平原區(qū)高速公路中小跨徑橋梁全預(yù)制方案研究

孫永存

摘 要：本文通過某平原區(qū)高速公路中小跨徑橋梁全預(yù)制方案可行性分析，介紹橋梁預(yù)制方案可行的措施及預(yù)制拼裝的關(guān)鍵技術(shù)問題，其中，對(duì)灌漿套筒連接和預(yù)應(yīng)力連接兩種應(yīng)用較多的預(yù)制拼裝連接方式進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)現(xiàn)澆施工與預(yù)制拼裝施工的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行列表整理，對(duì)下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的適用條件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為同類橋梁預(yù)制拼裝提供參考。

關(guān)鍵詞：平原區(qū) 高速公路 中小跨徑 全預(yù)制

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-00-02

1 項(xiàng)目概況

沈陽至康平高速公路鴨綠江街至新城子段連接現(xiàn)有沈康高速公路和沈陽過境繞城高速公路，為沈康高速公路南延線，所在地區(qū)為平原地貌。本項(xiàng)目路線全長(zhǎng)24.64m，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬度26m。本項(xiàng)目設(shè)置中小跨徑橋梁共計(jì)18座，橋梁上部結(jié)構(gòu)形式有預(yù)應(yīng)力砼空心板、裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁以及預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁3種。

2 上部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝方案

上部梁板的預(yù)制拼裝技術(shù)發(fā)展相對(duì)比較成熟，主要的施工工藝有整孔架設(shè)法、逐孔拼裝法、節(jié)段預(yù)制拼裝法、平衡懸臂拼裝法等，本文暫不贅述。

3 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝方案

3.1 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的提出

關(guān)于橋梁下部結(jié)構(gòu)，目前我國(guó)橋梁行業(yè)仍以現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式為主，在城市、高速公路等環(huán)境下現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，搭設(shè)大量支架和模板、綁扎鋼筋，僅在少數(shù)跨海大橋，如東海大橋[1]、杭州灣大橋[2]等使用預(yù)制橋墩節(jié)段拼裝技術(shù)，以縮短海上施工平臺(tái)的規(guī)模及縮短海上施工的時(shí)間，極少數(shù)城市高架，如上海嘉閔高架、廈門BRT高架也有使用，以縮短施工對(duì)城市交通阻礙的時(shí)間。本項(xiàng)目位于沈北經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，路網(wǎng)發(fā)達(dá)，且橋梁眾多，為保證橋梁施工質(zhì)量，減少對(duì)周圍交通、環(huán)境的干擾以及縮短工期，本文提出了橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的方案。

3.2 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的措施

下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝，即于工廠或預(yù)制場(chǎng)內(nèi)集中預(yù)制，然后于施工現(xiàn)場(chǎng)節(jié)段拼裝。預(yù)制多為標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，與常規(guī)預(yù)制基本無差異，連接方式有灌漿套筒連接、預(yù)應(yīng)力連接、插槽式連接、承插式連接等，其中，灌漿套筒連接和預(yù)應(yīng)力連接兩種方式應(yīng)用較多。

3.2.1 灌漿套筒連接

灌漿套筒連接接頭由帶肋鋼筋、套筒和灌漿料三部分組成。連接原理：帶肋鋼筋插入套筒，向套筒內(nèi)灌注無收縮或微膨脹的水泥基灌漿料，充滿套筒與鋼筋之間的間隙，灌漿料硬化后與鋼筋的橫肋和套筒內(nèi)壁凹槽或凸肋緊密嚙合，即實(shí)現(xiàn)兩根鋼筋連接后所受外力能夠有效傳遞。國(guó)內(nèi)建設(shè)的東海大橋、港珠澳大橋等下部結(jié)構(gòu)均采用了類似的施工方法。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力連接

預(yù)應(yīng)力連接即分節(jié)段預(yù)制橋墩或蓋梁，現(xiàn)場(chǎng)裝配完畢后，在墩頂張拉預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行連接。國(guó)內(nèi)建設(shè)的新澳凼大橋、北京積水潭試驗(yàn)橋工程等下部結(jié)構(gòu)采用了類似的施工方法。

3.3 與常規(guī)現(xiàn)澆施工方法的比較

結(jié)合國(guó)內(nèi)外預(yù)制橋墩節(jié)段拼裝的實(shí)施案例，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工方法相比，橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝主要有以下幾點(diǎn)不同，具體見表1。

3.4 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的關(guān)鍵問題

（1）預(yù)制構(gòu)件連接處是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，是節(jié)段拼裝橋墩設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，主要原因是接縫會(huì)承受較大的局部應(yīng)力，是容易破壞、劣化的部位，需要精心設(shè)計(jì)，采取可靠的裝配方式，才能保證橋梁運(yùn)營(yíng)安全、耐久，目前連接方式、連接處的耐久性設(shè)計(jì)等相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范缺失。

（2）對(duì)于采用節(jié)段拼裝施工技術(shù)的橋墩，尤其是雙柱墩，存在墩柱與蓋梁的節(jié)點(diǎn)連接，連接構(gòu)造多，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，其抗震性能如何，尤其是不同連接方式下橋墩的抗震性能如何，目前仍缺乏系統(tǒng)的研究，已建成橋梁還未曾接受地震的考驗(yàn)，震后的損傷情況，自復(fù)位能力怎樣還沒有得到直接的驗(yàn)證。

（3）目前下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)主要應(yīng)用于海上橋梁，原因在于陸上預(yù)制+海上安裝的造價(jià)低于海上搭支架現(xiàn)澆混凝土的造價(jià)，而應(yīng)用于普通高速公路建設(shè)，其造價(jià)是高于現(xiàn)澆施工的，如何實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低連接器單價(jià)，降低預(yù)制混凝土的生產(chǎn)成本是需要解決的問題。

4 綜合評(píng)價(jià)

在節(jié)能、環(huán)保、低碳日益受到重視的今天，預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩工藝勢(shì)必成為今后橋梁建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)。然而，總結(jié)目前已建成“下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝”橋梁實(shí)例，橋墩預(yù)制拼裝技術(shù)比較適用于非抗震設(shè)防區(qū)或低抗震設(shè)防區(qū)，橋梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，橋墩數(shù)量較多，橋墩高度相對(duì)較高，現(xiàn)場(chǎng)無混凝土攪拌站和施工場(chǎng)地，混凝土輸送管道設(shè)備較難布置的橋梁墩臺(tái)的施工，也適用于北京、上海等超大型城市現(xiàn)澆施工嚴(yán)重阻礙交通的高架橋建設(shè)。本項(xiàng)目雖然位于沈北經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，路網(wǎng)發(fā)達(dá)，但車流量相對(duì)市區(qū)明顯偏少，交通運(yùn)輸方便；項(xiàng)目所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震峰值加速度為0.10g，地質(zhì)條件相對(duì)較差，預(yù)制橋墩的抗震性能需仔細(xì)核查計(jì)算。

平原地區(qū)高速公路中小跨徑橋梁下部結(jié)構(gòu)是否采用預(yù)制拼裝方案需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行深入研究，當(dāng)橋梁規(guī)模較大且對(duì)工期、施工環(huán)境有嚴(yán)格要求時(shí)，可考慮預(yù)制拼裝方案，需要注意橋梁抗震性能的核查計(jì)算。

5 結(jié)語

本文結(jié)合沈康高速公路中小跨徑橋梁全預(yù)制方案可行性分析，介紹了全預(yù)制方案的措施、與現(xiàn)澆法施工相比較的優(yōu)缺點(diǎn)分析、預(yù)制拼裝的關(guān)鍵問題及造價(jià)等，為平原區(qū)高速公路中小跨徑橋梁是否采用全預(yù)制方案提供一定借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈陽云.東海大橋墩身節(jié)段預(yù)制安裝的關(guān)鍵技術(shù)[J].公路，2005（8）：7-12.

[2] 葉勇軍.杭州灣跨海大橋大型預(yù)制墩身模板有限元設(shè)計(jì)[J].港口科技，2014（7）：2-7.