摘要：节段拼装钢筋混凝土桥墩具有施工速度快、高质量、干扰小、低能耗、环保等优点，是城市桥梁建设发展的方向，本文结合实际工程对节段拼装钢筋混凝土桥墩技术进行研究，工程实际应用表明城市高架桥桥墩节段拼装连接技术的可行性，取得了良好的实际应用效果。
关键词：桥墩；节段拼装；城市高架桥；套筒连接
引言
城市高架桥的建设多采用传统的以现场浇筑混凝土为主的施工方法，势必会将桥址地面作为施工场地，较长时间的阻断交通，而且施工噪声也无法有效控制，施工设备、辅助设施需要重复配置，造成资源能源消耗大，财力物力浪费多等问题。
基于上述原因，传统的现浇混凝土桥梁施工技术已不能完全满足现代化的城市桥梁施工建设要求，桥梁的预制节段拼装施工技术对上述问题提供了一条可行的解决方法。20世纪60年代起，我国开始尝试在混凝土桥梁上部结构中采用预制节段拼装工艺。伴随国外先进技术和设备不断引进，预制节段拼装桥梁上部结构在我国得到越来越广泛的应用。节段拼装桥墩技术在东海大桥、杭州湾大桥、北京积水潭桥试验工程、上海长江大桥、港珠澳大桥等工程中均得到了成功应用，但仅限于大吨位运输和现浇湿接头方式，并不适用于城市桥梁下部桥墩的建造[1]。结合国内桥梁建设发展现状和世界先进的桥梁桥墩建造技术可知，我国的预制拼装桥墩技术仍比较落后，仅限于海上环境施工。从2011年起，上海公路投资公司联合有关单位对桥梁桥墩预制拼装技术进行了一系列研究。
杭州市康桥路至上塘路节点提升工程需要拆除现有上塘高架13跨共325m后，再与现状上塘高架衔接，旧桥的拆除和重建面临对现有交通和环境的严重干扰，为了适应城市桥梁建设的结构特点和施工环境，该项目在桥梁建造中采用新型快速预制节段拼装桥墩技术，在满足基本力学性能的基础上，缩短施工工期，降低对既有交通的影响和对周边生态环境的冲击，运用有限元分析理论及力学试验分析桥墩节段拼装接头的结构性能，为完善我国预制节段拼装技术提供理论基础与技术支持。
1节段拼装桥墩常用连接方式
目前国内外采用的立柱的预制拼装技术大致有以下几种：
（1）采用有黏结后张预应力筋联接构造
预应力筋一般采用的是精轧螺纹钢或钢绞线等高强钢筋，此结构的特点是在接缝中穿插预应力筋，其力学特性如强度和刚度具有可靠性，在实际的工程当中广泛应用，其施工的技术、设计和计算分析都较为成熟。不足主要是在配备预应力筋的基础上还要进行构造配筋的布置，提高了墩身造价，工艺较为复杂且周期长。
（2）灌浆套筒连接
灌浆套筒的原理是通过在套筒与被连接钢材的环形间隙中填充水泥浆等灌浆料连接 2 根直径不同的钢材，并通过凝固之后的剪切强度传递轴向力。预制墩身节段通过灌浆联接套筒连接伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。其结构主要特点是施工精度要求较高，现场施工周期短（约1d或更少时间），现场工作量显著减小，在正常使用条件下其力学性能接近传统现浇混凝土桥墩，具有一定的经济优越性。
（3）灌浆金属波纹管连接
该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接，预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造，该构造与灌浆套筒连接构造类似，现场施工时间短，通常在1d内即可开展后续施工，但需要满足纵筋足够的锚固长度，尽管金属波纹管的运用有一定的局限性，但是它结构简单、价格低廉、性能稳定等因素，广泛用于桥梁建设当中[2]。
（4）插槽式连接
插槽式连接构造主要用于墩身与盖梁、桩与承台处的连接，相对于灌浆套筒和金属波纹管连接，其优势是所需施工公差较大，施工现场需要进行混凝土浇筑，周期略长，现场需要浇筑一定的混凝土。
（5）承插式连接
承插式接缝联接构造是将预制墩身插入基础对应的预留孔内，插入长度一般为墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部铺设一定厚度的砂浆，周围用半干硬性混凝土填充。优点是施工工序简单，现场作业量少，不足是接缝处的力学行为如何，特别是抗震性能如何，尚需进一步研究，国内北京积水潭桥采用该联接构造建造，美国一些桥梁也采用该连接构造进行建造。
（6）钢筋焊接或搭接并采用湿接缝
预制拼装桥墩预先伸出一定数量的钢筋以便与相邻构件预留钢筋搭接，需设临时支撑结构，钢筋连接部位需通过后浇混凝土（湿接缝）方式连接，上海长江大桥采用该联接构造建造，该构造也是目前国内较多采用的节段拼装桥墩的设计思路。其力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝的存在会增加施工时间和现场钢筋搭接、浇注的作业量，从快速施工角度考虑，该方案存在一定不足。
2节段拼装桥墩设计
本项目主线高架桥梁均采用30m（实际跨径28.5m）简支预制小箱梁结构，梁高统为1.8m；对应桥墩采用倒“T”形隐式盖梁+双柱式墩，双柱净距为1.5m或者8.5m。盖梁横桥向宽度18.8m，顺桥向宽3.5m，高度3.0m，“T”形隐式盖梁腹板宽度1.5m，翼缘厚度为1.0m。立柱采用1.5m(横桥向)×1.5m(顺桥向)矩形截面，四周设置半径15cm的倒圆角，立柱高度约7.0m～8.5m。墩柱设计要点如下：
1)墩柱与承台的连接节点分别采用墩柱下端中预埋连接套筒的方式；预埋安装端及现场拼接端钢筋深入长度不应小于10d(d为连接钢筋直径)，套筒制作允许偏差为±2mm；
2)纵向钢筋直径和间距；主要受力钢筋配置C40@20钢筋,其下料长度允许偏差为±2mm，同时钢筋端部应打磨平整；
3)立柱与承台之间的拼接缝砂浆垫层厚度10mm～30mm。
图1 节段拼装桥墩设计示意图
3工程应用
经过基础理论和模型试验研究，2018年9月，杭州市首座预制节段拼装桥墩在康桥路至上塘路节点提升工程中成功实施，共计12个预制节段拼装墩柱，12榀预制拼装盖梁。通过实际工程的应用，原本计划需要54d完成的立柱、盖梁施工工期缩短至36d，工人数量仅为12人左右，进一步验证了城市高架桥节段拼装连接技术的可行性，取得了良好的实际应用效果。
参考文献：
[1]黄国斌,查义强.上海公路桥梁桥墩预制拼装建造技术[J].上海公路，2014(4)：1-5.
[2]项贻强,郭树海,陈政阳,赵荐.快速施工桥梁技术及研究[J].中国市政工程,2015(4)：28-32.
论文作者:沈明锋1,钟弘2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：桥墩论文; 桥梁论文; 钢筋论文; 套筒论文; 混凝土论文; 技术论文; 高架桥论文; 《基层建设》2019年第6期论文;