城市預制拼裝橋梁常見問題分析

董云飛

（中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇無錫 214000）

0 引言

空心板梁橋、T 梁橋，到后來的組合小箱梁橋、節段箱梁橋都是裝配式橋梁施工中的常見結構形式，為保證施工質量，可選擇的結構體系包括簡支?梁、簡支轉連續梁、連續梁等，但從當前的結構形式使用頻率上看，最為常見的類型是小箱梁、組合梁、節段箱梁等。

1 裝配式橋梁的結構形式

1.1 小箱梁橋

小箱梁橋主要為簡支體系，一般有明蓋梁和倒T 梁兩種形式。明蓋梁構造簡單、質地輕盈，缺憾是蓋梁完全暴露在縱梁底部，會影響橋梁的景觀整體性和諧性；倒T 蓋梁能降低蓋梁外露高度，與明蓋梁相比更加美觀。但由于倒T 蓋梁頂連接著較寬的橋面連續帶和雙伸縮縫構造，因此在施工過程中極易隱藏病害。小箱梁橋設計為簡支轉連續體系時，下部結構的蓋梁形式一般為明蓋梁，在需要的情況下，還可以采用隱式橫梁，以保證橋梁美觀度。與此同時，還可以使用1.5 m 底寬的小箱梁，保證同等橋寬下箱梁的榀數大幅度減少，使橋梁的整體結構更加簡潔。

1.2 組合梁橋

在實際應用過程中，組合梁橋不僅可以增強鋼材的抗拉性能，還能保證混凝土具備較好的抗壓性能。同時，組合結構橋梁還可實現工廠化制造，能大幅縮減施工安裝工期，保證結構整體受力的均勻性以及工程質量的可靠性。與傳統的混凝土橋相比，組合梁橋不僅質地更加輕盈，同時安裝操作技術難度較低；與普通的鋼橋相比，鋼材用量更少，橋面也更加耐疲勞，減振與減噪方面表現突出。通常情況下，組合梁的鋼結構部分以工字梁為主，部分橋梁項目由于是高架橋組合梁，或是使用的大跨度組合梁，為了獲得更好的橋梁景觀效果會采用箱型截面鋼梁。

1.3 節段箱梁橋

城市高架主線橋中最為常見的兩種節段箱梁施工方案分別為節段梁-整幅箱梁與分幅箱梁。節段梁—整幅箱梁即箱梁節段寬度與橋寬一致，這種施工技術與傳統的現澆混凝土箱梁相似度較高，故施工操作難度更大。分幅箱梁橫橋由兩個或兩個以上的單箱單室箱梁組合而成，這些箱梁節段提前預制，需要專業運輸車隊將其從制作工廠運送到安裝位置，因此分幅箱梁的施工難度小、安裝簡便。從整體角度看，節段箱梁橋施工技術與傳統現澆大箱梁橋更相似，因此，最終施工效果即橋體外觀十分相似。該施工技術在大型城市的橋梁建設中應用較為廣泛，原因是此種橋梁施工技術的環境適應性更強，但由于城市的高架橋變寬段和彎斜坡段較多，故施工難度更大。圖1 為預制拼裝橋梁工程段實景。

圖1 預制拼裝橋梁工程段實景

2 問題分析

2.1 現澆與預制的抉擇

為保證預制裝配橋梁工程建設質量，技術操作指導人員和基層施工人員應首先在城市預制拼裝橋梁施工過程中明確其中潛在的問題和障礙。因此，需要提前對各項施工操作與構件進行試驗，也可以將試驗稱為試件預制試驗。

2.2 頂層設計

設計城市預制裝配橋梁總體方案和結構時可能會遇到以下問題：

（1）預制拼裝工藝實現與橋梁景觀的協調問題。橋梁結構除了要符合穩定性要求以外，還必須給預制拼裝工藝落實提供方便。同時，造型必須符合簡潔流暢的標準，因此設計人員要結合建設現場的實際情況，其中需要克服與協調的障礙很多。

（2）依據預制梁場條件選擇廠址和規劃運輸路徑時，還要對預制場規模及其生產能力進行重點考慮。為了保證施工效率，是選擇既有的改造升級方式，還是新建預制廠，這其中涉及到很多需要調節的步驟與工作。

（3）預制構件運輸過程中需面對的問題，如運輸設備能力和沿線橋涵、道路條件等。

（4）現場構建是否具備較強的吊裝能力，要依據現場施工條件對吊裝設備能力進行評估，保證最終選擇的吊裝設備規格符合要求。

2.3 橋梁景觀

傳統的現澆大箱梁施工技術不僅能讓橋梁工程的線條十分流暢，還可獲得較為通透的橋下空間。而預制裝配橋梁施工技術則是將混凝土結構采用化整為零的方式處理，橋梁施工的景觀效果可能會大打折扣。與傳統的現澆大箱梁施工技術相比，預制裝配式橋梁美感體現在構件和結構上，而非橋梁的整體。

2.4 工程經濟性

預制裝配結構與現澆結構相比經濟實用性更強，施工過程更加簡單方便，可保證施工效率與質量。但有部分學者認為在工程費用測算過程中的預制場的建設費用必須攤算到工程中，所以從這個角度看，預制裝配橋梁的造價并不低，甚至可以說十分耗費建設成本。但對于大型橋梁工程項目來說，由于構件的需求量較大，標準化生產后可使成本大幅降低。同時，由于生產的構件數量較大，人工費、水電費、模板費、支架費、環境保護等費用都可得到縮減。因此，使用預制裝配技術建設橋梁工程項目，不僅能節省地面空間，還不需要鋪設臨時道路。最為重要是，道路兩側的綠化帶在施工期間不會受到破壞。

2.5 協同設計

傳統的橋梁建設流程是由設計院出具設計圖紙，施工單位及構建預制廠按圖紙要求對橋梁的工程項目建設構件進行生產與安裝，期間的流程步驟非常繁雜。需要注意的是，預制廠對構件進行標準化生產、施工單位依據圖紙進行裝配化施工、質檢部門安排專業的質量監督人員，結合信息管理系統保證所有工作得到更加精確的調配與組織，保證施工流程的高效落實。因此，橋梁設計師與施工單位必須緊密配合，采用提前開展交底會議的方式，明確各自承擔的職責。同時也要了解對方承擔的義務，只有相互熟悉、了解，才能讓工作落實的水平更高。例如，橋梁設計師除了結構設計分析以外，還必須對工程項目的預制工藝、運輸過程、吊裝施工等環節進行了解，如此才能在設計階段就對一些問題進行提前考慮并從設計角度解決，施工團隊選擇的設備、材料以及工藝才會更加科學準確，使預制和安裝過程更高效地落實，保證預制裝配技術優勢的全面發揮。

2.6 構件連接方式

在連接橋梁的預制構件時，應通過適宜的操作工藝和設備以保證施工過程高效便捷，質量滿足標準要求，結構穩定且節約成本。可以選擇的橋梁結構連接方式包括灌漿套筒、金屬波紋管、現澆濕接頭承插式結構等。通常情況下，這些連接方式有其適用的場景及操作優勢。灌漿金屬波紋管連接構造如圖2 所示。

圖2 灌漿金屬波紋管連接構造

灌漿套筒連接方式施工操作過程較為簡單便捷，同時能夠獲得較好的施工精度，但是在實際施工步驟組織落實過程中可能會遇到灌漿檢測困難，給套筒對塑性鉸區帶來損傷等問題。使用金屬波紋管連接方式能夠保證結構發揮較好的力學性能，與現澆技術工藝一樣，整個結構的穩定性較好。但因使用的鋼筋錨固長度較長，連接立柱與承臺時可能會出現一些阻礙，增加連接的難度。與其他連接方式相比，現澆濕接頭連接方式可靠性、耐久性較好，同時抗震性也能與現澆計數方式相媲美。但可能潛藏的問題是，預置過程中無法及時有效落實現場定位工作，同時大量的現澆混凝土作業會拖慢施工效率。承插式連接方式整體性能較好，同時施工技術操作簡單便利。此技術操作過程不需要保證技術精度，但由于使用插槽，因此可能會對橋梁承臺的整體性帶來損害。原因是為了保證插入深度，承臺的厚度必須更大，同時由于插槽現澆縫質量要求較高，實際操作過程中需要依據工程的實際情況優化連接方式。

2.7 構件輕量化

通常情況下，一般公路中小梁式橋可承載的運輸預制構件重量最高不能超過150 t，其中不包括橋面通行的過往車輛。同時，為了防止導致運輸梁出現損傷，預制件的重量必須控制在合理的范圍內，必須在重量范圍內落實橋梁預制構件的輕型化研究，保證通過適宜的技術手段讓預制構件的重量大幅減少。小箱梁或U 形梁可直接分為縱向的3 段，運輸團隊將其運送到施工現場后，由專業人員完成整個橋梁的拼裝工作。通常情況下，橋墩采用空心結構，施工人員會將高立柱進行縱向分段。蓋梁需要分段預制或上下分層或設計成空心結構，也可以結合實際情況將蓋梁做成一個混凝土外殼，通過吊裝的方式將混凝土外殼澆筑成實心混凝土柱體。如果預支構件采用的是鋼筋混凝土組合結構，操作過程中要協調構建大小與安裝效率之間的關系，保證在最短的時間內完成所有的拼裝工作。

3 結語

隨時代發展，裝配式橋梁施工技術以其自身具備的優點將會得到大范圍的應用與推廣。同時，此項施工技術的升級與優化、標準化設計和信息化管理，將會使整個操作過程的效率更高、成本占用更少，再輔助以高新技術，如BIM 技術以及大數據技術等，裝配式橋梁施工工藝建設水平將得到全面升級。但不容忽視的是，由于裝配式技術需要依靠產業鏈發展，科研部門、設計企業、施工企業以及材料設備供應企業都要明確自身職責，協同發展，保證裝配式橋梁在未來的交通建設中發揮關鍵作用。