基于實(shí)際工程的預(yù)制倒T蓋梁應(yīng)用技術(shù)研究

中圖分類號 U443.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0053-03

0 引言

隨著城市的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，交通運(yùn)輸壓力和交通擁堵問題日益嚴(yán)峻，城市的不斷發(fā)展也對橋梁的建造方式提出了新的需求。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工方式主要存在以下弊端：（1）搭設(shè)支架，施工風(fēng)險(xiǎn)大；（2）搭設(shè)支架，干擾交通；（3）現(xiàn)澆施工，效率低，建造周期長；（4）需要大量人工；（5）聲光塵泥污染能耗高。

在當(dāng)今社會(huì)大背景下，實(shí)施預(yù)制裝配化不僅是交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的需要，也是完成2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)的要求，實(shí)施更充分更全面的預(yù)制裝配化正當(dāng)時(shí)。

然而，橋梁預(yù)制裝配施工技術(shù)在帶來高效與便捷的同時(shí)，也伴隨著其特有的挑戰(zhàn)與難題。特別是當(dāng)預(yù)制構(gòu)件的重量偏大時(shí)，不僅會(huì)顯著提升運(yùn)輸與吊裝的作業(yè)難度與復(fù)雜性，增加施工的風(fēng)險(xiǎn)與成本，還可能對沿途的道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施造成潛在的損傷或破壞[2]。因此，如何合理控制預(yù)制構(gòu)件的重量，避免其過重帶來的不利影響，成為橋梁建設(shè)中亟須解決的關(guān)鍵問題。構(gòu)件輕量化有三個(gè)方向：（1）優(yōu)化蓋梁截面，從而減輕自重；（2）采用預(yù)制薄殼蓋梁；（3）采用分段拼裝預(yù)制蓋梁，從而減輕運(yùn)輸構(gòu)件自重。因此制約預(yù)制蓋梁運(yùn)用的因素，無外乎就是預(yù)制蓋梁的自重[3]。

因此，實(shí)際工程中要設(shè)計(jì)一種既可以很好地解決運(yùn)輸構(gòu)件自重的問題，又施工簡便、對橋下影響較小的預(yù)制蓋梁型式。分層式預(yù)制蓋梁技術(shù)可以帶動(dòng)集成技術(shù)、材料、工藝、設(shè)備和管理等全產(chǎn)業(yè)鏈、全過程、多方面的系統(tǒng)性創(chuàng)新。該技術(shù)推廣應(yīng)用帶來的綜合效益綜合體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、質(zhì)量、工期、效益、環(huán)保節(jié)能、管理等方面。該文基于實(shí)際工程應(yīng)用，在現(xiàn)有現(xiàn)澆蓋梁的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，研究一種新型預(yù)制分層蓋梁，并通過數(shù)值模擬分析其受力性能，為后續(xù)預(yù)制分層蓋梁的應(yīng)用提供參考。

1 設(shè)計(jì)理念

該項(xiàng)目為省市某城市高速工程，由于高速線路規(guī)劃，橋梁需要橫跨多條城市道路，采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆蓋梁需要臨時(shí)搭設(shè)支架，對交通有較大的影響，已不能滿足通行的需要。所以，設(shè)計(jì)一改目前研究較為普遍的預(yù)制薄殼蓋梁和分段拼裝預(yù)制蓋梁，該文研究的預(yù)制倒T蓋梁既可以滿足預(yù)制構(gòu)件輕型化要求，又可以滿足施工簡便，不設(shè)臨時(shí)支撐，對橋下基本無影響的要求。通過對構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，將預(yù)制蓋梁進(jìn)行構(gòu)件的合理分層拆分，最大程度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，有利于大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的生產(chǎn)建造，也有利于預(yù)制蓋梁的推廣和大規(guī)模應(yīng)用[4]。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 預(yù)制倒T蓋梁的構(gòu)造設(shè)計(jì)

該文通過對以往傳統(tǒng)采用現(xiàn)澆形式的蓋梁進(jìn)行研究，結(jié)合國內(nèi)外在預(yù)制蓋梁方面的既有研究和應(yīng)用成果、相關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)理論、圖紙等資料，進(jìn)行分析和總結(jié)初步擬定其構(gòu)造尺寸。再通過后續(xù)的分層界面連接設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)、鋼筋設(shè)計(jì)梁柱連接設(shè)計(jì)、預(yù)制工藝、施工拼裝工藝研究以及受力進(jìn)行修正，最終形成滿足各部分要求的分層式蓋梁構(gòu)造設(shè)計(jì)。預(yù)制倒T蓋梁的構(gòu)造尺寸如圖1所示。

如上圖所示，該項(xiàng)目采用的預(yù)制倒T蓋梁分為上下兩層，采用橫向的分層方式。下層蓋梁采用預(yù)制的施工工藝，上層采用現(xiàn)澆。相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆蓋梁，這種分層式預(yù)制倒T蓋梁在施工時(shí)，底層蓋梁作為主要的受力對象，承擔(dān)了大部分結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)，在澆筑上層蓋梁時(shí)，其可以作為澆筑的下層底座，節(jié)省了上層蓋梁的澆筑支架等費(fèi)用[5]。

2.2 預(yù)制倒T蓋梁的連接設(shè)計(jì)

根據(jù)不同構(gòu)造形式的蓋梁（上部橋跨及橋梁寬度不同的蓋梁），以單個(gè)裝配式預(yù)制構(gòu)件限載150t要求進(jìn)行控制，對蓋梁分層界面位置以及分層道數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，同時(shí)對分層間的鋼筋連接設(shè)計(jì)以及界面處理進(jìn)行研究。

對分層式蓋梁與墩柱之間的連接進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，其連接設(shè)計(jì)需重點(diǎn)對分層式蓋梁下連接部件的選型（承插式、灌漿套筒式、插槽式），布設(shè)的平面及立面位置以及連接部件的安裝精度等方面進(jìn)行研究。

該項(xiàng)目蓋梁與立柱連接采用套筒灌漿的方式，預(yù)制下層蓋梁時(shí)預(yù)埋波紋管和內(nèi)層鋼筋，在墩柱現(xiàn)澆時(shí)，應(yīng)該預(yù)埋墩柱的連接鋼筋、箍筋和灌漿裝置，并架設(shè)擋漿模板。立柱現(xiàn)澆完成后，施工連接套筒并進(jìn)行金屬波紋管灌漿、壓漿，連接設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.3 預(yù)制倒T蓋梁的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

根據(jù)不同構(gòu)造形式的蓋梁，結(jié)合蓋梁分層界面位置以及分層道數(shù)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)研究，預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)研究需滿足在分層預(yù)制部件上澆筑現(xiàn)澆混凝土濕重荷載以及分層式蓋梁整體成型后承受自身以及上部傳遞而來的荷載兩方面的受力要求，鋼束立面布置如圖3所示。

2.4預(yù)制倒T蓋梁的受力性能研究

該文基于項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用，采用MidasCivil對預(yù)制倒T蓋梁進(jìn)行數(shù)值模擬分析，對其整體受力性能進(jìn)行研究。

構(gòu)造：該項(xiàng)目預(yù)制倒T蓋梁尺寸：長度為 1 6 . 6 m 立柱尺寸為 1 . 4 m× 1 . 4 m ，承臺尺寸為 3 m× 3 m ，樁基直徑為 1 . 8 m ，橋墩變截面長度為 2 . 5 m ，柱間距為 9 . 5 m 。

材料：蓋梁采用C50混凝土，橋墩墩柱采用C40混凝土，承臺及樁基采用C30混凝土。

荷載：模型所考慮的荷載包括蓋梁及橋墩自重、上部恒載、預(yù)應(yīng)力、二期恒載、溫度荷載、現(xiàn)澆濕重、支座沉降。

邊界條件：蓋梁與墩柱采用彈性連接的固定連接，樁基底部固結(jié)。

施工階段：該項(xiàng)目施工階段包括下部承臺及橋墩樁基施工、預(yù)制倒T蓋梁底層安裝、上層蓋梁現(xiàn)澆、鋼束張拉、吊梁、二期施工、運(yùn)營通車。

計(jì)算結(jié)果采用基本組合，預(yù)制倒T蓋梁的彎矩分布和普通蓋梁類似，均為由懸臂端逐漸增加，在墩梁結(jié)合部負(fù)彎矩達(dá)到最大。沿著蓋梁跨中方向，彎矩不斷減小，并逐漸變成正值，由于施加了預(yù)應(yīng)力，蓋梁的跨中正應(yīng)力很小。預(yù)制倒T蓋梁的軸力分布為懸臂端較小，跨中段軸力最大，沿著跨中長度方向大致相同，變化較小。剪力分布為沿著懸臂自由端剪力逐漸增大，墩梁結(jié)合部位剪力最大，和普通蓋梁剪力分布大致相同。預(yù)制倒T的位移也較小，沿著Z方向的位移只有 3 m m ，滿足規(guī)范要求。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，對預(yù)制倒T蓋梁進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，設(shè)置骨架鋼筋和加強(qiáng)鋼筋，均能滿足規(guī)范要求。

2.5預(yù)制倒T蓋梁的施工流程

預(yù)制倒T蓋梁的施工與傳統(tǒng)蓋梁有所不同，由于下層蓋梁為預(yù)制結(jié)構(gòu)，無須搭設(shè)支架現(xiàn)澆，只需使用機(jī)器吊裝。在施工現(xiàn)澆上層蓋梁時(shí)，下層預(yù)制蓋梁可以充當(dāng)下部支撐，用以作業(yè)，同樣不需要搭設(shè)支架支撐，為橋下節(jié)省了凈空高度。具體施工流程為：

步驟一：預(yù)制構(gòu)件的預(yù)拼裝及承臺頂涂漿。

（1）現(xiàn)場澆筑樁基、承臺（承臺施工時(shí)注意預(yù)埋墩柱），連接鋼筋、箍筋和灌漿裝置等。

（2）交接面涂漿前復(fù)測拼接面坐標(biāo)、標(biāo)高和平整度，并進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的預(yù)拼裝。

（3）在承臺頂設(shè)置擋漿模板，在承臺頂涂抹連接砂漿。

步驟二：安裝預(yù)制立柱與預(yù)制分層蓋梁、施工灌漿連接套筒及金屬波紋管灌漿。

（1）承臺與立柱，蓋梁與立柱為匹配施工

（2）將現(xiàn)澆承臺頂預(yù)留鋼筋對準(zhǔn)立柱底灌漿連接套筒孔道插入。（3）立柱就位，設(shè)置臨時(shí)支撐裝置防止立柱錯(cuò)動(dòng)及傾覆。

（4）復(fù)測立柱蓋梁拼接面坐標(biāo)、標(biāo)高和平整度，在立柱頂涂抹連接砂漿。

（5）將立柱頂鋼筋對準(zhǔn)蓋梁底金屬波紋管孔道插入。

（6）立柱和蓋梁內(nèi)均預(yù)先置入了灌漿裝置。

（7）分別向立柱底灌漿連接套筒和蓋梁底金屬波紋管的入漿口，壓入相應(yīng)灌漿材料，出槳口出槳，依次完成全部灌漿連接套筒和金屬波紋管的灌漿（拼接面清理拼接縫測量 鋪設(shè)擋漿模板 調(diào)節(jié)墊塊找平 預(yù)拼蓋梁、調(diào)節(jié)蓋梁空間坐標(biāo) 拼接縫表面充分濕潤 鋪設(shè)砂漿墊層 蓋梁吊裝就位 錨固金屬波紋管灌漿連接）。

（8）在承臺與立柱接縫處澆筑環(huán)氧砂漿密封，完成整個(gè)預(yù)制拼裝施工。

步驟三：施工分層蓋梁現(xiàn)澆部分。

（1）待預(yù)制立柱與承臺及預(yù)制蓋梁拼裝完成后，澆筑分層蓋梁現(xiàn)澆部分。

（2）待蓋梁混凝土達(dá)到齡期及強(qiáng)度后張拉蓋梁第一批預(yù)應(yīng)力。

（3）上部T梁安裝完畢，張拉蓋梁第二批預(yù)應(yīng)力。

（4）下部結(jié)構(gòu)施工完成。

3 對比分析

通過以上的分析，對傳統(tǒng)現(xiàn)澆蓋梁和新型預(yù)制倒T蓋梁進(jìn)行綜合對比，對比結(jié)果如表1所示。

4結(jié)語

該文在實(shí)際工程案例的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)現(xiàn)澆蓋梁目前存在的問題進(jìn)行了分析和討論，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況提出了一種新型預(yù)制倒T蓋梁的設(shè)計(jì)思路，從其構(gòu)造尺寸、連接設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)、受力性能分析、施工流程展開了細(xì)致的分析，總結(jié)其優(yōu)勢和工程可行性。作為一種新型的預(yù)制結(jié)構(gòu)，其相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆蓋梁有著更廣闊的前景，從工程質(zhì)量、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能環(huán)保等方面來看，新型預(yù)制倒T蓋梁可以做到在成本基本可控的前提下，充分保證了施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及環(huán)保功能，能夠?qū)δ壳皣鴥?nèi)的新型蓋梁設(shè)計(jì)提供全新的思路。

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