節(jié)段拼裝梁預(yù)制過程中的變形控制影響要素分析

張久明，劉秀珍

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著我國橋梁建設(shè)的蓬勃發(fā)展，橋梁的施工技術(shù)越來越受到政府、業(yè)主、設(shè)計和施工單位重視，尤其是在城市建設(shè)的橋梁。預(yù)制節(jié)段施工技術(shù)已經(jīng)在各城市逐漸推廣并應(yīng)用，全預(yù)制化的橋梁結(jié)構(gòu)，是加快施工速度、減少現(xiàn)場污染、實(shí)現(xiàn)低碳建設(shè)的有效手段。

1 預(yù)制節(jié)段橋梁研究的背景及必要性

預(yù)制節(jié)段橋梁是指將橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，將其劃分成不同的節(jié)段，在施工現(xiàn)場再進(jìn)行拼裝，然后施加預(yù)應(yīng)力讓其成為整體的結(jié)構(gòu)，最后形成橋梁的形態(tài)。預(yù)制節(jié)段橋梁可以分為橫向和縱向的分段預(yù)制法，根據(jù)不同的情況，采用不同的施工方法，預(yù)制節(jié)段拼裝的施工方式與整體預(yù)制架設(shè)的施工方式相比，能夠更加節(jié)省施工的材料，降低工程的造價，縮短工程的總工期。預(yù)制節(jié)段橋梁建造技術(shù)在20 世紀(jì)70 年代開始發(fā)展，隨著改革開放后國民經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的不斷進(jìn)步，在我國，預(yù)制節(jié)段橋梁也得到了更加廣泛的應(yīng)用。

2 技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

從應(yīng)用角度看，分段預(yù)制橋梁技術(shù)不僅適用于傳統(tǒng)的中、小跨度橋梁，也適用于大跨度橋梁。分段預(yù)制已被證明是一種有價值的橋梁施工技術(shù)，特別是在困難地區(qū)或生態(tài)敏感地區(qū)。主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下：①它可以廣泛應(yīng)用于各種橋型和跨徑，不僅適用于常用的簡支梁（逐跨裝配）和連續(xù)梁（懸臂裝配），也適用于大跨徑斜拉橋（斜拉橋裝配）。解決了公路、市政橋梁普遍存在的半徑小、高度超高等技術(shù)問題；②投資少，經(jīng)濟(jì)效益高。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，分段預(yù)制橋梁施工技術(shù)可以節(jié)省10%~20%的工程造價與傳統(tǒng)方法相比，與此同時，由于平行施工，縮短施工時間，更間接地降低項(xiàng)目成本；③具有良好的環(huán)境效益，可有效減少建筑對環(huán)境的影響和交通。與整個洞預(yù)制安裝相比，它可以顯著降低預(yù)制場地的面積，有效實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和集約用地，減少項(xiàng)目的數(shù)量和回收；④工程質(zhì)量高、梁結(jié)構(gòu)的主要部分是工廠預(yù)制（字段），質(zhì)量更可靠，維修時間長，加載時代晚期，可有效減少梁的蠕變和預(yù)應(yīng)力損失；⑤施工方便，部分小，梁制作過程很簡單，交通不受限于設(shè)備和通道，預(yù)制裝配可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，高安全；⑥要求設(shè)計和施工技術(shù)、施工工藝相對復(fù)雜；線性控制的技術(shù)要求，在線段預(yù)制中，局部施工和線段定位連接是一個難點(diǎn)。裝配需要特殊的工裝設(shè)備，這對工人的技術(shù)和質(zhì)量提出了更高的要求。

3 預(yù)制節(jié)段拼裝方法

3.1 長線法預(yù)制拼裝

在橋梁施工的過程中，長線法是預(yù)制節(jié)段拼裝的方法之一。長線法對于節(jié)段拼裝的線型控制比較簡單，比較容易保證節(jié)段的相對尺寸與整體線形。但在實(shí)際操作過程中，由于受到底模縱橫向預(yù)制線型的限制，這種方式只能適用于直線橋梁中，雖然長線法可以在底模的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，但是在對模板的使用率卻比較低。在施工過程中，長線法所使用到的設(shè)備比較少，所以在進(jìn)行預(yù)制節(jié)段的控制時，會相對比較簡單，但這種方式要求臺座基礎(chǔ)要牢固不能有沉降。長線法預(yù)制拼裝的預(yù)算費(fèi)用較大，因?yàn)樗拗呐_座不能夠重復(fù)使用，除非是建設(shè)相同的橋梁。

3.2 短線法預(yù)制拼裝

短線匹配法預(yù)制箱梁是指將一孔箱梁分成若干節(jié)段，根據(jù)節(jié)段類型布置若干預(yù)制臺座。箱梁節(jié)段澆注時，除墩頂段采用一端固定端模，一端活動端模進(jìn)行澆筑外，其余梁段則采用一端為固定端模，另一端為先澆筑的節(jié)段梁（匹配梁），澆筑段的位置不變，通過調(diào)整已澆好的匹配段的幾何位置可以獲得任意規(guī)定的平、豎曲線；在路線平曲線超高緩和段，通過預(yù)制梁段兩個端面相對扭轉(zhuǎn)擬合而成。固定端模及側(cè)模是不移動的，而梁段連同底模則由澆筑位置移至匹配位置，然后與底模脫離運(yùn)至整修臺座。在進(jìn)行預(yù)制節(jié)段的操作過程中，可以優(yōu)化混凝土配合比，使用添加了外加劑的高性能混凝土，提高混凝土的早期強(qiáng)度，縮短拆模時間，提高模板周轉(zhuǎn)使用效率。

4 模板施工過程

4.1 模板工程

為保證預(yù)制節(jié)段梁施工的外觀質(zhì)量，模板結(jié)構(gòu)采用型鋼，面板為不銹鋼。不銹鋼面板應(yīng)嚴(yán)格按照要求清洗干凈，清潔過程中應(yīng)嚴(yán)格按以下幾點(diǎn)要求：①采用洗潔劑面紗擦洗；②不得打磨面板；③不得在模板內(nèi)電焊作業(yè)。模板與混凝土接觸的面必須光潔平整，涂刷模板專用脫模劑。模板全部為鋼模板，分別由外模及外模架、內(nèi)模及內(nèi)模架、底模和端模等部分組裝而成。

4.2 模板安裝

移梁車部分：移梁車由上層車架、下層車架、主動行車輪、被動形成輪、液壓系統(tǒng)及部分配件組成。①先將主動輪組安裝在下層車架上；②將上層車架安裝在下層車架上，并將尼龍墊板安裝在上層車架與下層車架之間；③安裝其余配件及液壓系統(tǒng)；④最后移梁車的液壓泵站安裝于車架上，并將液壓油缸與液壓泵站連接好，調(diào)整測試后即可使用。

4.3 底模部分

①在空地放置兩根方木，將底模（1）的模板面板向下，放置方木上；②將底模（2）和底模（3）安裝在底模（1）上；③將連續(xù)梁、支腿、支撐絲杠及其余配件安裝在底模模板上；④將整體內(nèi)模翻轉(zhuǎn)，然后利用吊環(huán)螺釘將底模吊至指定位置。

4.4 外模部分

①將縱梁連接板S06-T-008 錨固在地基上；②將縱梁1S06-T-006、下橫梁S06-T-01、連接槽鋼1S06-T-016、連接槽鋼2S06-T-017、連接板S06-T-056 組裝到一起；③將外模1S06-T-001、外模 2S06-T-002、工作平臺 S06-T-004、模架 2（S06-T-005）組裝在一起；④將組裝好的縱梁及其配件固定安裝于在基礎(chǔ)上的縱梁連接板上，注意絲杠安裝的方向；⑤安裝上橫梁于錨固在地面上的縱梁上并鎖緊卡板及安裝支撐絲杠（1）；⑥將已經(jīng)組裝好的模板及模架與已組裝在底座上的縱梁及橫梁采用支撐絲杠連接；⑦安裝上部支桿及下部支桿；⑧安裝攔口板、護(hù)欄；⑨最后安裝振搗系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，并調(diào)試，即完成了外模的安裝。

4.5 安裝堵板部分

①將支撐絲杠S06-R-108 安裝下支腿S06-R-017、S06-R-110、S06-R-114、S06-R-121 上，并將下支腿安裝于下工作平臺S06-R-106 上，然后將支腿連接角鋼S06-R-109、S06-R-117、S06-R-118、S06-R-119、S06-R-120 按照圖中的位置分別安裝于下支腿和下支架上；②將開始堵板支架S06-R-103、S06-R-104、S06-R-105 安裝于下支架S06-R-106 上，然后將連接角鋼S06-R-111、S06-R-112、S06-R-113 安裝于堵板支架上；③將上工作平臺S06-R-102 安裝于堵板支架上，然后將工作平臺護(hù)欄S06-R-123、S06-R-124、S06-R-125 安裝于工作平臺 S06-R-102 上；④將放置與地面的堵板模板S06-R-100 上的剪力鍵按梁型的結(jié)構(gòu)圖安裝好，并將S06-R-100 和S06-R-101 安裝在一起；⑤將調(diào)整好的堵板模板吊起，并安裝于上工作平臺和下支架上，并檢查各部分尺寸是否符合要求。

4.6 內(nèi)模安裝

①主動行走輪S06-S-011 和被動行走輪S06-S-013 安裝在下部車架S06-S-008 上，并將支腿（1）S06-S-010 和底部支撐絲杠S06-S-009 安裝在下部車架S06-S-008 上；②將組裝好的內(nèi)模車下部分放置在軌道上，并將內(nèi)模上部分S06-S-007 安裝到內(nèi)模車下部車架上；然后將斜支撐S06-S-019 安裝在上部車架和下部車架之間。并將支腿（1）S06-S-010、支腿（2）S06-S-012、底部支撐絲杠S06-S-009 及液壓油缸安裝在上部車架的前端；③安裝內(nèi)模模板（1）S06-S-001 于上車架上及安裝（3）S06-S-003于上部車架；④然后將內(nèi)模模板（2）S06-S-002 和內(nèi)模模板（4）S06-S-004 安裝在內(nèi)模模板（1）S06-S-001 上，最后安裝各類支桿及液壓系統(tǒng)。

4.7 應(yīng)用優(yōu)勢

模板設(shè)計方法的主要優(yōu)勢就是能夠預(yù)制大跨度及緩和曲線上節(jié)段梁的預(yù)制板，能加快施工速度、減少現(xiàn)場施工污染，實(shí)現(xiàn)綠色標(biāo)準(zhǔn)化施工。此種模板的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)模板應(yīng)用效率的提高，減少模板的變形率，從而就能夠有效控制預(yù)制節(jié)段梁在預(yù)制過程中梁體的線形率。此種設(shè)計思路系統(tǒng)不僅便于使用和加工，對節(jié)段梁預(yù)制過程中能夠有效的控制線形，使之達(dá)到預(yù)期的效果。選用此模板在施工過程中也可以通過自動化施工的方式來實(shí)現(xiàn)施工效率和質(zhì)量的提高。

5 結(jié)語

工程產(chǎn)業(yè)機(jī)械化程度的不足，限制了預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用。從社會的需要出發(fā)，橋梁建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大、人力成本的上升及理念的提升，都需要預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用。橋梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)具有施工效率高、占地較少、控制精度高的特點(diǎn)，在城市橋梁工程建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用較為廣泛。在技術(shù)設(shè)計研究過程中把握好各部分結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及設(shè)計施工技術(shù)是關(guān)鍵，要充分重視結(jié)構(gòu)間接縫與預(yù)應(yīng)力體系的耐久性問題，及時處理各類常見通病，為城市橋梁發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。