預(yù)制節(jié)段拼裝PC連續(xù)剛構(gòu)橋無支座體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

王維康

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710065）

在使用節(jié)段預(yù)制拼裝無支座體系施工技術(shù)的過程中，施工單位需要沿著梁體縱向?qū)蛎鎰澐殖啥鄠€(gè)節(jié)段，并在工廠或者是預(yù)制件場將節(jié)段預(yù)制好以后，運(yùn)送到施工地點(diǎn)，使用專業(yè)的安裝設(shè)備將其運(yùn)送在指定安裝位置，實(shí)施預(yù)應(yīng)力拼裝施工，從而使所有的節(jié)段連接成為一個(gè)統(tǒng)一體，使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)段預(yù)制拼裝無支座體系技術(shù)主要包括頂推拼裝、對(duì)稱懸拼和逐跨拼裝等。根據(jù)實(shí)際的施工需求，在不同規(guī)模和不同橋梁結(jié)構(gòu)施工中需使用不同的節(jié)段預(yù)制拼裝無支座技術(shù)。預(yù)制場使用節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)施工時(shí)，往往需要投入大量的成本，而吊裝技術(shù)和預(yù)制技術(shù)非常煩瑣，對(duì)節(jié)段預(yù)制的連接技術(shù)、安裝定位和線形控制要求非常嚴(yán)格，因此需要使用配套設(shè)備完成無支座拼裝架設(shè)作業(yè)。對(duì)此，采取現(xiàn)場澆筑的施工辦法，能夠顯著提升節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和耐久性。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于市中心，作為重點(diǎn)交通要道。全線長40 km，為雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km。該線每日的交通量為130 663 pcu，其服務(wù)水平為五級(jí)，由于某幾段的線路目前已經(jīng)達(dá)到了嚴(yán)重?fù)矶碌臓顟B(tài)，且線路兩側(cè)的城市化發(fā)展比較快速，因此在其線路附近，面臨著開發(fā)快、密集化規(guī)劃、相關(guān)重要設(shè)施以及城市水源地保護(hù)等問題，使得重新擬址重建或者平面擴(kuò)建困難重重。

經(jīng)過業(yè)主研究，最終選擇原址擴(kuò)建的施工方案。項(xiàng)目擴(kuò)建完成后，將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步健全國家高速公路網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)該市公路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，解決了城市交通擁堵的問題，從而使市圈發(fā)展的速度變得更快，促進(jìn)了一體化進(jìn)程的同時(shí)推進(jìn)了該市的發(fā)展戰(zhàn)略，可實(shí)現(xiàn)改善產(chǎn)業(yè)基地間可達(dá)性的作用，從而積極發(fā)揮出聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。

2 工程特點(diǎn)

大懸臂箱梁作為節(jié)段拼裝箱梁上部斷面的主要結(jié)構(gòu)，可以使其擁有完美的外觀。采取工廠標(biāo)準(zhǔn)化施工的辦法完成箱梁節(jié)段施工，能夠在確保整個(gè)工程施工質(zhì)量的同時(shí)，使整個(gè)工程的施工效率實(shí)現(xiàn)快速提升。

在運(yùn)輸箱梁時(shí)，由于其重量比較輕、尺寸較小，因此適合采取遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)姆绞健Ｔ谧儗挾螛蛄汉颓€橋梁中，節(jié)段預(yù)制箱梁的使用范圍非常廣，基本上使用的是無支座體系和少支座體系，可以為后期的養(yǎng)護(hù)工作帶來巨大便利。

3 節(jié)段拼裝箱梁特點(diǎn)

大懸臂箱梁截面的外觀非常完美，線條比較流暢，且橋墩的主要結(jié)構(gòu)類型為板式弧形墩或者是花瓶式墩，具有較好的景觀觀賞性。箱梁的節(jié)段非常多，導(dǎo)致拼裝施工的難度也隨之增加，然而現(xiàn)場澆筑的施工量卻少之又少。因此，在預(yù)制箱梁的過程中，需要擁有寬闊的預(yù)制場地來使整個(gè)箱梁預(yù)制過程得以順利地開展。由于節(jié)段梁不需要占據(jù)較大的空間，因此節(jié)段梁在沿線的小型場地中保存即可。通常情況下，每一個(gè)節(jié)段的重量大約為100 t，可以使用汽車就能夠?qū)⑵溥\(yùn)送到指定的位置。

4 預(yù)制節(jié)段拼裝PC連續(xù)剛構(gòu)橋無座體系設(shè)計(jì)

4.1 主體橋梁設(shè)計(jì)原則

在橋梁工程施工的過程中，應(yīng)遵循“少伸縮縫、少支座”原則，以高效控制全生命周期的施工成本投入。

4.1.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系的原則

（1）控制工程總造價(jià)成本，最好選擇養(yǎng)護(hù)方便的結(jié)構(gòu)體系。

（2）注重提升結(jié)構(gòu)體系施工的便利性。

（3）將施工縫數(shù)量控制在最小的范圍內(nèi)，使行車變得更加舒適、安全。

（4）為了控制后期橋梁工程的運(yùn)營成本，嚴(yán)控支座的數(shù)量。

總而言之，施工單位要確保施工便利和受力均勻，其設(shè)計(jì)體系最好選擇剛構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)受力更加均勻，最大限度地發(fā)揮施工材料的使用性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程造價(jià)的科學(xué)管控。

4.1.2 采用無支座體系設(shè)計(jì)

采用無支座體系設(shè)計(jì)，可以在節(jié)段預(yù)制拼裝PC連續(xù)梁上采用大懸臂箱梁，其特點(diǎn)在于外形美觀。另外，其還可以在現(xiàn)場以外的工廠對(duì)箱梁節(jié)段進(jìn)行加工，保證現(xiàn)場施工中不會(huì)涉及過大的工作，且施工質(zhì)量有保障、高效環(huán)保。

另外，在后期養(yǎng)護(hù)中，無支座體系設(shè)計(jì)簡單方便，省去了更換支座的工作，節(jié)約了橋梁的維護(hù)費(fèi)用與保養(yǎng)費(fèi)用。

4.1.3 關(guān)注預(yù)制裝配比

施工單位要重點(diǎn)關(guān)注預(yù)制裝配比，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保與橋梁暢通的目的。由于地面原有的設(shè)備會(huì)給立體層橋梁施工造成嚴(yán)重的影響，且增加了施工的難度。因此，施工單位需要將預(yù)制裝配比放在核心位置重點(diǎn)關(guān)注，從而使整個(gè)工程項(xiàng)目在合同規(guī)定的時(shí)間范圍之內(nèi)交工。

不僅如此，施工單位要對(duì)高空作業(yè)和現(xiàn)場作業(yè)實(shí)施科學(xué)管控，以全面落實(shí)安全施工的理念。對(duì)此，使用輕量化的設(shè)計(jì)理念，可以科學(xué)合理地設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件，有效降低了施工風(fēng)險(xiǎn)、構(gòu)件吊裝難度和運(yùn)輸成本。而對(duì)于城市化程度非常高的位置，則需要合理設(shè)計(jì)橋梁景觀，以確保其美觀、大方，不斷提高橋梁兩側(cè)的通透性，對(duì)此，大跨徑是立體層橋梁設(shè)計(jì)的最佳選擇方案。

4.1.4 注重橋梁工程的美觀性

（1）在設(shè)計(jì)橋梁上部結(jié)構(gòu)時(shí)，重視細(xì)節(jié)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使得橋梁上部結(jié)構(gòu)變得更加美觀。

（2）景觀設(shè)計(jì)與橋梁下部構(gòu)造實(shí)現(xiàn)完美呼應(yīng)，最大限度發(fā)揮視覺美感的作用。

（3）使用隔音屏或花槽裝飾橋梁的外側(cè)，借助裝飾材料，提升橋梁工程整體的美觀性[1]。

（4）部分特殊的施工區(qū)域，依據(jù)四周的規(guī)劃方案和文化氛圍對(duì)其實(shí)施標(biāo)志性景觀設(shè)計(jì)，從而使橋梁的整體效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。

4.1.5 著重后期的維護(hù)運(yùn)營成本投入

橋梁工程施工不僅要高度重視建設(shè)期成本投入，還要重點(diǎn)關(guān)注后期的維護(hù)運(yùn)營成本投入。在設(shè)計(jì)橋梁工程時(shí)，不但要充分考慮目前的跨越能力，而且要全面考慮今后的發(fā)展規(guī)劃需求。本橋梁工程施工區(qū)域的路網(wǎng)非常發(fā)達(dá)、建筑物比較多，且橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料運(yùn)輸、道路暢通有著緊密的聯(lián)系。因此，施工單位需要重視整個(gè)橋梁工程施工的可行性：

（1）使用新技術(shù)、新材料完成橋涵工程施工，采用預(yù)制裝配化技術(shù)來提升橋涵的施工質(zhì)量和施工效率。

（2）在橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、蓋梁和橋墩等施工時(shí)，積極地使用預(yù)制裝配化技術(shù)，確保整個(gè)工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度滿足工程的施工設(shè)計(jì)要求。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，橋梁工程的施工要求也隨之發(fā)生改變。因此，需要積極探索新型的施工方法和預(yù)制加工技術(shù)，從而快速地提升橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用性能，以更好地在降低橋梁工程施工對(duì)既有交通造成的不良影響的同時(shí)，科學(xué)地管控橋梁工程的后期維護(hù)成本，從而將橋梁工程的綜合建設(shè)成本控制在最小的范圍之內(nèi)。

在橋梁工程重建、翻修和新建的過程中，使用無支座體系施工技術(shù)，可以縮減橋梁工程建設(shè)的施工成本投入，從而提高橋梁工程的施工安全系數(shù)。對(duì)此，在確保橋梁工程整體施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的背景下，施工單位要優(yōu)化升級(jí)橋梁工程的施工方法、設(shè)計(jì)理念和規(guī)劃方案，采取工廠加工制作的方式來批量生產(chǎn)所有的預(yù)制件，并使用專業(yè)運(yùn)輸車將其運(yùn)送到指定位置，確保橋梁工程按期交工。

另外，在使用預(yù)制件完成橋梁無支座體系工程建設(shè)任務(wù)后，施工單位提升了構(gòu)件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，不僅使施工現(xiàn)場作業(yè)人員越來越少，簡化了現(xiàn)場施工組織結(jié)構(gòu)，而且解決了橋梁工程施工現(xiàn)場四周的環(huán)境污染、粉塵污染和噪聲污染等問題。

4.2 橋梁施工控制基本方法

在橋梁工程施工初期，需要事先確定橋梁工程施工完成后應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，如施工結(jié)束以后，橋梁工程的線形和內(nèi)力應(yīng)達(dá)到怎樣的程度等。對(duì)此，如果使用整體法施工，則整個(gè)施工過程需要確保一次性落架完成；如果使用分段法施工，橋梁工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)之間會(huì)有存在一定誤差[2]。

通常情況下，橋梁工程施工的最佳方法為整體法，整體法主要包括設(shè)計(jì)狀態(tài)和實(shí)際施工狀態(tài)這兩種狀態(tài)。分段施工法與整體施工法之間存在著很大區(qū)別，主要體現(xiàn)在分段施工完成以后，實(shí)際的施工狀態(tài)與設(shè)計(jì)的施工狀態(tài)不完全一致。因此，施工單位需要采取有效的措施來積極調(diào)整實(shí)際施工狀態(tài)，以確保結(jié)構(gòu)性能達(dá)到最理想的狀態(tài)。同時(shí)，在調(diào)整施工狀態(tài)的過程中，施工單位需要做到調(diào)整前后有明顯變化，使調(diào)整后的狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)更加接近，以更好地保證整個(gè)工程施工可以取得最佳效果。

在使用分段施工法的過程中，需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)狀態(tài)、實(shí)際施工狀態(tài)和調(diào)整后狀態(tài)等幾個(gè)過程。因此，施工單位需要通過不斷調(diào)整來確保其可獲得最理想的成效。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過程是循環(huán)往復(fù)的，對(duì)此需積極采取有效的措施來科學(xué)調(diào)整施工過程，以確保最終的施工效果與設(shè)計(jì)效果保持高度一致。

對(duì)于橋梁工程而言，不論采用哪種施工方法，其核心都是識(shí)別、分析和整合施工偏差，從而使其橋梁工程結(jié)構(gòu)達(dá)到最理想的狀態(tài)。

5 結(jié)語

綜上所述，目前拼裝PC連續(xù)剛構(gòu)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，且相關(guān)理論日益完善。這是因?yàn)槠渚哂锌焖偈┕ぁ⒕_控制、占地面積小的特點(diǎn)，可以在預(yù)制施工時(shí)便已在工廠中完成了整套預(yù)制工作，同時(shí)具有一定的規(guī)模性，且安全、環(huán)保、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，值得大范圍推廣。橋梁工程在使用該技術(shù)后，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都得到了大幅度提升，因此該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于跨海、跨河、跨江等橋梁工程施工中，并取得了良好的效果。經(jīng)過大量的研究證實(shí)，在距離較長以及規(guī)模較大的交通橋梁上采用預(yù)制節(jié)段拼裝PC連續(xù)剛構(gòu)橋無座設(shè)計(jì)體系具有較高的效率，且安全可靠，可以為相關(guān)施工領(lǐng)域提供相應(yīng)的參考借鑒。