■賈 峰 ■江西同濟(jì)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江西 南昌 330000

節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)及施工工藝對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小、施工工業(yè)化、機(jī)械化程度高、工程工期短的優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用無(wú)支架施工的標(biāo)準(zhǔn)形式，切實(shí)降低對(duì)四周道路交通產(chǎn)生的不良作用，特別適于市政橋梁工程施工。所以，分析節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)和施工工藝對(duì)確保市政橋梁施工質(zhì)量和工程進(jìn)度意義重大。

1 研究探析節(jié)段橋梁的設(shè)計(jì)及施工工藝

節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)及施工工藝主要包含預(yù)制拼裝法與懸拼拼裝法兩種施工模式，為切實(shí)做好其設(shè)計(jì)和施工，以下對(duì)兩種施工方式進(jìn)行探究。

1.1 預(yù)制節(jié)段拼裝法

該施工方式是將梁體分為若干節(jié)段，在工廠預(yù)制后運(yùn)至橋位進(jìn)行組拼，通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力將節(jié)段整體拼裝成橋的施工工藝。簡(jiǎn)單地說(shuō)，“預(yù)制節(jié)段拼裝”像是孩提時(shí)代玩過(guò)的“組裝玩具”，即將一塊塊分散的“積木塊”拼成一座“大橋”。早在20 世紀(jì)60 年代初，歐洲國(guó)家最先發(fā)明了節(jié)段預(yù)制砼箱梁，到了20 世紀(jì)70 年代，這種模式隨之被美洲學(xué)習(xí)，且得到優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益與感官美學(xué)，最終被全球范圍內(nèi)廣泛采用，逐步轉(zhuǎn)變成中等跨徑橋梁的基礎(chǔ)施工模式。由于是工廠預(yù)制，不需要搭設(shè)支架，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾小，梁體外觀質(zhì)量好，對(duì)城市高架橋梁尤為適合。比如，美國(guó)曾應(yīng)用預(yù)制拼裝法順利建造了位于邁阿密的長(zhǎng)礁橋與位于佛羅里達(dá)州的七英里大橋;2000 年泰國(guó)應(yīng)用該施工方式建造成功總長(zhǎng)55 千米的Bane Na 大橋是迄今為止全球范圍應(yīng)用預(yù)制拼裝工藝法建設(shè)成功的最長(zhǎng)橋;內(nèi)于2001 年3 月在上海瀏河大橋采用預(yù)制節(jié)段拼裝(全橋156 個(gè)節(jié)段)，是我國(guó)第一次應(yīng)用預(yù)制節(jié)段拼裝法建設(shè)完成的大橋。

該施工工藝具備多種優(yōu)勢(shì):(1)進(jìn)行施工階段對(duì)正常道路交通和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響很小;(2)橋梁節(jié)段重量不高，尺寸較小，運(yùn)送便捷，且節(jié)段組裝拼接過(guò)程中工程進(jìn)度快;(3)用工場(chǎng)化預(yù)制，其品質(zhì)極易掌握;(4)該施工工藝能很大程度減少拼裝階段和橋梁成型后砼的收縮與徐變;(5)其合理的橋梁體外預(yù)應(yīng)力，能夠降低梁斷面尺寸，提高材料使用效率;(6)每個(gè)橋梁節(jié)段的幾何形狀控制得當(dāng)，能夠很大程度提升混凝土結(jié)構(gòu)的美觀程度。另外，節(jié)段橋梁預(yù)制拼裝法依然存在諸多問(wèn)題:(1)橋梁施工之前需建造預(yù)制場(chǎng)、機(jī)械裝置運(yùn)送以及架梁機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備等工序的成本花費(fèi)，橋梁施工初期的投入較高;(2)若處置不當(dāng)，橋梁節(jié)段間無(wú)法緊密銜接，則無(wú)法切實(shí)的避免空氣水分與酸性物質(zhì)的滲透，橋梁結(jié)構(gòu)材料抵抗長(zhǎng)期破壞作用的能力降低，尤其對(duì)沿海橋梁施工不利，與此同時(shí)，工程原料尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度無(wú)法切實(shí)發(fā)揮，橋梁主體工程原料使用較多，成本花費(fèi)更高;(3)橋梁工程施工工序相對(duì)繁瑣，該施工方式設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，施工技術(shù)較難;(4)橋梁工程施工整體組織管理相對(duì)困難。

1.2 懸臂拼裝法

這種施工工藝是將懸臂梁首先分段預(yù)制，下部橋墩建成后將構(gòu)件運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)吊車向一側(cè)或者兩側(cè)逐一將構(gòu)件吊起、組裝拼接以及施加預(yù)應(yīng)力，確保每段構(gòu)件互相平衡延伸拼接為一體。其施工工藝工序?yàn)?梁段預(yù)先制造、移位、放置—橋梁分段運(yùn)送—組裝拼接—體系轉(zhuǎn)換;梁段預(yù)制分為長(zhǎng)線臺(tái)座法和短線臺(tái)座法，長(zhǎng)線臺(tái)座法遵照橋下緣曲線建造的固定不動(dòng)的底座，于底座加裝底部模板，再實(shí)行構(gòu)件預(yù)先制作;短線臺(tái)座法是參照箱梁縱剖面改變規(guī)格規(guī)劃的單一澆筑部分，在具備縱方位移和能夠調(diào)節(jié)底板高低器械的底模進(jìn)行梁段的澆筑工作，通過(guò)梁段預(yù)先制造需確保橋尺寸的精準(zhǔn)性、外表平整、孔道無(wú)錯(cuò)誤、構(gòu)件接縫處置便捷以及主筋牢靠其防止銹蝕。長(zhǎng)線臺(tái)座法優(yōu)點(diǎn):(1)幾何形狀容易布置和控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工生產(chǎn)過(guò)程比較容易控制;(2)脫模后，不必立即把梁段轉(zhuǎn)運(yùn)到貯放地。(3)偏差不會(huì)累積，對(duì)于已制塊件形成的偏差可以通過(guò)下一個(gè)塊件及時(shí)調(diào)整，而且還可以多點(diǎn)同時(shí)匹配預(yù)制，加快施工進(jìn)度。短線臺(tái)座法優(yōu)點(diǎn):(1)占地面積較小;(2)形成流水線作業(yè)，提高施工速度;(3)適用于節(jié)段類型變化較多，模板倒用較頻繁的工程需求;(4)模板和澆筑設(shè)備都是固定的，能獲得平曲線、堅(jiān)曲線和不同的超高。長(zhǎng)線臺(tái)座法和短線臺(tái)座法優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。

2 節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)和施工階段主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)模式

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)次內(nèi)力

超靜定預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)在多種內(nèi)在因素和外在因素作用下，可能會(huì)受到強(qiáng)迫的撓曲變形或軸向的伸縮變形影響，因此形成多余約束力，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，即次內(nèi)力。次內(nèi)力形成因素較多，因本身約束或者鄰構(gòu)件約束都會(huì)形成次內(nèi)力，因熱脹冷縮引起結(jié)構(gòu)的形變和結(jié)構(gòu)整體幾何間斷或者材料間斷都會(huì)形成次內(nèi)力;工程中因砼收縮與徐變，及溫度改變和墩臺(tái)不均勻沉降均形成次內(nèi)力。無(wú)外荷載，超靜定結(jié)構(gòu)可能形成內(nèi)力，但靜定結(jié)構(gòu)無(wú)可能性，溫度變化、支座沉降、梁長(zhǎng)誤差及梁長(zhǎng)伸縮都不會(huì)引起靜定結(jié)構(gòu)的此內(nèi)力，可超靜定結(jié)構(gòu)相反。因超靜定結(jié)構(gòu)遭到預(yù)應(yīng)力影響形成形變趨向，但此趨向定會(huì)遭到結(jié)構(gòu)冗余桿件限制，但此類冗余限制部位形成了次反力，其在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力就是次內(nèi)力。靜定結(jié)構(gòu)或者超靜定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，因預(yù)應(yīng)力的影響形成內(nèi)力即主內(nèi)力，預(yù)應(yīng)力影響在總體橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)力即綜合內(nèi)力，綜合內(nèi)力和主內(nèi)力相減所得為次內(nèi)力。所以，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件沒(méi)有主內(nèi)力其次內(nèi)力即為綜合內(nèi)力;靜定結(jié)構(gòu)無(wú)次內(nèi)力，主內(nèi)力就是綜合內(nèi)力。節(jié)段橋梁需合理進(jìn)行配束，科學(xué)實(shí)行閉合流程，充分利用預(yù)應(yīng)力。

2.2 拼裝定位與撓度控制

拼裝階段需在拼接表面涂抹一層環(huán)氧樹(shù)脂，節(jié)段橋梁拼接表面粘結(jié)完全需依照橋梁工程施工的現(xiàn)實(shí)狀況和改變狀況對(duì)產(chǎn)生的撓度進(jìn)行細(xì)致的研究解算，并在施工階段利用預(yù)應(yīng)力鋼束張拉實(shí)行調(diào)節(jié)。

撓度的控制對(duì)于工程十分重要，必要時(shí)需借助專業(yè)軟件進(jìn)行施工階段的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，并且對(duì)其適當(dāng)調(diào)整，通常可以通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，必要的時(shí)候可以應(yīng)用千斤頂，接縫間可以嵌入軟質(zhì)金屬。

2.3 合攏段設(shè)計(jì)與施工

懸臂拼接的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁機(jī)械化水平高，能切實(shí)保障節(jié)段橋梁工程工期與施工質(zhì)量，需應(yīng)用懸臂拼接的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁提升施工成效，合攏段的設(shè)計(jì)階段需確保懸臂拼接的節(jié)段橋梁跨中有1.5～2m 的合攏段在進(jìn)行拼接過(guò)程中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)澆筑或者橋梁節(jié)段進(jìn)行拼接，采用懸臂拼裝的PC 連續(xù)梁經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行，且機(jī)械化程度較高，具有較高的優(yōu)越性，并且在同等條件下可以提高跨度，節(jié)約下部工程量，同樣適用于曲線梁。

3 總結(jié)

如上述，節(jié)段橋梁是我國(guó)道路橋梁交通系統(tǒng)的關(guān)鍵組成，其對(duì)人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生較大影響，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)進(jìn)步，節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)及施工工藝變?yōu)楫?dāng)前我國(guó)橋梁建設(shè)的主要方向，要求有關(guān)人員切實(shí)完成節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)工作，通過(guò)預(yù)制節(jié)段拼裝法與懸臂拼裝法高效完成節(jié)段橋梁的工程施工。

［1］馬建，孫守增，楊琦等.中國(guó)橋梁工程學(xué)術(shù)研究綜述［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2014(05):35 -37.

［2］趙逵.節(jié)段橋梁設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵問(wèn)題［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(05):42.

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［4］Segmental Bridge Casting Machines［C］.29th Nova Award Nomination，2001.