裝配式混凝土橋梁設計施工技術要點研究

張旭昌

（新疆交通建設集團股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

我國擁有廣闊的國土面積及復雜的地形地質環境，故鐵路、公路的發展需要高質量橋梁建設來支撐。裝配式混凝土橋梁以模塊化構件架構整個橋梁的主體結構。目前，裝配式橋梁已經成為我國橋梁建設的主要方式，具備質量整體可控、施工周期短、受不可抗力影響小等特點。隨著市場需求的擴大，我國裝配式混凝土橋梁構架的生產規模和生產質量不斷提升。整體而言，我國裝配式混凝土橋梁的構建還存在諸多有待完善的地方。

1 裝配式混凝土橋梁的特點

1.1 有效節約資源

眾所周知，傳統橋梁建筑施工建設不僅需要投入大量的人力資源、機械設備，還需要大量的基礎原材料。預制裝配式橋梁構件采用統一化的工廠生產工藝，集約化批量生產，在單一模塊構件的用料比例上更加統一、規范，橋梁上部結構（板梁、T梁、組合箱梁）、下部結構（橋墩、承臺）的生產均能夠按照市場標準進行嚴格執行。這種集約化生產模式能夠有效減少現場澆筑過程中鋼筋、混凝土的浪費。現場施工環節，混凝土建筑作業之前必須使用大量的木方、模板等耗材，采用預制裝配式橋梁構件大大減少了現場混凝土工程的建筑數量，能夠有效控制耗材浪費。同時，工廠統一生產有助于進一步提升機械化率，降低人力成本的投入。

1.2 橋梁建設更加高效

裝配式混凝土橋梁全稱為預制裝配式混凝土橋梁，其重點突出預制和裝配兩個方面。預制即在橋梁通過審批流程后，即可預先批量生產。橋梁模塊構件的生產與選址、地面平整等準備工作同步進行，能夠節省大量的施工時間，打破了傳統建筑施工的先選址后建造的施工流程。預制結構能夠節省大量的工程骨干建設時間，同時裝配式結構具備安裝簡便的優勢。配合現場的起吊安裝設備，能夠實現橋梁上部結構的快速安裝，且安裝完成后即可投入使用。而混凝土建筑橋梁則需要待整個橋體完全硬化后方可進行下一階段的建筑作業。由此可見，預制裝配式橋梁構造能夠大幅度縮短施工時間。尤其是中小型橋梁，使用整體裝配技術能夠縮短80%以上的施工時間。

1.3 有效減少對環境的影響

現場裝配工藝對環境的影響相對較小，而鐵路橋、公路橋的大規模建設會嚴重破壞生態環境。傳統的混凝土現場澆筑工藝會用到大量大型運輸、攪拌、起吊設備，嚴重破壞了地表植被。此外，工程施工還會造成嚴重的水污染以及空氣污染。由于施工初期，排污系統尚未建成，大量建筑污水直接排放。而預裝結構能夠從源頭上控制污染，降低排放量。此外，單純的安裝焊接作業更加清潔環保，大量降低了水資源的使用率，有助于推動我國建筑事業的現代化發展。

1.4 保障橋梁質量

傳統橋梁建設過程中，存在眾多影響橋梁質量的因素。例如，天氣、溫度、濕度等，都會影響混凝土的硬化情況。此外，人為施工因素也會增加橋梁的施工風險，危害我國整體橋梁施工質量，給居民的日常生活帶來嚴重的未知隱患。不同承建單位施工能力、施工標準各不相同，橋梁的綜合質量難以得到有效保證。裝配式橋梁結構采用集約化工廠生產模式，在嚴格的層層質檢把控下，單個構建質量得到有效保障。相比于現場施工工藝而言，裝配式結構能有效控制各種自然因素和人為因素帶來的不利影響。不斷提升我國橋梁建設的安全性、可靠性，推動橋梁建筑行業的高質量發展。

1.5 現場施工程序更簡便

裝配式混凝土結構采用整體運輸、整體吊裝、人工焊接的施工工藝，施工流程簡明扼要，所需要的設備更加精簡。裝配式混凝土結構的使用打破了傳統工程建設現場混亂不堪的局面，以簡約的工作內容帶來更加高效的施工回報。同時，也方便了承建單位的現場管理，提升了項目建設的總體水平。

2 裝配式混凝土橋梁上部結構設計施工

目前我國橋梁主體主要分為混凝土橋梁和鋼結構橋梁兩種。而橋梁又可以根據結構劃分為橋梁和承重結構兩部分。上部結構主要有裝配式板梁、裝配式T型梁、裝配式組合箱梁等形式。以下，分別對這三種橋梁結構進行詳細論述。

2.1 裝配式板梁

裝配式板梁作為中小型橋梁施工建設的主要結構，應用十分廣泛。然而，我國當前使用的空心板梁整體質量有待提升，相對于國外板梁質量而言還有一定的差距。在使用過程中，這種板梁很容易在重壓之下發生整體性崩塌。這與空心板梁的整體承受力度有關，當超過橋體承受限度時，板梁處就會發生斷裂。因此，這類板梁難以承受超載和大負荷車輛。將I型鋼管放置在混凝土中，整體建筑行程鋼骨結構。將一個鋼骨接受設定為一個單元，每3到4個單元劃分為一個預制單元作為單獨的預制構件。單元之間又有I型鋼管作為連接，提升了單元之間的強度。以單元化的預制板梁作為基礎單位，從而實現板梁之間的整體銜接。故對單個單元的規范化程度要求更高，板梁之間的連接應當控制在合理范圍內，從而有助于施工，也是出于安全角度考慮。因此，相關廠家應不斷提升模具的精確程度和可靠性。規范化地使用鋼管結構，提升板梁單元的強度。

2.2 裝配式T型梁

T型梁采用上部為混凝土下部為鋼結構的復合型結構，有助于增強橋梁的綜合承重能力。上部為混凝土預制上翼緣板，下部采用I型鋼結構，二者之間形成剪力，整個橋體受力相對均勻，橋梁承重效果好。

2.3 裝配式組合箱梁

預制組合箱形梁采用復合型結構，即兩側及底部采用鋼結構而路面采用混凝土結構。在橋面未完成整體結合時，U型梁承受整個橋梁主體以及自身的重力。當橋面同U型梁閉合形成整體受力框架時，整個結構才會以組合箱梁的形式參與受力。在現場施工過程中，采用預制的U型結構能夠便利運輸、裝吊各個環節，然后在安裝過程中，應注意內外側受力差異造成的梁體偏移影響后期安裝，甚至會使U型結構在受力不均下發生扭曲。由此可見，組合箱梁結構應重點關注橋面與U型梁的契合程度。在施工工藝上主要采用節段梁整跨施工，在施工過程中應重點關注橋板面的施工問題，通過現代化工藝提升整體橋梁強度，也可采用預制U型梁同預制混凝土橋面連成整體。

3 裝配式混凝土橋梁下部結構設計施工

裝配式混凝土橋梁以裝配式混凝土橋基作為主要承重結構，承擔橋自身的重量以及來自路面的壓力。就其結構形式而言，主要采用矩形結構或梯形結構。整個下部結構橋墩、樁基和承臺自身工藝難度不大，施工重點在于以上三個裝配式構建的穩定連接。

3.1 橋墩及其連接

橋墩整體采用一體化裝配式建筑構件，整體結構強度大，穩定性高，支撐能力良好。采用鋼筋加固上下連接，以鋼筋作為定位基準，在鋼筋準確插入預留孔隙后，采用混凝土加固。而橋墩與上部橋體主要采用柱樁結構，柱樁插入上部橋體，完成對接工作，然后使用混凝土建筑連接部位。鋼筋在整個連接結構中發揮著決定性作用。

3.2 承臺與樁基之間連接

采用炮筒連接方式，樁基頂部應當預留足夠長度的鋼筋，通過鋼筋結構式承臺與樁基之間形成人為整體。提升承臺與樁基之間的承重結構強度。根據具體的受力情況，設置受拉鋼筋，避免在重力情況下，承臺與樁基之間發生壓縮或結構不牢的現象。

4 預制裝配式建筑施工技術要點

4.1 專業化構件設計

在進行裝配式構建的整體生產時，應對橋梁施工設計圖紙進行嚴格分析，結合具體的地形地質以及相關地理要素，綜合考量每一個部分結構的綜合受力情況。橋梁架設過程中，模塊化建筑不同于傳統混凝土建筑，二者的受力點會發生偏移，因此，生產廠家應合理調整鋼筋的直徑和分布，從受力和應力兩個方面考慮構件的綜合情況。同時，根據橋梁的長度、地質的穩定程度、預設最大承重等因素分段規劃橋梁的受力情況。重新調整整個設計工藝中的細微結構，從而實現整個橋梁整體的受力穩定。

4.2 規范橋梁構件制作流程

在整體澆筑過程中，模塊構件的整體質量受到眾多因素的影響。首先，應規范設計模具，對模具的質量和各項指標進行檢查，盡最大可能減少模具之間的誤差，這也是工廠化生產的基本要求。其次，正式量產之前，應進行試產，隨后對試產品進行質量檢測、承重檢測。在調整好模具后，在澆筑過程中應密切留意模具形狀變化，確保模塊外觀符合生產要求。最后，應嚴格按照施工順序進行，當出現工序存在問題時應立即停止，規范每一個步驟。另外，在生產過程中，應使用來源正當、質量合格的建筑材料，確保生產原料的質量可靠。

4.3 科學管理與運輸

成品橋梁構件應嚴格按照標準進行堆放，避免成品受潮、淋雨、反堿。模具必須堆放在平整的地面上，利用支墊將成品墊高，避免受潮。成品堆放應在可承受的范圍內，支墊應合理擺放，避免受力不合理完成模塊斷裂。在進行運輸時，應做好防撞、防滑工作。使用專業的橡膠墊或木墊做好支撐防護工作，采用定型保護墊塊做好加強保護。起吊、運輸過程中盡量做到輕拿輕放，嚴格做好模塊的保護工作，避免邊角等脆弱部分在運輸過程中遭到破壞。

5 結束語

預制裝配式混凝土橋梁在我國有著大量的市場需求，在工業化進程中，裝配式結構的產業化規模將會不斷擴大，裝配式建筑工藝將會不斷完善。未來，裝配式板梁結構將會成為我國橋梁建設的主流，持續為居民的出行安全保駕護航。