鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制膠拼法建造技術(shù)研究

蘇 偉，周岳武，季偉強(qiáng)，邢 雨，張 悅

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308)

1 節(jié)段預(yù)制膠拼技術(shù)的發(fā)展

使用節(jié)段預(yù)制拼裝法建造橋梁，是先將橋梁整體“化整為零”為預(yù)制節(jié)段，然后運(yùn)送至橋位處施加預(yù)加應(yīng)力“集零為整”成整體結(jié)構(gòu)。與連續(xù)梁支架現(xiàn)澆和掛籃懸臂澆筑等傳統(tǒng)工法相比，節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)具有高質(zhì)量、高效率、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、信息化等特點(diǎn)，且環(huán)保，后期收縮徐變小，逐漸成為節(jié)段預(yù)制橋梁的發(fā)展趨勢(shì)[1-2]，符合“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”的發(fā)展理念。

20世紀(jì)60年代，法國(guó)的Choisy-Le-Roi橋是第一座采用節(jié)段預(yù)制膠接拼裝技術(shù)的橋梁[3]。在我國(guó)，節(jié)段預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁應(yīng)用較早，如河南省五陵衛(wèi)河公路橋(25+50+25)m、成昆鐵路舊莊河1號(hào)橋(24+48+24)m和孫水河5號(hào)橋(32.3+64.4+32.3)m等[4]，但由于工程條件的限制，該技術(shù)在后續(xù)工程中未得到很好的推廣應(yīng)用。隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，節(jié)段預(yù)制拼裝法建造技術(shù)在公路、市政、軌道交通等領(lǐng)域逐漸應(yīng)用開(kāi)來(lái)。鐵路領(lǐng)域也有部分應(yīng)用，如1997年竣工的石長(zhǎng)鐵路湘江特大橋主橋(61.65+7×96+61.65)m單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，2014年竣工的黃韓候鐵路芝水溝大橋，以及拉林鐵路貢嘎特大橋、銀西高鐵莫谷河2號(hào)特大橋等。

2016年，中國(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃重大課題《鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制拼裝法建造關(guān)鍵技術(shù)研究》(2016G002-H)從設(shè)計(jì)、線形控制、拼裝裝備、施工、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)鐵路預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)開(kāi)展深入研究，并在以下項(xiàng)目中開(kāi)展應(yīng)用：(1)鄭阜鐵路周淮特大橋163～172號(hào)墩跨越新運(yùn)河3-(40+56+40)m連續(xù)梁，2017年竣工，目前已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)；(2)京唐鐵路潮白新河特大橋(48+80+48)m+(16-40)m+(48+80+48)m共1 km的連續(xù)梁及大跨簡(jiǎn)支梁正在施工中;(3)鄭濟(jì)鐵路黃河橋引橋22聯(lián)(56+56+56)m等高連續(xù)梁，正在施工中。同時(shí)針對(duì)某項(xiàng)目8聯(lián)(60+60+60)m等高連續(xù)梁進(jìn)行了應(yīng)用研究。上述4個(gè)項(xiàng)目均為時(shí)速350 km高速鐵路。本文以此為背景，對(duì)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制膠拼法建造技術(shù)主要研究成果進(jìn)行論述。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

2.1 梁體彈性變形

文獻(xiàn)[5]研究表明，預(yù)制膠拼梁梁體實(shí)測(cè)豎向抗彎剛度比計(jì)算剛度偏小7.2%。考慮一定的安全系數(shù)，梁的變形(撓度和轉(zhuǎn)角)可按照彈性階段計(jì)算，剛度按照0.9的系數(shù)折減，如式(1)所示。

B=0.9βpβ1EcI0

(1)

式中各符號(hào)的意義與《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.3.19條一致。

2.2. 應(yīng)力要求

節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為確保結(jié)構(gòu)耐久性，膠接縫截面建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，在最不利荷載組合下，運(yùn)營(yíng)階段混凝土壓應(yīng)力儲(chǔ)備不應(yīng)<1.0 MPa，施工階段混凝土壓應(yīng)力儲(chǔ)備不宜<0.5 MPa。在計(jì)算溫差應(yīng)力時(shí)，對(duì)于降溫溫差可采用混凝土0.8倍的受壓彈性模量。

課題組制作了不同擠膠應(yīng)力的節(jié)段預(yù)制構(gòu)件，研究擠膠應(yīng)力對(duì)強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)表明隨著臨時(shí)擠壓應(yīng)力從0.2 MPa增至0.5 MPa，膠拼構(gòu)件的平均破壞荷載先增加后基本穩(wěn)定，在一定程度上提高擠壓應(yīng)力，能夠提高膠拼構(gòu)件劈拉抗拉強(qiáng)度。建議膠接縫的全截面粘合臨時(shí)壓應(yīng)力≮0.3 MPa，有條件時(shí)可采用0.4 MPa，并保證膠縫面受力均勻，直至環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑固化。

2.3. 安全系數(shù)

節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁結(jié)構(gòu)正截面拉壓強(qiáng)度、正截面抗彎強(qiáng)度、斜截面抗彎以及斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行，各強(qiáng)度計(jì)算不考慮縱向普通鋼筋的貢獻(xiàn)。結(jié)合美國(guó)AASHTO規(guī)范[6]和我國(guó)現(xiàn)行TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，膠接縫截面的最小強(qiáng)度安全系數(shù)和抗裂安全系數(shù)可按照表1所列數(shù)值，非膠接縫截面強(qiáng)度安全系數(shù)按照TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。

表1 安全系數(shù)

2.4 膠接縫正截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算

可采用基于混凝土剪-壓復(fù)合強(qiáng)度準(zhǔn)則的計(jì)算方法[7]對(duì)膠接縫截面抗剪強(qiáng)度安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，連續(xù)梁應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上、下緣均布設(shè)有預(yù)應(yīng)力的情況，并結(jié)合TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的設(shè)計(jì)參數(shù)及平衡方程。

該方法理論依據(jù)充分，且從目前已經(jīng)設(shè)計(jì)完的這幾個(gè)項(xiàng)目來(lái)看，預(yù)應(yīng)力用量及結(jié)構(gòu)安全系數(shù)均較為合理。

2.5 膠接縫截面抗裂計(jì)算

(1)正截面的抗裂可按下列公式計(jì)算

①軸心受拉、小偏心受拉或小偏心受壓構(gòu)件

Kfσ≤σc+kctfct

(2)

②受彎、大偏心受拉或大偏心受壓構(gòu)件

Kfσ≤σc+γkctfct

(3)

式中，Kf按照表1采用；kct為混凝土抗拉強(qiáng)度修正系數(shù)。課題組開(kāi)展了C55混凝土單鍵膠拼試件拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：自然環(huán)境條件下的試件膠接縫抗拉強(qiáng)度在2.94～3.24 MPa，平均值為3.17 MPa[8]；人工加速濕熱老化條件的試件膠接縫抗拉強(qiáng)度在2.55～3.52 MPa，平均值為2.90 MPa；膠接縫具有一定的抗拉性能。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并考慮一定的安全系數(shù)及耐久性要求，膠接縫截面可取0.3或者根據(jù)試驗(yàn)確定，非膠接縫截面取1.0。其余參數(shù)含義均與TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.3.9條一致。

(2)斜截面抗裂性按下列公式計(jì)算

σtp≤ktpfct

(4)

σcp≤0.6fc

(5)

式中，ktp為斜截面允許主拉應(yīng)力修正系數(shù)，膠接縫截面可取0.7或者根據(jù)試驗(yàn)確定，非膠接縫截面取1.0。其余參數(shù)含義均與TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.3.9條一致。

3 方案及構(gòu)造設(shè)計(jì)研究

3.1 立面布置

(40+56+40)m連續(xù)梁和(48+80+48)m連續(xù)梁采用C55混凝土，單箱單室直腹板截面。主梁變高度直腹板連續(xù)箱梁，變高段均采用1.8次拋物線，變高段長(zhǎng)分別為8.25 m和23 m，跨中等高段長(zhǎng)分別為37 m和31 m，邊跨等高段分別為31 m和24 m，中支點(diǎn)梁高分別為4.335 m和6.635 m，等高段梁高分別為3.035 m和3.635 m。

(56+56+56)m和(60+60+60)m等高連續(xù)梁均采用C60混凝土，單箱單室斜腹板截面，梁高分別為4.2 m和4.5 m。

梁端頂板均設(shè)0.25 m長(zhǎng)的懸臂段，以滿足施工時(shí)操作空間的需要并方便梁端預(yù)應(yīng)力張拉；等跨連續(xù)梁由于邊支座噸位較大，為減小梁端至支點(diǎn)的距離，底板也設(shè)置0.25 m長(zhǎng)的懸臂牛腿。其中(40+56+40)m連續(xù)梁施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 (40+56+40)m連續(xù)梁主梁架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)

在滿足結(jié)構(gòu)剛度和受力的前提下，(40+56+40)m連續(xù)梁和(48+80+48)m連續(xù)梁采用比懸臂澆筑方案更長(zhǎng)的等高段長(zhǎng)，主要方便節(jié)段預(yù)制、存放及運(yùn)輸。其中(48+80+48)m連續(xù)梁梁端與40 m節(jié)段預(yù)制膠拼簡(jiǎn)支梁相接，簡(jiǎn)支梁外輪廓與連續(xù)梁等高段外輪廓一致，以減少預(yù)制模板投入，且全橋整體協(xié)調(diào)，具有較好的景觀效果。

3.2 節(jié)段劃分

梁體節(jié)段劃分須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件決定，受控于節(jié)段運(yùn)輸能力及吊裝能力，(40+56+40)m連續(xù)梁和(48+80+48)m連續(xù)梁均采用橋上運(yùn)輸方案。

(40+56+40)m連續(xù)梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度有4.0 m和4.5 m兩種，中支點(diǎn)0號(hào)節(jié)段和邊支點(diǎn)節(jié)段分別長(zhǎng)3.0，4.25 m，全聯(lián)共32個(gè)預(yù)制節(jié)段和1個(gè)1.0 m長(zhǎng)的跨中現(xiàn)澆合龍段，0號(hào)段質(zhì)量198.7 t，其余預(yù)制節(jié)段最大質(zhì)量159.2 t。

(48+80+48)m連續(xù)梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度有3.0，3.5，4.0，4.75，5.0 m共5種，全聯(lián)共42個(gè)預(yù)制節(jié)段和1個(gè)2.0 m長(zhǎng)的跨中現(xiàn)澆合龍段。其中0號(hào)段質(zhì)量347 t，其余預(yù)制節(jié)段最大起吊質(zhì)量為191 t。

(56+56+56)m等高連續(xù)梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度主要有4.5 m和4.8 m兩種，中支點(diǎn)0號(hào)節(jié)段和邊支點(diǎn)節(jié)段分別長(zhǎng)3.5，3.775 m，全聯(lián)共37個(gè)預(yù)制節(jié)段，無(wú)現(xiàn)澆合龍段。預(yù)制節(jié)段質(zhì)量均<200 t。

(60+60+60)m等高連續(xù)梁預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度主要有4.3 m和4.6 m兩種，中支點(diǎn)0號(hào)節(jié)段和邊支點(diǎn)節(jié)段分別長(zhǎng)3.4，3.3 m，全聯(lián)共40個(gè)預(yù)制節(jié)段和1個(gè)2.0 m長(zhǎng)的跨中現(xiàn)澆合龍段。預(yù)制節(jié)段質(zhì)量均<200 t。

3.3. 0號(hào)段施工方法

0號(hào)段由于有隔板及加靴構(gòu)造，且板厚較厚，結(jié)構(gòu)質(zhì)量一般比其余節(jié)段要大，往往成為施工控制因素，而且0號(hào)段作為首節(jié)段安裝，其線形控制直接影響后期節(jié)段的拼裝質(zhì)量。

(48+80+48)m連續(xù)梁0號(hào)段隔板及隔板范圍的頂板在橋位后澆筑，預(yù)制部分質(zhì)量210 t。其余3個(gè)梁0號(hào)段均采取整體預(yù)制整體吊裝施工。

連續(xù)梁采用節(jié)段預(yù)制拼裝法建造時(shí)，在滿足受力的前提下，可采取加大隔板人孔尺寸和減小甚至取消加靴構(gòu)造，以便減輕0號(hào)段預(yù)制吊重。0號(hào)段可采取整體預(yù)制整體吊裝、現(xiàn)澆施工、部分預(yù)制部分后澆、縱橋向分割成2個(gè)預(yù)制節(jié)段、橫橋向分割成2個(gè)預(yù)制塊以及豎向分割成2個(gè)預(yù)制塊等施工方法進(jìn)行施工，可結(jié)合實(shí)際情況合理采用。

3.4 一般構(gòu)造要求

一般構(gòu)造滿足如下相關(guān)要求。

(1)剪力鍵布置原則可參考課題組發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)[9]，鐵路橋梁在軌枕或軌道板范圍內(nèi)宜布設(shè)頂板剪力鍵。

(2)預(yù)制節(jié)段縱向尺寸應(yīng)結(jié)合運(yùn)輸、存放、吊裝、架設(shè)等因素綜合確定，同類節(jié)段縱向尺寸宜保持一致。采用上行式節(jié)段拼裝造橋機(jī)拼裝，鐵路雙線橋梁預(yù)制節(jié)段一般不超過(guò)5.0 m。

(3)結(jié)構(gòu)板厚變化位置宜與預(yù)制節(jié)段兩端錯(cuò)開(kāi)0.5 m左右。

(4)各預(yù)制節(jié)段宜盡可能減少頂板齒塊類型。

(5)支點(diǎn)附近承受較大剪力的膠接縫宜布設(shè)斜向抗剪預(yù)應(yīng)力束。

(6)預(yù)應(yīng)力管道彎曲段不宜跨預(yù)制節(jié)段布置，預(yù)應(yīng)力管道平彎、豎彎段宜相互錯(cuò)開(kāi)。

(7)膠接縫兩側(cè)的預(yù)制節(jié)段腹板箍筋宜適當(dāng)加強(qiáng)。

(8)膠接縫兩側(cè)預(yù)制節(jié)段受壓區(qū)頂板(或底板)與腹板的結(jié)合區(qū)內(nèi)宜設(shè)置加強(qiáng)封閉箍筋，并局部加密頂板(或底板)的聯(lián)系筋。

(9)位于平曲線上的節(jié)段預(yù)制拼裝梁，以折代曲進(jìn)行節(jié)段拼裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)受力需要在接縫兩側(cè)布設(shè)預(yù)應(yīng)力防崩鋼筋。

(10)預(yù)應(yīng)力齒塊錨固端部與膠接縫截面的距離應(yīng)不小于齒塊錨后加強(qiáng)鋼筋的錨固長(zhǎng)度。

(11)橋面排水管、接觸網(wǎng)立柱宜布置在預(yù)制節(jié)段中間附近，不應(yīng)跨膠接縫布置。

(12)防護(hù)墻斷縫及底部過(guò)水孔應(yīng)與梁體接縫錯(cuò)開(kāi)布置。

4 節(jié)段拼裝方案

4.1 節(jié)段拼裝造橋機(jī)

鄭阜鐵路(40+56+40)m連續(xù)梁采用TPZ80/2500型造橋機(jī)，可滿足于跨度64 m及以下的雙線簡(jiǎn)支梁節(jié)段拼裝和跨度不超過(guò)80 m的雙線連續(xù)梁節(jié)段拼裝，滿掛懸拼節(jié)段總質(zhì)量2 500 t，最大起吊質(zhì)量200 t。適應(yīng)最小曲線半徑2 500 m，最大線路縱坡3%。

4.2 節(jié)段拼裝方案

節(jié)段拼裝方法一般有逐跨拼裝、平衡懸臂拼裝以及混合式拼裝。課題組結(jié)合實(shí)際情況對(duì)各項(xiàng)目分別采用了一次半聯(lián)滿掛拼裝工藝、“小節(jié)段預(yù)制、多節(jié)段拼裝”的平衡懸臂拼裝工藝和逐跨拼裝工藝。

(1)(40+56+40)m連續(xù)梁

為提高施工效率，綜合整孔拼裝及懸臂拼裝工法的施工特點(diǎn)，(40+56+40)m連續(xù)梁創(chuàng)造性地采用一次半聯(lián)滿掛拼裝工藝，如圖2所示，最后中跨跨中現(xiàn)澆合龍段[9]。該工法減少了節(jié)段拼裝過(guò)程中的鋼束張拉過(guò)程，加快了施工進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)操作熟練后，一聯(lián)連續(xù)梁僅用時(shí)1個(gè)月便施工完成。同時(shí)線形控制相對(duì)簡(jiǎn)單，提高膠接縫拼接質(zhì)量，且避免了節(jié)段間的預(yù)應(yīng)力錨槽。

圖2 (40+56+40)m梁一次半聯(lián)滿掛拼裝示意

(2)(48+80+48)m連續(xù)梁

(48+80+48)m連續(xù)梁由于半聯(lián)一次滿掛拼裝節(jié)段質(zhì)量較大，對(duì)造橋機(jī)要求高，因此采用“小節(jié)段預(yù)制、多節(jié)段拼裝”的一種拼裝方式[10]，具體拼裝順序?yàn)椋簶蚨諆蓚?cè)一次平衡懸臂拼裝3對(duì)預(yù)制節(jié)段，共平衡懸臂拼裝3次即一側(cè)9個(gè)節(jié)段，再拼裝邊跨不平衡段，最后中跨現(xiàn)澆合龍。該方案造橋機(jī)一次承重較輕，施工速度較快，節(jié)段之間預(yù)應(yīng)力錨槽、連接器布置少。半聯(lián)連續(xù)梁最后一次平衡懸臂拼裝工序示意如圖3所示。

圖3 (48+80+48)m連續(xù)梁典型拼裝工序示意

(3)(60+60+60)m連續(xù)梁

(60+60+60)m連續(xù)梁等跨布置，對(duì)稱平衡懸臂階段較短，邊跨不平衡段較長(zhǎng)，懸臂階段頂板滿足預(yù)應(yīng)力布束及錨固空間的需求，同時(shí)為減少頂板齒塊數(shù)量和類型，方便節(jié)段預(yù)制，平衡懸臂階段采用一次懸臂拼裝一對(duì)節(jié)段，預(yù)應(yīng)力錨固在節(jié)段端面，再拼裝邊跨不平衡段，最后中跨現(xiàn)澆合龍。

(4)(56+56+56)m連續(xù)梁

上述3類跨度的連續(xù)梁均在跨中設(shè)置了現(xiàn)澆合龍段。為減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，提高施工效率，(56+56+56)m連續(xù)梁采用逐跨拼裝工藝，接力拼縫位置設(shè)置在每孔1/4跨彎矩反彎點(diǎn)處，全梁無(wú)現(xiàn)澆合龍段及濕接縫。主要施工步驟如圖4所示。

圖4 (56+56+56)m連續(xù)梁主要施工步驟示意

每一施工步驟，所有節(jié)段拼裝完成后，再安裝相應(yīng)節(jié)段的支座，待支座砂漿墊層強(qiáng)度和環(huán)氧樹(shù)脂強(qiáng)度達(dá)到要求后，隨后立刻張拉并錨固對(duì)應(yīng)梁段內(nèi)永久鋼束。

節(jié)段拼裝過(guò)程中，已安裝的節(jié)段要求采用白色土工布覆蓋，夏期澆水降溫，冬期保溫，避免橋面溫差對(duì)后續(xù)待拼裝節(jié)段的不利影響。

4.3 施工工藝控制

采用長(zhǎng)線法或短線法預(yù)制，外模為可調(diào)節(jié)的整體鋼模，內(nèi)模為可調(diào)節(jié)的分塊模板。采用曲線梁曲線預(yù)制工藝。

初始拼裝節(jié)段0號(hào)段的定位控制對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的線形影響較大，施工過(guò)程中應(yīng)采取有效措施確保其精準(zhǔn)定位。

為確保施工過(guò)程中滿足膠接縫最小壓應(yīng)力的要求，永久預(yù)應(yīng)力張拉可采取部分初張拉或上、下緣同時(shí)張拉多束預(yù)應(yīng)力的措施。采用上行式節(jié)段拼裝造橋機(jī)時(shí)，預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整各個(gè)節(jié)段上吊桿的長(zhǎng)度或拆除吊桿，以適應(yīng)梁體受力與變形。永久預(yù)應(yīng)力張拉前應(yīng)避免結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力變化，確保施工質(zhì)量。

5 耐久性設(shè)計(jì)

5.1 環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑

預(yù)制節(jié)段間膠接縫材料采用無(wú)溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑，硬化后應(yīng)與節(jié)段混凝土表面顏色相近。環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑應(yīng)滿足橋址區(qū)常年溫度變化、使用環(huán)境的要求，并應(yīng)有較好的施工性能，易于涂刮而無(wú)流掛。不應(yīng)在混凝土堿性環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有良好的耐老化性能。鋼-鋼T沖擊剝離能力要求為0 mm，C55混凝土試塊間的正拉黏結(jié)強(qiáng)度≮3.0 MPa。

5.2. 預(yù)應(yīng)力孔道接頭密封措施

預(yù)制節(jié)段端部預(yù)應(yīng)力管道設(shè)置新型孔道接頭密封裝置，確保管道密封性能，孔道接頭密封裝置主要包括密封圈、匹配段套管、現(xiàn)澆段套管、單向堵頭、雙向堵頭和內(nèi)卡環(huán)，其安裝示意詳見(jiàn)圖5。

圖5 預(yù)應(yīng)力孔道接頭密封裝置安裝示意

采用全體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，(48+80+48)m節(jié)段預(yù)制拼裝梁使用了部分預(yù)應(yīng)力連接器，在待拼裝的相鄰預(yù)制節(jié)段中提前預(yù)埋一段喇叭狀的異形波紋管，喇叭狀異形波紋管的端部也設(shè)置約束圈，以取代連接器保護(hù)罩的作用。現(xiàn)場(chǎng)拼接時(shí)，連接體直接插入預(yù)埋在相鄰預(yù)制節(jié)段的異形波紋管內(nèi)，并設(shè)一環(huán)形密封墊圈，以保證密封性能，且方便施工。如圖6所示。

圖6 預(yù)應(yīng)力連接器異形波紋管安裝示意

5.3 管道壓漿

預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料采用專用壓漿料，壓漿料滿足QCR 409-2017《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》的相關(guān)要求，并摻入阻銹劑。采用真空輔助壓漿工藝或者智能循環(huán)壓漿工藝。

5.4 其他措施

耐久性設(shè)計(jì)其他措施主要如下。

(1)受陽(yáng)光照射的梁體膠接縫可在其表面刷涂耐紫外線較好的罩面膠[11]進(jìn)行防護(hù)處理，罩面膠與環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑之間應(yīng)具有很好的相容性和黏結(jié)性，如環(huán)氧密封漆+氟碳漆。

(2)采取橋面排水管布置在預(yù)制節(jié)段中間附近、防護(hù)墻斷縫及底部過(guò)水孔與梁體膠接縫錯(cuò)開(kāi)布置等有效措施，確保橋面排水通暢并減小對(duì)膠接縫的影響。

6 經(jīng)濟(jì)性分析

為配合節(jié)段預(yù)制拼裝工藝，相比采用掛籃懸臂澆筑施工的同跨度梁，節(jié)段預(yù)制拼裝方案采用了更長(zhǎng)等高段，同時(shí)優(yōu)化了0號(hào)段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此對(duì)應(yīng)跨度節(jié)段預(yù)制拼裝方案的混凝土用量相比懸臂澆筑方案要稍少。但預(yù)制拼裝方案的縱向預(yù)應(yīng)力用量比懸臂澆筑方案多，對(duì)應(yīng)每立方混凝土縱向預(yù)應(yīng)力含量也比懸臂澆筑方案大，這主要是因?yàn)椋孩兕A(yù)制拼裝方案的膠接縫截面在整個(gè)施工、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不能出現(xiàn)拉應(yīng)力并有一定的壓應(yīng)力儲(chǔ)備；②抗裂安全系數(shù)計(jì)算時(shí)，混凝土抗拉強(qiáng)度折減較多；③下排腹板預(yù)應(yīng)力布置距離截面頂部距離大。一聯(lián)(40+56+40)m連續(xù)梁和一聯(lián)(48+80+48)m連續(xù)梁采用不同施工方案的主要工程數(shù)量詳見(jiàn)表2。

表2 主要工程數(shù)量對(duì)比

由于節(jié)段預(yù)制拼裝法建造需要設(shè)置一個(gè)小型的預(yù)制場(chǎng)，此外需要考慮造橋機(jī)的安拆費(fèi)和運(yùn)架費(fèi)，建設(shè)里程越長(zhǎng)，單延米分配的臨時(shí)工程費(fèi)用就越少。根據(jù)定額，對(duì)(40+56+40)m連續(xù)梁和(48+80+48)m連續(xù)梁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，詳見(jiàn)圖7、圖8。

圖7 (40+56+40)m連續(xù)梁不同方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

圖8 (48+80+48)m連續(xù)梁不同方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

隨著橋梁長(zhǎng)度的不斷增加，預(yù)制拼裝方案梁部每延米概算指標(biāo)越來(lái)越低，而懸臂澆筑方案固定不變。當(dāng)橋長(zhǎng)超過(guò)1 km時(shí)，節(jié)段預(yù)制拼裝方案具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁節(jié)段預(yù)制膠拼法建造技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)、方案及構(gòu)造設(shè)計(jì)、節(jié)段拼裝方案、耐久性設(shè)計(jì)以及經(jīng)濟(jì)性等方面的研究，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下。

(1)系統(tǒng)提出了鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁節(jié)段預(yù)膠拼梁主要技術(shù)指標(biāo)要求，如剛度計(jì)算、應(yīng)力要求、強(qiáng)度安全系數(shù)、正截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算、抗裂計(jì)算等。

(2)為方便節(jié)段預(yù)制、存放及運(yùn)輸，節(jié)段預(yù)制拼裝連續(xù)梁立面布置宜根據(jù)跨度選擇等高方案或增加跨中等高段的變高方案。

(3)首次提出連續(xù)梁一次半聯(lián)滿掛拼裝工藝、“小節(jié)段預(yù)制、多節(jié)段拼裝”的平衡懸臂拼裝工藝和逐跨拼裝工藝。小跨連續(xù)梁可采用一次半聯(lián)滿掛拼裝工藝和逐跨拼裝工藝，中、大跨連續(xù)梁可采用一次拼裝多對(duì)預(yù)制節(jié)段即“小節(jié)段預(yù)制、多節(jié)段拼裝”的平衡懸臂拼裝工藝。

(4)當(dāng)橋長(zhǎng)超過(guò)1 km時(shí)，節(jié)段預(yù)制拼裝方案具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。