裝配式混凝土橋梁設(shè)計施工技術(shù)要點研究

張旭昌

（新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

我國擁有廣闊的國土面積及復(fù)雜的地形地質(zhì)環(huán)境，故鐵路、公路的發(fā)展需要高質(zhì)量橋梁建設(shè)來支撐。裝配式混凝土橋梁以模塊化構(gòu)件架構(gòu)整個橋梁的主體結(jié)構(gòu)。目前，裝配式橋梁已經(jīng)成為我國橋梁建設(shè)的主要方式，具備質(zhì)量整體可控、施工周期短、受不可抗力影響小等特點。隨著市場需求的擴(kuò)大，我國裝配式混凝土橋梁構(gòu)架的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)質(zhì)量不斷提升。整體而言，我國裝配式混凝土橋梁的構(gòu)建還存在諸多有待完善的地方。

1 裝配式混凝土橋梁的特點

1.1 有效節(jié)約資源

眾所周知，傳統(tǒng)橋梁建筑施工建設(shè)不僅需要投入大量的人力資源、機械設(shè)備，還需要大量的基礎(chǔ)原材料。預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)件采用統(tǒng)一化的工廠生產(chǎn)工藝，集約化批量生產(chǎn)，在單一模塊構(gòu)件的用料比例上更加統(tǒng)一、規(guī)范，橋梁上部結(jié)構(gòu)（板梁、T梁、組合箱梁）、下部結(jié)構(gòu)（橋墩、承臺）的生產(chǎn)均能夠按照市場標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行。這種集約化生產(chǎn)模式能夠有效減少現(xiàn)場澆筑過程中鋼筋、混凝土的浪費?，F(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，混凝土建筑作業(yè)之前必須使用大量的木方、模板等耗材，采用預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)件大大減少了現(xiàn)場混凝土工程的建筑數(shù)量，能夠有效控制耗材浪費。同時，工廠統(tǒng)一生產(chǎn)有助于進(jìn)一步提升機械化率，降低人力成本的投入。

1.2 橋梁建設(shè)更加高效

裝配式混凝土橋梁全稱為預(yù)制裝配式混凝土橋梁，其重點突出預(yù)制和裝配兩個方面。預(yù)制即在橋梁通過審批流程后，即可預(yù)先批量生產(chǎn)。橋梁模塊構(gòu)件的生產(chǎn)與選址、地面平整等準(zhǔn)備工作同步進(jìn)行，能夠節(jié)省大量的施工時間，打破了傳統(tǒng)建筑施工的先選址后建造的施工流程。預(yù)制結(jié)構(gòu)能夠節(jié)省大量的工程骨干建設(shè)時間，同時裝配式結(jié)構(gòu)具備安裝簡便的優(yōu)勢。配合現(xiàn)場的起吊安裝設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁上部結(jié)構(gòu)的快速安裝，且安裝完成后即可投入使用。而混凝土建筑橋梁則需要待整個橋體完全硬化后方可進(jìn)行下一階段的建筑作業(yè)。由此可見，預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)造能夠大幅度縮短施工時間。尤其是中小型橋梁，使用整體裝配技術(shù)能夠縮短80%以上的施工時間。

1.3 有效減少對環(huán)境的影響

現(xiàn)場裝配工藝對環(huán)境的影響相對較小，而鐵路橋、公路橋的大規(guī)模建設(shè)會嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)場澆筑工藝會用到大量大型運輸、攪拌、起吊設(shè)備，嚴(yán)重破壞了地表植被。此外，工程施工還會造成嚴(yán)重的水污染以及空氣污染。由于施工初期，排污系統(tǒng)尚未建成，大量建筑污水直接排放。而預(yù)裝結(jié)構(gòu)能夠從源頭上控制污染，降低排放量。此外，單純的安裝焊接作業(yè)更加清潔環(huán)保，大量降低了水資源的使用率，有助于推動我國建筑事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1.4 保障橋梁質(zhì)量

傳統(tǒng)橋梁建設(shè)過程中，存在眾多影響橋梁質(zhì)量的因素。例如，天氣、溫度、濕度等，都會影響混凝土的硬化情況。此外，人為施工因素也會增加橋梁的施工風(fēng)險，危害我國整體橋梁施工質(zhì)量，給居民的日常生活帶來嚴(yán)重的未知隱患。不同承建單位施工能力、施工標(biāo)準(zhǔn)各不相同，橋梁的綜合質(zhì)量難以得到有效保證。裝配式橋梁結(jié)構(gòu)采用集約化工廠生產(chǎn)模式，在嚴(yán)格的層層質(zhì)檢把控下，單個構(gòu)建質(zhì)量得到有效保障。相比于現(xiàn)場施工工藝而言，裝配式結(jié)構(gòu)能有效控制各種自然因素和人為因素帶來的不利影響。不斷提升我國橋梁建設(shè)的安全性、可靠性，推動橋梁建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1.5 現(xiàn)場施工程序更簡便

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)采用整體運輸、整體吊裝、人工焊接的施工工藝，施工流程簡明扼要，所需要的設(shè)備更加精簡。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的使用打破了傳統(tǒng)工程建設(shè)現(xiàn)場混亂不堪的局面，以簡約的工作內(nèi)容帶來更加高效的施工回報。同時，也方便了承建單位的現(xiàn)場管理，提升了項目建設(shè)的總體水平。

2 裝配式混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計施工

目前我國橋梁主體主要分為混凝土橋梁和鋼結(jié)構(gòu)橋梁兩種。而橋梁又可以根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分為橋梁和承重結(jié)構(gòu)兩部分。上部結(jié)構(gòu)主要有裝配式板梁、裝配式T型梁、裝配式組合箱梁等形式。以下，分別對這三種橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)論述。

2.1 裝配式板梁

裝配式板梁作為中小型橋梁施工建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)，應(yīng)用十分廣泛。然而，我國當(dāng)前使用的空心板梁整體質(zhì)量有待提升，相對于國外板梁質(zhì)量而言還有一定的差距。在使用過程中，這種板梁很容易在重壓之下發(fā)生整體性崩塌。這與空心板梁的整體承受力度有關(guān)，當(dāng)超過橋體承受限度時，板梁處就會發(fā)生斷裂。因此，這類板梁難以承受超載和大負(fù)荷車輛。將I型鋼管放置在混凝土中，整體建筑行程鋼骨結(jié)構(gòu)。將一個鋼骨接受設(shè)定為一個單元，每3到4個單元劃分為一個預(yù)制單元作為單獨的預(yù)制構(gòu)件。單元之間又有I型鋼管作為連接，提升了單元之間的強度。以單元化的預(yù)制板梁作為基礎(chǔ)單位，從而實現(xiàn)板梁之間的整體銜接。故對單個單元的規(guī)范化程度要求更高，板梁之間的連接應(yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)，從而有助于施工，也是出于安全角度考慮。因此，相關(guān)廠家應(yīng)不斷提升模具的精確程度和可靠性。規(guī)范化地使用鋼管結(jié)構(gòu)，提升板梁單元的強度。

2.2 裝配式T型梁

T型梁采用上部為混凝土下部為鋼結(jié)構(gòu)的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，有助于增強橋梁的綜合承重能力。上部為混凝土預(yù)制上翼緣板，下部采用I型鋼結(jié)構(gòu)，二者之間形成剪力，整個橋體受力相對均勻，橋梁承重效果好。

2.3 裝配式組合箱梁

預(yù)制組合箱形梁采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)，即兩側(cè)及底部采用鋼結(jié)構(gòu)而路面采用混凝土結(jié)構(gòu)。在橋面未完成整體結(jié)合時，U型梁承受整個橋梁主體以及自身的重力。當(dāng)橋面同U型梁閉合形成整體受力框架時，整個結(jié)構(gòu)才會以組合箱梁的形式參與受力。在現(xiàn)場施工過程中，采用預(yù)制的U型結(jié)構(gòu)能夠便利運輸、裝吊各個環(huán)節(jié)，然后在安裝過程中，應(yīng)注意內(nèi)外側(cè)受力差異造成的梁體偏移影響后期安裝，甚至?xí)筓型結(jié)構(gòu)在受力不均下發(fā)生扭曲。由此可見，組合箱梁結(jié)構(gòu)應(yīng)重點關(guān)注橋面與U型梁的契合程度。在施工工藝上主要采用節(jié)段梁整跨施工，在施工過程中應(yīng)重點關(guān)注橋板面的施工問題，通過現(xiàn)代化工藝提升整體橋梁強度，也可采用預(yù)制U型梁同預(yù)制混凝土橋面連成整體。

3 裝配式混凝土橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計施工

裝配式混凝土橋梁以裝配式混凝土橋基作為主要承重結(jié)構(gòu)，承擔(dān)橋自身的重量以及來自路面的壓力。就其結(jié)構(gòu)形式而言，主要采用矩形結(jié)構(gòu)或梯形結(jié)構(gòu)。整個下部結(jié)構(gòu)橋墩、樁基和承臺自身工藝難度不大，施工重點在于以上三個裝配式構(gòu)建的穩(wěn)定連接。

3.1 橋墩及其連接

橋墩整體采用一體化裝配式建筑構(gòu)件，整體結(jié)構(gòu)強度大，穩(wěn)定性高，支撐能力良好。采用鋼筋加固上下連接，以鋼筋作為定位基準(zhǔn)，在鋼筋準(zhǔn)確插入預(yù)留孔隙后，采用混凝土加固。而橋墩與上部橋體主要采用柱樁結(jié)構(gòu)，柱樁插入上部橋體，完成對接工作，然后使用混凝土建筑連接部位。鋼筋在整個連接結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著決定性作用。

3.2 承臺與樁基之間連接

采用炮筒連接方式，樁基頂部應(yīng)當(dāng)預(yù)留足夠長度的鋼筋，通過鋼筋結(jié)構(gòu)式承臺與樁基之間形成人為整體。提升承臺與樁基之間的承重結(jié)構(gòu)強度。根據(jù)具體的受力情況，設(shè)置受拉鋼筋，避免在重力情況下，承臺與樁基之間發(fā)生壓縮或結(jié)構(gòu)不牢的現(xiàn)象。

4 預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)要點

4.1 專業(yè)化構(gòu)件設(shè)計

在進(jìn)行裝配式構(gòu)建的整體生產(chǎn)時，應(yīng)對橋梁施工設(shè)計圖紙進(jìn)行嚴(yán)格分析，結(jié)合具體的地形地質(zhì)以及相關(guān)地理要素，綜合考量每一個部分結(jié)構(gòu)的綜合受力情況。橋梁架設(shè)過程中，模塊化建筑不同于傳統(tǒng)混凝土建筑，二者的受力點會發(fā)生偏移，因此，生產(chǎn)廠家應(yīng)合理調(diào)整鋼筋的直徑和分布，從受力和應(yīng)力兩個方面考慮構(gòu)件的綜合情況。同時，根據(jù)橋梁的長度、地質(zhì)的穩(wěn)定程度、預(yù)設(shè)最大承重等因素分段規(guī)劃橋梁的受力情況。重新調(diào)整整個設(shè)計工藝中的細(xì)微結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)整個橋梁整體的受力穩(wěn)定。

4.2 規(guī)范橋梁構(gòu)件制作流程

在整體澆筑過程中，模塊構(gòu)件的整體質(zhì)量受到眾多因素的影響。首先，應(yīng)規(guī)范設(shè)計模具，對模具的質(zhì)量和各項指標(biāo)進(jìn)行檢查，盡最大可能減少模具之間的誤差，這也是工廠化生產(chǎn)的基本要求。其次，正式量產(chǎn)之前，應(yīng)進(jìn)行試產(chǎn)，隨后對試產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測、承重檢測。在調(diào)整好模具后，在澆筑過程中應(yīng)密切留意模具形狀變化，確保模塊外觀符合生產(chǎn)要求。最后，應(yīng)嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)工序存在問題時應(yīng)立即停止，規(guī)范每一個步驟。另外，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)使用來源正當(dāng)、質(zhì)量合格的建筑材料，確保生產(chǎn)原料的質(zhì)量可靠。

4.3 科學(xué)管理與運輸

成品橋梁構(gòu)件應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行堆放，避免成品受潮、淋雨、反堿。模具必須堆放在平整的地面上，利用支墊將成品墊高，避免受潮。成品堆放應(yīng)在可承受的范圍內(nèi)，支墊應(yīng)合理擺放，避免受力不合理完成模塊斷裂。在進(jìn)行運輸時，應(yīng)做好防撞、防滑工作。使用專業(yè)的橡膠墊或木墊做好支撐防護(hù)工作，采用定型保護(hù)墊塊做好加強保護(hù)。起吊、運輸過程中盡量做到輕拿輕放，嚴(yán)格做好模塊的保護(hù)工作，避免邊角等脆弱部分在運輸過程中遭到破壞。

5 結(jié)束語

預(yù)制裝配式混凝土橋梁在我國有著大量的市場需求，在工業(yè)化進(jìn)程中，裝配式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將會不斷擴(kuò)大，裝配式建筑工藝將會不斷完善。未來，裝配式板梁結(jié)構(gòu)將會成為我國橋梁建設(shè)的主流，持續(xù)為居民的出行安全保駕護(hù)航。