以橋墩為中心，向兩側(cè)平衡對(duì)稱架設(shè)，然后連接拼裝后的節(jié)段。在實(shí)際施工過程中，懸臂結(jié)構(gòu)在固定預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)往往擇取張拉設(shè)置法，這樣可以提高柱梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全性。

（三）預(yù)應(yīng)力索

預(yù)應(yīng)力索主要有兩種設(shè)計(jì)形式，分別為體外索、體內(nèi)索。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，無(wú)需將專門的孔道設(shè)置于橋梁模板與腹板上，這樣可以在很大程度上提高鋼筋混凝土的澆筑效率。布設(shè)體外索，可以降低腹板厚度和橋梁自重，且不會(huì)出現(xiàn)孔道堵塞現(xiàn)象。相對(duì)比體內(nèi)索而言，其具有良好的預(yù)應(yīng)力效率。而體內(nèi)索要想將預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)確輸送給主梁，需要借助相應(yīng)的轉(zhuǎn)向裝置，若極易導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)架設(shè)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力索。

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[中圖分類號(hào)]TU

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1673- 0046（2016）1- 0155- 02