短線節段預制拼裝影響因素分析

劉秀珍，張久明

（中國建筑土木建設有限公司，北京 100000）

0 引言

近些年，為推動經濟高速發展，帶動多方區域經濟聯動，我國在基礎設施建設上投入了大量資金。橋梁結構作為基礎建設中的重要組成部分，擔負著跨越各種復雜地形地貌的重任，如何在保證橋梁結構安全的前提下，縮短施工周期，提高施工質量精度，成為一個經久不衰的熱點。目前國內變截面連續梁橋多采用懸臂澆筑法施工，此方法雖然簡單易操作，但施工精度不高，施工周期長，且對周圍環境污染較大。相比懸臂澆筑法，短線法施工具有施工精度高、施工周期短、環保等優點，但短線法施工控制技術復雜，不易掌握。

1 預制節段橋梁研究的背景及必要性

預制節段橋梁是指將橋梁的上部結構進行劃分，劃分成不同的節段，再在施工現場進行拼裝，然后施加預應力讓其成為整體的結構，最后形成橋梁的形態。預制節段橋梁可以分為橫向和縱向的分段預制法，根據不同情況，采用不同的施工方法，預制節段拼裝的施工方式與整體預制架設的施工方式相比，能夠更加節省施工材料，降低工程造價，縮短工程的總工期。預制節段橋梁建造技術在20 世紀70 年代開始發展，改革開放后國民經濟和交通事業不斷進步，在我國，預制節段橋梁也得到更加廣泛的應用。

2 預制節段拼裝橋梁概述

2.1 預制階段拼裝工藝概述

預制節段式橋梁裝配的施工方法是根據裝配機器和車輛的具體情況，沿縱軸將橋梁分成適當長度的幾個階段，在工廠預制完成后進行裝配。在碼頭施工完成并確保符合設計強度后，使用重型運輸車輛將所需的預制階段工程運到現場安裝，現場安裝過程中需要具體的橋接設備，這種橋接設備需要專門設計。預制臺裝配到位后，按合理步驟進行預應力，形成整個孔梁。預制混凝土箱梁通常用于裝配式橋梁的預制階段，預制階段包含多段箱梁。這些臺階的長度為2.5～4.0m，是按順序制作的，保證在施工過程中堆疊、運輸、裝配前的完美對準。在天氣條件允許的情況下，舞臺接縫可采用干接縫，或使用薄環氧樹脂層，避免對裝配線產生不利影響，并可立即對接縫進行預應力，而不需要進行維護。預制階段常用的裝配方法主要有全孔架設法和平衡懸臂法。

2.2 預制節段拼裝工藝的優點與不足

（1）裝配技術在預制階段的優勢。該技術在橋梁施工中的應用可以減少對交通和周圍環境的影響，具有良好的環境保護作用；其重量更輕，尺寸更小，施工時運輸更方便，裝配更快，有利于縮短施工周期。采用現場混凝土施工，施工質量易于控制。在預制階段，裝配工藝適合于外預應力，因此在施工過程中可以減小梁截面尺寸，從而提高材料的使用效率。它有利于控制正確的幾何形狀，以確保橋梁施工中混凝土結構具有審美屬性。

（2）預制分段裝配過程的不足主要體現在以下四個方面：①使用這個過程來制造橋梁需要大型投資項目建設的早期階段，預制現場施工和運輸設備應做好準備；②型材之間需要用干接頭連接。如果處理不合理，大氣中的水分和酸性成分會滲透，對結構造成破壞，降低耐久性。采用的預應力筋的抗拉性能不能得到充分發揮，梁體的材料指標和經濟指標都比較高；③施工過程復雜，技術要求高，技術操作難度大；④橋梁施工的整體組織協調困難。

3 預制節段拼裝方法

3.1 長線法預制拼裝

在橋梁施工的過程中，長線法是預制節段拼裝的方法之一。長線法對于節段拼裝的線型控制比較簡單，比較容易保證節段的相對尺寸與整體線形。但在實際操作過程中，由于受到底模縱橫向預制線型的限制，這種方式只適用于直線橋梁中，雖然長線法可以在底模的結構上進行改進，但是對模板的使用率卻比較低。在施工過程中，長線法所使用到的設備比較少，所以在進行預制節段的控制時，會相對比較簡單，但這種方式要求臺座基礎要牢固不能有沉降。長線法預制拼裝的預算費用較大，因為修筑的臺座不能夠重復使用，除非是建設相同的橋梁。

3.2 短線法預制拼裝

短線匹配法預制箱梁是指將一孔箱梁分成若干節段，根據節段類型布置若干預制臺座。箱梁節段澆注時，除墩頂段采用一端固定端模，另一端活動端模進行澆筑外，其余梁段則采用一端為固定端模，另一端為先澆筑的節段梁（匹配梁），澆筑段的位置不變，通過調整已澆好的匹配段的幾何位置可以獲得任意規定的平、豎曲線；在路線平曲線超高緩和段，通過預制梁段兩個端面相對扭轉擬合而成。固定端模及側模是不移動的，而梁段連同底模則由澆筑位置移至匹配位置，然后與底模脫離運至整修臺座。在進行預制節段的操作過程中，可以優化混凝土配合比，使用添加外加劑的高性能混凝土，提高混凝土的早期強度，縮短拆模時間，提高模板周轉使用效率。

4 拼接預制法

根據預制方法的不同，一般將拼接預制法分為短線和長線兩種。在利用長線預制法進行橋梁施工時，通常需要設置與橋梁長度相當的預制臺座，在完成座臺的底模安裝后一般就不對臺座的長度進行調整。在考慮預制橋梁的建設線型時，主要從設計線型和施工各方面影響因素（如施工，收縮徐變，橋梁自重）考慮預拱度。在制作節段側模時側模主要隨著制作節段的移動在臺座兩側進行移動，一般是在澆注后一段時，利用一節段后端面作為后一節段的前端模，對后一段進行澆注，以此類推，預制施工橋梁所有節段。短線法與長線法又有區別，它主要考慮橋梁結構橫載、施工橫載以及施工時其他載荷（如：風載、徐變、混凝土收縮、預應力筋松弛），在此基礎上對各施工階段的不同撓度和累計值進行精確數值計算，并將施工完結階段的累積撓度值最為最終的橋梁預拱度，這種精確計算法比長線預制拼接更為準確。預拱度計算出來后，將橋梁劃分為若干段并進行空間坐標系轉換，在實際施工中，一般在預制場同一位置進行可調整模板逐塊澆注，在澆注幾段模板之后，利用架橋機對該大段段橋梁進行逐對對稱懸拼。拼裝時可以利用粘結劑對兩段梁端間進行涂抹施工，利用預應力筋張拉錨對連接段進行固后壓漿，使整段橋梁形成“T”字形懸臂，從而最終形成多跨連續梁橋。目前利用專業計算機監控軟件和數據實行橋梁撓度和累計值計算使短線法預制懸拼技術在外國橋梁施工中廣泛應用，在我國，短線預制懸拼技術也在跨越大江大河的大跨度橋梁和海洋橋梁中廣泛使用。

5 節段箱梁預制施工工藝

分段裝配技術主要有兩種：長線法和短線法。在裝配施工過程中，應選擇合適的裝配機床和工具，指定符合施工要求的現場。

5.1 截面箱梁的適用條件

基于分段預制技術，可應用于各種場地、各種跨徑橋梁的施工。

5.2 截面箱梁的優點

①質量有保證。在指定預制車間完成各截面梁的預制，可以避免產品受惡劣天氣影響，整個過程高度自動化，生產效率顯著提高，質量得到有效保證；②安全性和適用性強。分段箱梁拼接施工，在有足夠空間的情況下可以縮短支架拆卸環節的時間，此外，架橋機自動化程度高，所需施工人員少，工程安全性較高。設置為變高梁的連續剛構時，既能滿足跨徑要求，又具有較大的經濟跨徑。預制段模板設計具有高度的靈活性，能滿足幾何線形變化的要求，使幾何造型更加美觀。預制構件在指定的工廠完成。設計強度容易滿足要求，截面更輕便，降低了組裝難度，縮短了施工時間。

5.3 箱梁預制施工工藝

①長線法匹配預制。與預制工程相匹配的長線法需要在指定的預制車間完成。根據橋的底邊曲線，得到具有高穩定性的平臺。預制支座底模的長度不同，主要從半跨到斷梁長度不等。具體來說，可以將主梁分成幾個部分，然后逐個澆筑在平臺上，保證砌塊之間的連接質量，最終完成整個主梁的施工；②長線法與預制法的優點相匹配。本工程預制底座結構相對簡單，線性控制難度較小。由于施工作業時間彈性大，可以避免生產過程中人員的干擾現象，也沒有必要在剝離操作后立即將梁段提升到指定的存儲區域。雖然在施工過程中會出現偏差，但可以將偏差控制在合理范圍內，不需要使用專門的軟件進行測量；③預制缺陷采用長線法進行匹配。如果橋太長，長線法會有一定的局限性。在這個階段，預制模板調整困難，預制時間長。底座所需的樓面面積增加，導致成本增加。在長線支座施工中，工程量過大，且支座不易達到一次性成型的效果。

5.4 箱梁短線預制施工技術

①短線法匹配預制。對于匹配預制的短線法，底模長度為單段長度。每個分段的澆鑄施工在同一個模板中進行。施工過程中不需要移動模板。待截面混凝土達到規定的強度標準后，即可進行拆模作業。將匹配的截面梁塊放置在特定的存儲區域，然后再澆鑄。此時，得到的截面梁將是后續的匹配截面；②短線法與預制梁塊法的優點相匹配。預制梁截面為流水線生產方式，施工效率高。模板等設備不需要移動，可以滿足水平和垂直曲線的基本要求。短線支座對空間的要求更低，軌道長度更短，模板的靈活性更好。

6 結語

在橋梁工程中，短線法階段梁預制拼裝技術的應用具有良好的經濟效益和社會效益。實踐證實：該工藝適合在工廠內預制，設備可周轉使用，加快了生產速度；梁段拼裝過程中，不會出現收縮、預應力損失問題，可實現線形控制目標；而且工藝簡單，施工進度和安全容易控制，希望為類似工程提供借鑒。