摘要：本文以本市某路桥二期工程节段逐跨拼装施工实践为基础，初步探讨了节段预制拼装技术的工艺原理、特点及施工工艺，并对节段预制拼装技术进行了总结。
关键词：节段预制 逐跨拼装 施工 工艺
一、节段预制拼装的工艺原理及特点
1、工艺原理
节段预制拼装造桥技术一般指以纵向为主进行分段预制和拼装的造桥技术,即是将桥梁的梁体沿纵向划分为节段,在工厂预制后运输至桥位进行桥位组拼, 并通过施加预应力将整跨或整联节块拼装成整体, 实现桥梁上部结构施工的一种施工工艺。
2、工艺特点
(1)可广泛应用于各种桥型和跨度,不仅限于常用的简支梁(逐跨拼装)和连续梁(悬臂拼装),更可采用大跨度斜拉桥(斜拉索拼装),公路和市政桥梁常见的小半径和超高等技术问题也可得到较好的解决。
(2)节块构件在构件厂制作，外观及内在质量容易控制,可减少梁体断面尺寸、提高材料使用效率；投资少，经济效益高，采用节段预制拼装造桥技术较常规方法可节约10%~20%工程造价；同时由于平行施工，缩短建造时间，更间接降低工程造价。
(3)施工方便, 预制节块重量轻、尺寸小,制梁工艺简单, 运输方便,预制拼装均可实现机械化,安全性高。
二、工程实例
本市某路桥二期工程三标段采用先进的全断面预制节段逐跨拼装施工工艺进行主线K131~K140跨、匝道ESK2~ESK15跨的上部结构施工。其中，主线预制节段设计宽度为25m，采用底部圆弧形单箱五室设计断面, 梁高2.1m，单个节段最大重量约118t,整跨最大重量约1300 t;匝道预制节段设计宽度为8m,采用底部圆弧形单箱三室设计断面,梁高1.8m,单个节段最大重量约46t,整跨最大重量约410t。30m标准跨径采用11片预制节段,35m跨径采用13片预制节段。节段长度控制在2~3 m之间,混凝土设计抗压强度为60 MPa。主线与匝道节段梁横断面如图1所示。
上部结构采用先简支后连续的结构体系, 箱梁纵向预应力采用了体内、体外混合预应力体系。在连续端布置了体外负弯矩索, 在25m宽预制节段上还设置了顶板横向扁锚体内预应力体系。所有纵向预应力孔道采用了真空压浆工艺, 水泥浆设计强度为40MPa。
该工程地处市区主要通道,并紧邻运营中的地铁地面段。施工区域交通非常繁忙, 在施工期间不能封闭地面交通,施工的质量要求与安全要求很高。
利用架桥机进行节段拼装施工时, 采用先简支后连续的结构体系转换形式, 即架桥机施工期间形成多跨简支梁结构, 通过后续浇筑的墩顶湿接头并张拉预应力达到体系转换的目的, 使多跨简支梁转换成为一联连续梁。
三、节段运输
1、预制节段场内运输
节段的场内运输采用专用的跨式搬运机进行吊运,由跨式搬运机运至堆梁区储放30d后出场。
2、预制节段场外运输
根据节段特点及运输要求, 选用进口的整体式组合挂车作为节段运输车辆。并采用重载卡车作为牵引车。
四、预制节段逐跨拼装施工
1、节段拼装设备及其主要技术要求
该工程选用两台主梁承载力分别为800t和1800t的上行式架桥机分别用于匝道和主线桥梁的施工。
2、临时预应力与环氧粘结剂施工
2.1临时预应力设计
临时预应力的设计应保证节段拼接面上的应力分布均匀, 同时兼顾施加临时预应力时的易操作性。
施工时, 将拼接面涂抹粘结剂后开始张拉临时预应力。节段在临时预应力钢筋的作用下逐渐靠拢、拼接, 随着拼接的进行, 不断有环氧粘结剂从接缝处挤出。达到临时预应力张拉吨位后, 紧固用于锚固的螺母。
2.2 环氧粘结剂的施工
为保证涂抹质量, 首先采用了带有标准齿高的齿形刮板涂抹环氧粘结剂, 在工人熟练掌握粘结剂操作要求与性能后就直接用手佩戴橡胶手套在节段的拼接面上涂抹。但不论何种方式都要保证涂抹的环氧粘结剂的均匀和密实, 不得有漏涂的地方。
3、纵向预应力真空压浆施工
为了保证预制节段箱梁的预应力体系的施工质量, 确保预应力孔道压浆密实, 防止或延缓预应力筋的腐蚀, 提高结构的耐久度和安全性, 该工程采用了真空压浆施工工艺。
节段箱梁的体内预应力孔道是由橡胶抽拔管成形的混凝土孔道。虽然采取了环氧粘结剂作为节段之间拼缝的粘结材料, 但在节段拼装成桥后, 可能会因预制过程中的孔道错位问题, 不仅影响外观, 也会降低结构的防水能力。因此, 在节段拼装桥梁上使用真空压浆技术,可以为体内预应力钢绞线的防腐蚀增加一道安全防线。
五、整跨节段荷载转换施工控制
整跨节段在架桥机悬吊下通过张拉临时预应力形成一跨箱梁结构后, 必须从架桥机逐步落架到桥梁的下部结构上。在这个荷载转换的过程中,需要分批张拉永久预应力索并分批落架。每完成一个批次的张拉后, 需要进行一次小位移的落架,不断循环直到全部荷载都转移到立柱上, 以保证架桥机体系的安全和预制节段梁体的质量。
在这个过程中, 需要采用施工控制技术, 采用计算机仿真模拟计算结果确定预应力的分批张拉数量和张拉控制力, 并确定分批落架高度, 以保证架桥机各悬吊杆上的荷载控制在悬吊杆允许承载力的安全范围内, 节段的连接面、梁体受力截面也不会出现导致开裂的弯矩和应力, 在控制状态下平稳过渡, 同时, 接缝处的应力始终控制为压应力, 不出现有可能造成接缝处环氧粘结剂开裂的拉应力。
为保证计算机仿真模拟的精确性, 我们采用两种有限元软件进行施工控制过程的模拟分析。在两种软件中建立相似的模型, 并采用相同的参数。
结束语
预制节段拼接桥梁与传统施工方法相比具有广泛的经济和社会效益，适应城市桥梁高技术产业化发展，应当得到推广。通过结合相关工程实例对预制节段拼接桥梁施工技术进行分析得到以下结论:
1、国内桥梁节段施工技术起步落后于国外，但目前不管在实践还是理论上，都有了较大的突破。桥梁节段拼装施工技术在中国仍具有广泛的应用前景，特别是在当前国内大规模基础设施建设的大背景下，客运专线和城市高轨交通系统急剧增多，对桥梁节段拼装施工技术具有重要意义。
2、对于节段拼装施工技术，在材料方面，应该多注重新型的复和材料和多功能材料，从而提高结构的耐久性；在施工时，应该针对具体的桥梁结构形式选择合理的预制方法、拼装方法和剪力键形式，并且在施工过程中重视动态监测和控制。
参考文献
[1]何旭辉,马广.预应力混凝土箱梁短线法节段预制线形控制[J].桥梁建设,2013.
[2]陈礼忠，陈钰晶，章志.节段预制、悬臂拼装工艺在工程中的综合运用[Ｊ].世界桥梁,2015.
论文作者:文乐欣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/13
标签：预应力论文; 桥梁论文; 结构论文; 孔道论文; 环氧论文; 粘结剂论文; 匝道论文; 《防护工程》2017年第13期论文;