陳春雷，鐘弘，徐嶺華

（1.浙江大學(xué)，杭州310058；2.杭州市市政公用建設(shè)開發(fā)有限公司，杭州310016）

1 引言

隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的蓬勃發(fā)展，橋梁的施工環(huán)境越來(lái)越受到政府、業(yè)主、設(shè)計(jì)和施工單位的重視，尤其是在城市建設(shè)的橋梁。早期的預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)主要集中應(yīng)用于橋梁的上部結(jié)構(gòu)施工中，相對(duì)上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制拼裝技術(shù)而言，下部結(jié)構(gòu)的預(yù)制拼裝發(fā)展較晚，其難點(diǎn)在于接縫的結(jié)構(gòu)性能。自20世紀(jì)70 年代，歐美等國(guó)家在橋墩施工中開始應(yīng)用該施工技術(shù)。第一座采用預(yù)制拼裝橋墩技術(shù)建造的典型橋例是美國(guó)1978 年開始建造的Linn Cove 高架橋，該橋下部橋墩預(yù)制節(jié)段采用有黏結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接，環(huán)氧接縫構(gòu)造，增強(qiáng)耐久性，通過(guò)采用預(yù)制拼裝技術(shù)順利解決了環(huán)境制約與工程進(jìn)度等問題，成為預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型工程范例[1]。

20 世紀(jì)60 年代起，我國(guó)開始嘗試在混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)中采用預(yù)制節(jié)段拼裝工藝。隨著國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備不斷引進(jìn)，節(jié)段拼裝橋墩技術(shù)在東海大橋、杭州灣大橋、北京積水潭橋試驗(yàn)工程、上海長(zhǎng)江大橋、港珠澳大橋等工程中均得到了成功應(yīng)用，但僅限于大噸位運(yùn)輸和現(xiàn)澆濕接頭方式，并不適用于城市橋梁下部橋墩的建造[2]。結(jié)合國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀和世界先進(jìn)的橋梁橋墩建造技術(shù)可知，我國(guó)的預(yù)制拼裝橋墩技術(shù)仍比較落后。

2 工程概況

杭州市康橋路至上塘路節(jié)點(diǎn)提升工程，在上塘高架拆橋段（ZX5-ZX11）高架蓋梁采用灌漿金屬波紋管連接的預(yù)制拼裝施工工藝。由于預(yù)制拼裝工藝對(duì)于構(gòu)件精度的要求嚴(yán)格，預(yù)制蓋梁鋼筋籠及金屬波紋管的安裝精度嚴(yán)格控制在±2mm，故蓋梁構(gòu)件采用全工廠預(yù)制生產(chǎn)，后運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式。蓋梁采用倒T 蓋梁，長(zhǎng)度18.8m，寬度3.5m，高度3.0m，蓋梁在工廠內(nèi)預(yù)制，脊骨梁部分現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆，蓋梁混凝土等級(jí)為C50，采用高性能混凝土。

3 節(jié)段拼裝蓋梁連接方式

灌漿金屬波紋管連接常用于墩身與蓋梁的連接，預(yù)制墩身通過(guò)預(yù)埋于蓋梁內(nèi)的灌漿金屬波紋管連接墩身內(nèi)伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁之間的接觸面往往采用砂漿墊層，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，通常在1d 內(nèi)即可開展后續(xù)施工，但需要滿足縱筋足夠的錨固長(zhǎng)度，盡管金屬波紋管的運(yùn)用有一定的局限性，但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定等因素，其被廣泛用于橋梁建設(shè)當(dāng)中[3]。

4 設(shè)計(jì)原則

1）盡量減少結(jié)構(gòu)尺寸，降低預(yù)制結(jié)構(gòu)質(zhì)量，滿足運(yùn)輸、吊裝等常規(guī)施工機(jī)械、設(shè)備的要求，以降低設(shè)備投入成本。

2）遵循“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、和諧、環(huán)保以及便于施工及養(yǎng)護(hù)”的基本設(shè)計(jì)原則，確保預(yù)制結(jié)構(gòu)以及其重要連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)安全、施工便利、材料環(huán)保以及耐久性好。

3）滿足抗震和耐久性設(shè)計(jì)要求，滿足拼裝的預(yù)制精度、施工精度要求，充分考慮施工的臨時(shí)措施和預(yù)埋件的安裝位置。

5 蓋梁設(shè)計(jì)方案

蓋梁橫橋向?qū)挾?8.8m，順橋向?qū)?.5m，高度3.0m，T形隱式蓋梁腹板寬度1.5m，翼緣厚度為1.0m，整體吊裝質(zhì)量約為3.2×105kg（見圖1）。為了降低吊裝質(zhì)量，預(yù)制方案通過(guò)豎向和橫向2 種分塊方案比較，推薦采用豎向分段方案，即翼緣采用預(yù)制，腹板采用現(xiàn)澆，吊裝質(zhì)量約為1.75×105kg。蓋梁主筋采用HRB400 的φ28mm～32mm 鋼筋，箍筋及拉鉤采用HRB400 的φ10mm～28mm 鋼筋，金屬波紋管內(nèi)鋼筋采用HRB400 的φ40mm 鋼筋，蓋梁拼裝采用JBZ-80Z 不銹鋼波紋管全灌漿孔道連接形式。

圖1 節(jié)段拼裝T 形蓋梁設(shè)計(jì)示意圖（單位：cm）

6 蓋梁有限元分析

蓋梁采用平面桿系法對(duì)橋梁在施工階段的受力情況進(jìn)行了分析、驗(yàn)算，計(jì)算中考慮了恒載、活載、溫度荷載及混凝土的收縮徐變等。計(jì)算分析的荷載工況主要有：第1 階段：架設(shè)蓋梁預(yù)制部分；第2 階段：澆筑蓋梁上部現(xiàn)澆段；第3 階段：蓋梁現(xiàn)澆段張拉預(yù)應(yīng)力；第4 階段：架梁通車。從計(jì)算分析結(jié)果可知，第1～第3 施工階段，截面上緣最大拉應(yīng)力分別為0.67MPa、0.15MPa 和0.01MPa，截面下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，第4施工階段截面上、下緣未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足規(guī)范要求，具體分析結(jié)果如圖2～圖5 所示。

圖2 第1 施工階段：架設(shè)蓋梁預(yù)制部分（單位：MPa）

圖3 第2 施工階段：澆筑蓋梁上部現(xiàn)澆部分（單位：MPa）

圖4 第3 施工階段：張拉蓋梁現(xiàn)澆部分鋼束（單位：MPa）

圖5 第4 施工階段：架梁成橋（單位：MPa）

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)理論和分析計(jì)算研究，2018 年9 月，杭州市首座預(yù)制節(jié)段拼裝蓋梁在康橋路至上塘路節(jié)點(diǎn)提升工程中成功實(shí)施，共計(jì)12 榀預(yù)制拼裝蓋梁。通過(guò)實(shí)際工程的應(yīng)用，原本計(jì)劃需要54d 完成的蓋梁施工工期縮短至36d，工人數(shù)量?jī)H為12 人左右，進(jìn)一步驗(yàn)證了城市高架橋節(jié)段拼裝連接技術(shù)的可行性，取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。