傅立軍 張宇峰 陳亞軍

摘要：采用預(yù)制波形鋼腹板工字梁橫向拼裝形成連續(xù)箱梁是一種新型的施工方法，可有效保證橋梁的施工質(zhì)量，縮短施工工期。文章以新建機(jī)西高速2×50 m裝配式波形鋼腹板PC組合箱梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)橫向預(yù)制拼裝法的施工技術(shù)特點(diǎn)及材料用量、施工效益等方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：波形鋼腹板;橫向預(yù)制拼裝;工字梁;效益

中圖分類(lèi)號(hào)：U448. 21+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst. 2019. 12. 027

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0100 - 03

0引言

波形鋼腹板PC組合箱梁橋通過(guò)采用10～20 mm厚的有褶皺波紋形鋼板，替代30～80 cm厚的普通鋼筋混凝土箱梁腹板，顯著降低結(jié)構(gòu)自重，并且橋梁跨度和腹板的抗剪能力得以提高[1]。這種新穎的橋梁結(jié)構(gòu)具有造價(jià)低廉、預(yù)應(yīng)力效率高、抗震性能好、受力合理及橋型美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

隨著波形鋼腹板PC組合箱梁橋在公路橋梁中的大量應(yīng)用，其施工技術(shù)及工藝不斷提高，近年我國(guó)研究提出了波形鋼腹板PC箱梁橋橫向拼裝快速施工建造技術(shù)，由構(gòu)件尺寸與形式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠(chǎng)化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)焊接、拼裝形成工字梁[2]，再將工字梁橫向拼裝澆筑成箱梁。該施工技術(shù)有效保證了波形鋼腹板PC組合箱梁橋的施工質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)異，已應(yīng)用于工程實(shí)體及實(shí)現(xiàn)了該類(lèi)橋梁的預(yù)制工廠(chǎng)化及施工裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化。

1 波形鋼腹板PC組合箱梁橋應(yīng)用現(xiàn)狀及主要施工方法

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)于20世紀(jì)90年代引進(jìn)波形鋼腹板PC組合梁橋，廣泛應(yīng)用于簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)和斜拉橋等多種梁式橋中。近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)橋在政策上得到進(jìn)一步支持，這種新型橋梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)的土木工程建設(shè)中展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景[3]。表1所示為部分國(guó)內(nèi)已建、在建波形鋼腹板箱梁橋。

1.2主要施工方法

橋梁工程施工主要是根據(jù)其橋梁跨徑大小、工程項(xiàng)目環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、技術(shù)裝備發(fā)展等因素綜合選擇適宜的施工方法[4]。通常上部結(jié)構(gòu)采用的施工方法有滿(mǎn)堂支架法、頂推施工法、懸臂施工法、裝配式施工法等。

（1）滿(mǎn)堂支架法

滿(mǎn)堂支架法施工的主要優(yōu)點(diǎn)為現(xiàn)澆施工便捷、結(jié)構(gòu)整體性質(zhì)量高、施工造價(jià)經(jīng)濟(jì)性好;缺點(diǎn)為施工中需要大量模板和支架。目前主要適用于中、小跨徑波形鋼腹板PC箱梁橋，世界上第一座波形鋼腹板橋Cognac橋采用該法。

（2）頂推施工法

頂推施工是利用波形鋼腹板做鋼導(dǎo)梁，該方法簡(jiǎn)化了導(dǎo)梁設(shè)施，提高了施工效率，并且降低了工程造價(jià)。其主要優(yōu)點(diǎn)是充分利用波形鋼腹板抗剪能力強(qiáng)、剛度大、穩(wěn)定性好的特性，高效地利用了自身結(jié)構(gòu)材料。

（3）懸臂施工法

波形鋼腹板PC組合箱梁橋與普通PC箱梁橋懸臂法施工工藝類(lèi)似，即采用懸臂掛籃進(jìn)行施工，通過(guò)掛籃的前移，對(duì)稱(chēng)地向兩側(cè)跨中逐段安裝波形鋼腹板和澆筑混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力直至全橋合龍。

（4）裝配式施工法

采用裝配式拼裝施工與傳統(tǒng)預(yù)制T型梁或小箱梁施工方法類(lèi)似，由于其混凝土用量減少，預(yù)制梁段的重量較輕，施工機(jī)械設(shè)備更容易滿(mǎn)足要求。目前，波形鋼腹板PC組合箱梁橋縱向分節(jié)段或整體裝配式施工技術(shù)已較成熟，而預(yù)制波形鋼腹板梁橫向拼裝施工技術(shù)雖在工程建設(shè)中得到部分應(yīng)用，其工藝標(biāo)準(zhǔn)還處于研究期，尚存在提升空間。

2 橫向預(yù)制拼裝法施工技術(shù)特點(diǎn)

波形鋼腹板PC組合箱梁橋能充分發(fā)揮鋼筋一混凝土兩種材料的力學(xué)性能，顯著減少結(jié)構(gòu)自重，提高預(yù)應(yīng)力導(dǎo)入效率，近年來(lái)在我國(guó)得到了快速發(fā)展。目前，該橋型施工多采用滿(mǎn)堂支架法或懸臂澆筑法，均為現(xiàn)澆混凝土，施工工藝復(fù)雜且速度較慢，結(jié)構(gòu)質(zhì)量不易控制，不能夠?qū)崿F(xiàn)箱梁構(gòu)件的工廠(chǎng)化、標(biāo)準(zhǔn)化加工和施工，這使得該類(lèi)橋梁結(jié)構(gòu)自身優(yōu)勢(shì)無(wú)法完全體現(xiàn)。

為了更為充分地發(fā)揮波形鋼腹板PC組合箱梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，出現(xiàn)了一種由預(yù)制波形鋼腹板PC工字梁組拼形成連續(xù)箱梁橋的創(chuàng)新技術(shù)：即通過(guò)將波形鋼腹板PC連續(xù)箱梁橫斷面從中間劃分為兩個(gè)工字梁?jiǎn)卧?，再通過(guò)橫向濕接縫將兩個(gè)工字梁?jiǎn)卧B接形成波形鋼腹板PC連續(xù)箱梁[5-6]。橫向拼裝施工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼混結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠(chǎng)化、標(biāo)準(zhǔn)化施工。波形鋼腹板PC組合箱梁的制作、安裝如圖1所示。

根據(jù)不同的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)寬度，橋梁橫向可由單個(gè)或多個(gè)閉合箱梁拼裝而成，各箱體間的連接方式以濕接縫為主。通過(guò)“化整為零”后波形鋼腹板工字梁成為關(guān)鍵部件，采用預(yù)制施工，再通過(guò)橫向拼裝現(xiàn)澆形成整體箱梁，實(shí)現(xiàn)“化零為整”。通過(guò)將PC組合箱梁整體施工分離化，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件工廠(chǎng)化和標(biāo)準(zhǔn)化施工，能更好保證橋梁施工質(zhì)量，且有效縮短工期。

3 橫向預(yù)制拼裝法施工技術(shù)在賈魯河大橋中的應(yīng)用效益分析

3.1 工程概況

機(jī)西高速公路賈魯河大橋主橋主跨采用2×50 m裝配式波形鋼腹板連續(xù)箱梁，雙幅雙向設(shè)計(jì)。橋梁?jiǎn)畏鶛M斷面由4片工字型梁組成，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)濕接段相互連接，形成2個(gè)組合箱梁，各腹板中心處箱梁等高，其高度均為3m。波形鋼腹板沿鉛垂方向設(shè)置，箱梁頂板頂面設(shè)置2%橫坡。

3.2 賈魯河大橋經(jīng)濟(jì)效益分析

混凝土腹板約占混凝土箱梁自重質(zhì)量的20%～30%，通過(guò)采用波形鋼腹板代替普通混凝土腹板，梁體自重可減小15%～25%。使用鋼腹板直接減少了混凝土、普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的用量，進(jìn)而減少了上部結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)造價(jià)也降低了8%～12%[7 -8]。

波形鋼腹板PC組合箱梁橋與普通PC箱梁橋相比，其上部結(jié)構(gòu)材料數(shù)量發(fā)生了很大變化，表現(xiàn)在混凝土和鋼材用量大大減少。同時(shí)橋梁基礎(chǔ)、墩臺(tái)工程量也相應(yīng)減少。表2列出了波形鋼腹板PC箱梁與普通PC箱梁上部工程材料用量的對(duì)比。

對(duì)表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可知，前者波形鋼腹板PC組合箱梁橋上部結(jié)構(gòu)混凝土用量為2 186 m3，后者PC連續(xù)箱梁橋?yàn)? 754 m3，前者混凝土用量是后者的79. 4%;對(duì)上部結(jié)構(gòu)所用鋼材進(jìn)行匯總合計(jì)，前者用鋼量是（240+ 72+ 668）= 980 t，后者用鋼量是（119+960） =1 079 t，前者用鋼量是后者的90. 8%，特別是預(yù)應(yīng)力鋼筋用量，前者是后者的60.5%。由此可見(jiàn)，波形鋼腹板PC組合箱梁橋上部結(jié)構(gòu)混凝土用量、鋼材用量均要小于普通PC箱梁橋。經(jīng)計(jì)算比較，賈魯河大橋主橋采用波形鋼腹板PC組合箱梁設(shè)計(jì)，較常規(guī)PC箱梁橋約節(jié)省工程造價(jià)12%。

4 結(jié)語(yǔ)

橫向預(yù)制拼裝法施工技術(shù)具有結(jié)構(gòu)重量輕、預(yù)應(yīng)力導(dǎo)入效率高、施工便捷、經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)，充分發(fā)揮了波形鋼腹板PC箱梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)了該橋梁結(jié)構(gòu)型式在中等跨徑橋梁的應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)橫向預(yù)制拼裝法施工技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)效益兩方面進(jìn)行分析，得出了如下結(jié)論：

（1）采用預(yù)制波形鋼腹板工字梁橫向拼裝形成整體箱梁是一種新型的施工方法，有利于構(gòu)件工廠(chǎng)化和標(biāo)準(zhǔn)化施工，能有效保證橋梁的施工質(zhì)量，縮短施工工期，已建項(xiàng)目對(duì)類(lèi)似工程具有指導(dǎo)、借鑒價(jià)值。

（2）波形鋼腹板PC組合箱梁較常規(guī)PC箱梁的混凝土、鋼材用量均有效減少，經(jīng)計(jì)算可節(jié)省工程造價(jià)約8%～12%。

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作者簡(jiǎn)介：傅立軍（1986-），工程師，從事高速公路建設(shè)管理工作。