節段橋梁設計與施工的關鍵問題探析

曾延平

（四川路橋華東建設有限責任公司， 成都 610000）

近些年來，我國在社會基礎設施建設方面投入的資源越來越多，尤其是在為了緩解城市交通壓力，輕軌以及高架等橋梁工程的數量也呈現出持續增長的趨勢。基于這個大前提，需要降低對交通與環境的影響、引進國外先進施工技術以及提高施工速度，以保證橋梁施工的文明性與高效性。目前，在節段橋梁施工中，主要包含拱橋建設、PC的連續梁、斜拉橋以及鋼架等，做好每個部分的施工，才能保證工程的施工質量。

1 節段橋梁預制的拼裝法

在階段橋梁施工的過程中，通常采用拼裝法，預制拼裝法就是其中應用較為廣泛的一種方法，其優勢在于施工簡單、效率高、工期短。同時，施工占用的地面道路較小，為施工組織提供了方便。這種方法常用于橋梁下部結構施工中。在混凝土低溫蒸汽和工廠化與之養護技術的綜合應用的情況下，橋梁每一節段生產所需的時間可以壓縮到1天之內。在預制拼裝法具體實施的過程中，唯一的難點就是假設拼裝，在此過程中必須借助特種架橋機等專業設備的幫助。

此外，通過節段預制拼裝法的應用還可以保障橋梁線型的美觀性。在節段預制的過程中，整根梁的所有節段都是采用相同的模板澆筑而成的，且采用了密貼鑲合額匹配澆筑法，最大程度的保障了梁體線型的一致性。雖然節段預制拼裝法具備以上多方面的優點，但是其同樣存在一定的缺陷，主要包括以下兩個方面：首先，設備投入較高。采用節段預制拼裝法進行施工的過程中，需要使用到架橋機、小平車以及預制模板等多種設備，尤其是預制模板，必須委托專業的制造工廠進行設計生產，否則就有可能因參數偏差對工程施工質量造成危害。其二，通用性較差。采用節段預制拼裝法需要先期投入大量的資金，且只有達到一定的工程量才能達成一次攤銷的目的。因此想要進一步對節段預制拼裝法進行推廣，就需要從上面兩個方面入手進行優化完善。

2 節段橋梁懸拼拼裝法

在城市節段橋梁施工的過程中，普遍采用的方法為懸臂拼裝法，在具體實施時，在預制場地對主梁進行分段預制，并預留相應的預應力孔道，在完成下部結構施工后，將主梁各節段運送到是工程現場進行拼裝。之后進行鋼束張拉，將懸臂結構合攏后形成連續的體系。需要格外注意的是，在主梁分段預制的過程中，必須全面結合結構的受力要求以及施工機具的具體情況對分段的長度進行科學的設定。在設計階段，可以通過計算機對橋梁的結構進行分析，在此基礎上選擇最合適的預應力體系，并科學選用混凝土的規格型號。結構體系在由簡支轉變為連續的過程中，必須充分考慮到預應力的變化情況，并作出針對性調整。在鋼束張拉時，可以將其布置在腹板或是頂底板內，以達到降低結構自重、提高跨越能力的效果。采用懸臂拼裝法進行節段橋梁施工中，采用鋼束代替了支架、型鋼和模板，大幅度的降低了資源投入，并且節段預制可以和下部構造同時進行，實現了施工效率的增長，同時也將徐變對工程的不利影響控制在最低的范圍內。此外，采用這種方法可以靈活的調整節段安裝的時段，基本上不會對城市交通帶來較大的影響。然而，節段式橋梁對技術要求較為嚴格，且結構的影響因素較多，同時也不適用于小跨度的橋梁，上述因素都對其大范圍推廣應用產生了一定的阻礙。

3 節段橋梁的設計施工主要問題

3.1 節段橋梁合龍段的設計和施工

采用懸臂拼裝法進行階段橋梁施工，其結構體系會經歷從懸臂結構向連續體系轉變的過程，因此需要在跨中部位預留出跨度為1.5-2.0m的合龍段，以便在主梁標高合格之后即時將梁連成整體。對于節段橋梁的合龍段施工時，可以采用現澆或是拼裝兩種方法，二者各有優劣，如現澆便于施工人員結合具體實施情況作出調整，但是工期較長，且工序復雜。而拼裝法對精度的要求過高，難于掌控。而懸臂拼裝PC連續梁通過先進機械設備的應用為技術實施提供了便利，同時也有效保障了施工質量，非常適合在城市中橋梁工程中使用。

3.2 預應力鋼束布置

節段橋梁的配束主要包括懸臂力筋以及連續筋兩個部分，其中懸臂力筋通常布置在頂板、腹板或是上梗肋內。設置在頂板內的鋼束一般呈現直線形分布，采用錨固的方式和節段拼裝面固定在一起。設置在腹板內的鋼束則呈現出曲線形狀分布。在一些大跨度橋梁施工的過程中，為了獲得便利，通常只在頂板內布設鋼束。另一方面，連續力筋通常布置在底板內，和箱內底板上留鋸齒塊張拉錨固鋼束。在節段橋梁施工的過程中，若采用懸臂拼裝法，為了將預應力的損失降到最低，通常將鋼束布置成短束，同時彎起力筋只設置兩個彎折點，如此就可以將徐變控制到節段的預制和安裝過程中，保障鋼束的性能得到最大程度的應用。在拼裝施工的過程中，梁體需要布設大量的懸臂束，其中的大部分配束在體系完成后都會多余，很容易造成浪費，對此可以采用設置臨時束的方法。此外，還可以采用體外預應力體系，將鋼束布置在箱內，通過對張拉力的控制實現對撓度和預拱度的調整，但是由于預應力結構的承載能力偏低，因此稍有不慎，就會導致嚴重的后果。

3.3 安裝定位及撓度控制

節段的拼裝通常采用企口縫的形式，不同部位的企口縫發揮的效用也存在一定的差異，如腹板上的企口縫可以用于調整高程、頂板上的企口縫可以用于調整節段水平位置，由此可見，企口縫的重要作用就是安裝定位。此外，一些工程中采用在底板處設置預埋件的方式，起到固定的效果。在安裝就位之后，應該在拼裝面涂環氧樹脂，保障拼接面粘接的穩固性。在節段橋梁設計施工的過程中，撓度也是需要重點關注的內容之一，一旦撓度控制出現失誤，將會對后續的合龍帶來極大的阻礙，進而影響到橋梁的線形。因此在具體設計施工中，技術人員必須結合施工具體情況以及徐變情況進行科學分析，在此基礎上對預拱度進行合理設置，并根據工程進展作出適當的調整。

3.4 次內力

次內力是節段橋梁設計施工的主要影響因素之一，橋梁結構的次內力主要包括預應力產生的次內力和徐變次內力兩個部分。次內力的凈效會增加中間支點處的負彎矩和跨中正彎矩，從而對結構造成負面影響。但次內力同時也發揮著一定的積極作用。如在懸臂拼裝的過程中，徐變次內力會起到降低支點負彎矩、增加跨中正彎矩的效果，提升結構整體受力的合理性。針對預應力產生的次內力，可以采用力法或是等效荷載法進行計算，由于計算過程中的假設和實際情況不可避免會出現一定的偏差，因此很難精確的計算出徐變次內力。在節段橋梁設計過程中，只需著重關注鋼束布置、合龍程度等方面內容即可見次內力的不利影響控制到最低。

綜上所述，節段施工已經在我國城市橋梁工程中得到了廣泛的應用，為了保障節段施工的質量，其采用的模板必須結合具體工程施工節段的長度和橫斷面進行制作。想要實現該項工藝的推廣，必須對模板和架橋機進行改造升級，防止因為節段設計問題，導致工程施工質量受到影響。