節段橋梁拼裝設計分析

【摘 要】 節段橋梁施工技術具有對環境交通影響小、對施工的地理位置要求低、施工工期短等優點，可基本實現無支架化施工，不影響現有交通，特別適合于對環境要求極高的城市橋梁的施工。本文就節段橋梁在設計方面存在的問題及具體施工方法進行了簡要的探討。

【關鍵詞】 節段橋梁 設計 問題 施工

Abstract ： The paper mainly analyses the section bridge assembly design.

隨著經濟不斷的發展，城市高架、輕軌等橋梁施工逐漸成為我國基礎設施建設的主要內容。在這種前提下，引進國外先進的施工技術、加快施工速度、減少對環境和交通的影響、提高文明施工水平，成為橋梁施工中的一個主要課題。節段橋梁已廣泛應用于PC連續梁、剛架、斜拉橋及拱橋的建設，我國在設計和施工方面也取得了不少經驗。

1.節段橋梁的懸拼拼裝技術

節段橋梁的施工方法很多，但就城市橋梁而言，懸臂拼裝法是具競爭力的方案，即主梁在預制場地分段預制，留好預應力孔道，下部結構施工完成后，把梁段運到工地拼裝，同時張拉所需的鋼束。整個過程的結構體系為先是懸臂結構，合龍后形成連續體系。節段橋梁的分段長度可根據結構的受力要求及施工機具靈活劃分。

設計方面，可采用高標號混凝土，預應力體系可多種多樣，計算機的使用已使橋梁的結構分析及撓度控制十分簡便。與滿堂支架法相比，結構由簡支到連續，存在結構體系轉換問題，預應力及徐變引起的次內力已不容忽視。鋼束既可布置在腹板內，也可布置在頂底板內，結構自重大大降低，跨越能力增強。

施工方面，可以節省大量的支架、型鋼和模板，混凝土質量可以得到保證。對城市橋梁而言，不必用掛籃進行張拉鋼束等作業，只需簡單的移動支架即可。節段的預制可與下部構造同時進行，一方面大大加快了施工進度，另一方面可減少徐變帶來的負面影響，充分發揮力筋的高強性能。節段的安裝可充分利用機械化設備，安排在車流量較小的時段進行，對交通影響較小。

2.節段橋梁預制拼裝技術

2.1可以大幅度的縮短工期。與現澆箱梁相比，在進行下部結構施工的同時即可進行節段的預制。如果采用工廠化預制與混凝土低溫蒸汽養護技術，每一節段的生產周期可縮短到1天。另外，由于采用了新型的特種架橋機設備進行節段的逐跨拼裝，一跨箱梁的架設時間約為7天，大大縮短了施工周期。

2.2減小對環境的影響。節段拼裝時占用的地面道路較少，施工過程中對地面交通與行人的干擾也較小，特別適合城市范圍內的高架橋梁施工，除采取必要的安全措施外，可保持原有的交通運行，提高了文明施工程度。

2.3節段預制拼裝工藝可保證橋梁的線型美觀。由于預制時采用密貼鑲合匹配澆筑法，而且整根梁的每個節段由同一套模板澆筑而成，保證了梁體的線型一致。

2.4通用性較差。在節段預制拼裝施工中，模板系統和架橋機是一筆極大的投資，只有達到一定的工程量，才能達到一次攤銷的目的。因為，每套模板是針對本次施工節段的長度和橫斷面，如果在以后的施工中運用該項工藝，就需對模板和架橋機進行重新改造。

3.節段橋梁設計和施工技術

3.1次內力

影響節段橋梁設計和施工的關鍵因素是次內力、節段間的連接、體系轉換及高程控制等。節段橋梁的預應力筋可分懸臂力筋和連續力筋。結構的次內力主要為預應力產生的次內力和徐變次內力。懸臂力筋只是產生徐變次內力，而不產生彈性次內力，連續力筋則產生彈性次內力，當有多次體系轉換時，也會產生徐變次內力。次內力（矩）的凈效增加了中間支點處的負彎矩和跨中正彎矩，對結構產生不利影響。但次內力并非完全不利，連續結構中，可以把次內力有效地使用，從而增加結構的經濟性。事實上，在懸臂拼裝階段，支點處的負彎矩隨懸臂長度增加逐漸增大，剛合龍時跨中正彎矩很小。正是徐變次內力引起內力重分配使支點負彎矩減小，而跨中正彎矩增加，隨著時間的增長及其它荷載的加入，結構整體受力趨向合理。預應力產生的次內力可用力法或等效荷載法計算。精確計算徐變次內力比較困難，與計算過程中的有關假設與實際出入較大有關，但不管采用什么方法，即使計算結果偏差較大，也不會對結構產生重大影響。

設計中，只要優化跨度及鋼束布置，合理安排合龍程序，就可充分利用次內力的有利方面。

3.2預應力鋼束布置

節段橋梁的配束由懸臂力筋和連續力筋兩部分組成，懸臂力筋布置在頂板、腹板及上梗肋內。頂板內鋼束常布置成直線形，直接錨固在節段拼裝面上，腹板內鋼束一般為曲線形狀，使鋼束承擔部分剪力。但有的大跨度橋梁只在頂板布束而不彎入腹腔板內，這給施工帶來極大便利。連續力筋布置在底板內，在箱內底板上留鋸齒塊張拉錨固鋼束。懸臂拼裝的節段橋梁，鋼束一般布成短束，彎起力筋只有2個彎折點，節段從預制到安裝，大部分徐變已發生，因此預應力損失大大減少，可有效地增大永存預應力，使鋼束的高強性能充分發揮。

懸臂拼裝階段，梁體需布置大量懸臂束，而體系完成后并不需要那么多鋼束，為避免浪費，往往需設臨時束。體外預應力體系是一種有效嘗試。由于鋼束布置在箱內（箱形梁）可以將截面做得更薄，通過控制張拉力，有效地控制及調整施工中的撓度和預拱度。但體外預應力結構極限承載能力稍低，如何合理地使用，尚需進一步研究。

3.3安裝定位及撓度控制

節段的拼裝常做成企口縫。腹板企口縫用于調整高程，頂板企口縫可控制節段的水平位置，使拼裝迅速就位，并能提高結構的抗剪能力。有的在預制節段的底板處設預埋件，用以固定拼裝時的臨時筋；也有的在腹板拼裝面設連續的凹凸榫，頂板上僅留有2個水平半圓形和2個垂直梯形槽口的接榫供安裝定位用。

安裝就位時，宜在拼裝面涂環氧樹脂，使拼裝面粘接較好。撓度控制往往是設計和施工的關鍵問題，所設的預拱度必須根據施工情況及徐變情況作精確分析和計算，并及時調整，一般可通過張拉力筋或控制力筋張拉力調整，必要時可用千斤頂調整，接觸面的接縫間可嵌入較軟金屬（如銅）。城市橋梁由于搭移支架方便，也可在局部布置臨時支架進行調整。撓度控制不好，不僅影響線形，而且合龍難度較大，必須精心設計和施工。

3.4合龍段的設計和施工

懸臂拼裝的節段橋梁常在跨中留有1.5～2.0m的合龍段，在主梁標高調整后將梁連成整體。一般采用現澆或節段拼裝合龍，現澆比拼裝施工工期長，工序復雜，但便于調整，而拼裝對節段預制和拼裝的精度要求較高。

采用懸臂拼裝的PC連續梁，在技術上可行、經濟上合理，機械化程度應用高，有利于工廠化生產，可滿足業主對工期和質量的要求及日新月異的城市發展需要，具有較大的優越性，而且在同等造價條件下可以增大跨度，節省下部工程量。懸臂拼裝法也適用于曲線梁。

（作者單位：深圳市市政設計研究院有限公司）