裝配式混凝土橋梁設計施工技術要點探究

趙廣婧

(太原城市建設有限公司 太原 030002)

橋梁項目建設是完善我國公路交通體系的關鍵要素,隨著裝配式工藝技術的發(fā)展,裝配式橋梁項目建設已然成為我國路橋領域中的關注重點。通過對橋梁設計與施工技術應用的科學把控,可實現(xiàn)在短時間內(nèi)高質(zhì)量完成橋梁建設,并保證其運行年限符合預期需求。正因此,探討對裝配式橋梁設計與施工要點的把控,對促進我國公路橋梁建設事業(yè)的創(chuàng)新開展有著重要影響。

1 裝配式混凝土橋梁的特點分析

相較于常規(guī)混凝土橋梁項目而言,裝配式橋梁項目的建設特點體現(xiàn)為:(1)資源節(jié)約。傳統(tǒng)橋梁施工中涉及到大量人力、物力以及財力的投入,且施工階段頻繁出現(xiàn)資源浪費的問題。而裝配式橋梁項目建設,可實現(xiàn)以工廠化的形式進行橋梁構(gòu)配件的統(tǒng)一化生產(chǎn),通過對模塊構(gòu)件生產(chǎn)用料的精細化控制來減少資源投入。同時,可做到以相關規(guī)范標準為參照,進行橋梁板梁、組合箱梁、承臺、T 梁、橋墩等構(gòu)件的標準化制作。施工期間集約化模式的應用,可有效避免在現(xiàn)場施工階段頻繁出現(xiàn)混凝土、鋼筋等資源浪費現(xiàn)象[1]。(2)施工效率高。裝配式橋梁項目施工強調(diào)對構(gòu)配件的預制與裝配,即在項目施工前依照相關標準進行構(gòu)配件批量預制,實現(xiàn)對現(xiàn)場選址、平整、澆筑等環(huán)節(jié)施工周期的縮短。同時,構(gòu)配件施工可利用機械設備完成快速裝配,其整體施工效率明顯快于常規(guī)現(xiàn)澆工藝。(3)環(huán)境污染控制。以往路橋項目建設期間,現(xiàn)場周圍環(huán)境均會受到不同程度的破壞與影響,其中澆筑混凝土的攪拌以及混合料運輸、澆筑等環(huán)節(jié)開展,均會對地表植物、生態(tài)環(huán)境的發(fā)展造成一定限制。而裝配式橋梁施工可將污水排放量控制在預期范圍內(nèi),且施工模式更為清潔、環(huán)保,可有效避免現(xiàn)場施工影響到周圍環(huán)境的均衡發(fā)展[2]。

2 裝配式混凝土橋梁設計的方向

2.1 裝配式混凝土橋梁上部設計

橋梁上部結(jié)構(gòu)設計需遵循以下幾點:①為進一步提升裝配式橋梁的運行年限,可采用配筋濕接縫工藝進行橋面板構(gòu)件的連接處理[3]。②需將剪力鍵在橋面板安裝前設置于梁頂部位置,待預制橋面板安裝完成后,需通過剪力槽設計來保證灌漿作業(yè)順利進行。③重視對帶翼板預制梁的合理設計,具體涉及到對實心板、預制箱梁、雙T 形板、倒T 形板梁、空心板等的設計。④需以相關標準規(guī)范為參照進行橋面板連接類型的合理選擇,并將活荷載控制在標準范圍內(nèi)。⑤依據(jù)對橋面板整體力學行為的分析,可采用條帶法進行分布鋼筋與主筋的優(yōu)化設計。⑥需結(jié)合實際情況來確定主筋與縱向接縫之間會否需進行力矩的傳遞。

2.2 裝配式混凝土橋梁抗震設計

為保證裝配式橋梁的整體抗震效果符合預期要求,需遵循以下幾點:①要求設計人員在預制構(gòu)件設計時明確傳力路徑因素,在具體設計時需立足于整體角度,對橋梁抗震進行傳力路徑的完整設計,實現(xiàn)對橋梁坍塌、凹陷等問題的有效抑制。②設計人員在抗震設計時明確拼裝橋墩合理設計的重要性,并做到以《公路橋梁抗震設計細則》等規(guī)范為參照,對橋墩抗震系數(shù)進行科學設計,并通過計算、分析、驗證等來確保橋墩設計符合預期抗震要求[4]。③需以地震荷載下塑性鉸區(qū)域為基準進行預制構(gòu)件連接位置的設計,而與塑性鉸區(qū)域相隔較遠的位置,則可按照彈性響應為基準進行連接位置設計。④為避免出現(xiàn)橋梁地下、上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重損壞問題,可將墩柱、翼墻、墩壁等位置作為非彈性響應部。⑤需以相關規(guī)范為標準進行極限變形能力的驗算,并借助非線性時程分析法進行塑性鉸區(qū)域轉(zhuǎn)動能力的計算,并以《城市橋梁抗震設計規(guī)范》等為基準進行規(guī)則析梁的定義。

2.3 裝配式混凝土橋梁構(gòu)造設計

裝配式橋梁在開展構(gòu)造設計時需遵循以下要求:①構(gòu)件接縫位置設計可以墩柱與蓋梁連接處、基礎與墩柱連接處等為基準進行合理設計。②重視對耐用性的合理設計,并要求設計人員加大對連接處的審查力度。③為避免接縫受到惡劣環(huán)境的影響,可采用薄聚合物、橋面鋪裝等形式進行橋面板接縫的處理,或采用混凝土或灌漿進行接頭保護處理[5]。④連接設計是需以混凝土初期抗壓強度為參考,且鋼筋搭接的設計,可參考現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工方案來優(yōu)化濕接縫工藝設計。⑤禁止以直筋搭接規(guī)定來約束帶彎鉤鋼筋的連接。

3 裝配式混凝土橋梁設計施工技術要點分析

3.1 裝配式橋墩、蓋梁制作與施工

為保證裝配式橋梁施工質(zhì)量控制符合預期要求,需加大對橋墩蓋梁制作質(zhì)量的把控。

3.1.1 墩柱、蓋梁BIM 模型構(gòu)建

結(jié)合對施工要求的分析,借助Revit軟件進行裝配式橋梁的建模處理,并要求建模與設計圖紙比例控制在1∶1標準。依托于模型構(gòu)建,做到對預力筋位置、鋼筋骨架位置等信息的直觀化展示,并在預制前通過碰撞檢測來判斷各構(gòu)配件是否合理,避免因鋼筋安放沖突影響到橋梁整體質(zhì)量的控制。

3.1.2 鋼筋加工

施工前在鋼筋加工廠按照規(guī)范標準進行墩柱鋼筋綁扎作業(yè),針對上下部主筋位置的確定,可視情況采用定位架進行界定,并保證主筋位置偏差控制在預期范圍內(nèi),主筋間距控制需以設計標準為參照。在實際施工中,要求人員在綁扎作業(yè)期間做到對主筋垂直度的同步測量,并將偏差控制在5 mm 范圍內(nèi),垂直度偏差禁止超過0.5%。若現(xiàn)場墩柱主筋施工高度相對較高,則需在施工前要求人員提前完成腳手架的搭設。

3.1.3 模板安裝與澆筑

結(jié)合現(xiàn)場情況分析,采用定型模板來加強施工質(zhì)量控制,以平臺地錨為基準進行模板四周的連接。在支模作業(yè)期間,對于鋼筋骨架與模板垂直度的控制,務必以設計要求為標準,通過對四角豎筋垂直度的嚴格控制來提升裝配式橋梁的施工質(zhì)量。以設計圖紙為基準,將兩點吊環(huán)設置于墩頂預埋鋼絞線位置。為避免混凝土澆筑作業(yè)開展受到阻礙,要求人員在澆筑前檢查保護層、吊點是否存在安裝問題,對鋼筋上口保護層的厚度進行計算,以確保各面層的厚度控制在相同狀態(tài)。針對吊點施工,鋼絞線的應用需符合ΦS15.2的要求,以設計圖紙為參照,將埋設、外露長度分別控制在0.9 m、0.3 m。為避免在澆筑施工中模板受到較大沖擊,需在澆筑施工時借助料斗設備,高于2 m 的澆筑高度則需借助串桶來提升施工質(zhì)量。對于混凝土澆筑厚度的控制,需在保證澆筑施工分層開展的前提下,以振搗棒長度為基準,將厚度控制在1.25倍左右,通過合理振搗來加強混凝土施工質(zhì)量控制。

3.1.4 蓋梁施工

(1)預制蓋梁底座施工。結(jié)合對實際施工情況的分析,要求人員在預制臺座上完成鋼筋綁扎與澆筑作業(yè)。以設計圖紙為基準,將預制蓋梁的臺座尺寸控制在11.5 m×2.2 m×0.7 m 左右。對于鋼管的布設,要求人員依據(jù)對主筋布設情況的分析,采用的鋼管尺寸需控制在Φ60 mm 左右,并保證28根鋼管能夠與鋼筋有效連接加固。以19.1 cm 為基準進行鋼管中心間距的控制,并保持墩柱主筋間距與鋼管中心間距的一致性。待施工結(jié)束后要求人員借助全站儀設備進行預埋件的測量、檢查。底座澆筑完成后,施工人員需參照設計標準進行預埋件鋼管的檢查,判斷鋼管的外露長度是否符合20～30 cm 的標準,以確保蓋梁豎向波紋管能夠通過鋼管預埋來實現(xiàn)有效固定[6]。

(2)蓋梁鋼筋與模板施工。采用雙面焊縫工藝進行蓋梁鋼筋焊縫的處理,以5d為標準進行焊縫最小長度的控制。為保證蓋梁整體施工符合整體質(zhì)量控制要求,可以雙面焊縫的形式進行蓋梁鋼筋處理,并按照設計要求將焊縫間距控制在100 cm 范圍內(nèi),焊縫長度則需控制在2.5d左右。禁止出現(xiàn)鋼筋位置肆意變動的現(xiàn)象,并依據(jù)設計標準進行鋼筋間距的嚴格控制。以預制蓋梁為載體,視情況進行塑料與金屬波紋管的埋設,波紋管分別控制在Φ80 mm 左右。同時,利用鋼筋進行波紋管的加固處理。實際施工期間,需以朝上的狀態(tài)對波紋管壓漿孔的整體控制,采取有效措施來加強波紋管與注漿管的密封效果。另外,在現(xiàn)場施工時盡可能避免波紋管位置受到其他構(gòu)配件安裝的擾動。

(3)蓋梁預應力張拉。需注意,蓋梁張拉作業(yè)前檢查其強度是否符合標準,對于預應力鋼束的張拉可采用對稱方法。同時,需保證蓋梁張拉作業(yè)處于吊裝施工前。確保張拉處理符合預期標準后,要求人員視情況進行千斤頂截止閥的及時關閉,并按要求分別取下工具夾片、張拉千斤頂、錨板、限位板等。以工作夾片為基準,將超過50 mm 的預應力筋切除,錨頭采用混凝土進行封堵處理。

3.2 現(xiàn)場拼裝施工要點

現(xiàn)場拼裝作業(yè)需遵循以下幾點:(1)吊裝作業(yè)前需加大對承臺鑿毛、清潔作業(yè)的開展力度,承臺表面鑿毛可利用高壓水槍進行初步清潔,清除多余水后進行鑿除處理。在擋漿模板安裝前進行墩柱邊線的界定,采用槽鋼或模板制成模板,以墩柱尺寸為基準將模板邊長控制在超過6 cm 左右。采用C60砂漿制成砂漿墊層。(2)要求人員加大對承臺精度的控制,在澆筑作業(yè)時需以設計標準為參照進行承臺水平度、標高的嚴格控制。同時在高空作業(yè)時要求人員配套帶全身式安全帶,并借助專用高空作業(yè)車來保證現(xiàn)場作業(yè)安全。拼裝施工前需提前將預制構(gòu)件歸位,并測試預制構(gòu)件與現(xiàn)場橋梁結(jié)構(gòu)的匹配度。若現(xiàn)場拼裝施工處于冬季階段,則需采取有效對策來加強水泥灌漿料的保溫處理。(3)對于承臺與立柱的拼裝。首先需借助吊車設備進行承臺、立柱的提前運輸,并在拼裝前測試二者匹配度是否符合標準要求。其次,結(jié)合現(xiàn)場情況合理采用調(diào)節(jié)墊塊,依據(jù)對立柱垂直度控制、砂漿墊層厚度控制要求的分析來合理控制墊塊高度,支座材料選擇包括四氟板、不銹鋼、橡膠等。最后,需在拼裝時將調(diào)節(jié)設備安設于立柱上。(4)對于立柱節(jié)段拼裝,要求人員在施工前按相關要求進行拼接縫的處理,以確保環(huán)氧類粘接劑的應用發(fā)揮出相應效用。同時,在采用環(huán)氧粘接劑進行立柱節(jié)段拼裝時,現(xiàn)場人員需嚴格遵循預制階段逐跨拼裝施工技術規(guī)范要求?；趯φ{(diào)節(jié)設備的合理設置,要求人員結(jié)合現(xiàn)場情況進行空間姿態(tài)的合理調(diào)整。(5)對于蓋梁間節(jié)段拼裝,務必在承臺節(jié)點養(yǎng)護結(jié)束后進行,并在注漿前按照設計標準進行墩柱垂直度的調(diào)節(jié)。需注意,終凝后禁止對墩柱位置進行再次調(diào)整,避免鋼筋與漿料之間的粘結(jié)性受到影響。結(jié)合對現(xiàn)場情況的分析,可采用履帶式吊單機進行構(gòu)配件吊裝處理。另外,需重視對節(jié)段拼裝所用環(huán)氧粘接劑的合理選擇。

4 結(jié)語

綜上所述,裝配式混凝土橋梁在施工便捷性、污染控制、能源節(jié)約、施工效率等方面顯著優(yōu)越于現(xiàn)澆式施工工藝,隨著裝配式橋梁項目的不斷增多,為保證工程主體結(jié)構(gòu)能夠始終維持穩(wěn)定、可靠的運行狀態(tài),需加強對橋梁項目設計的規(guī)范控制,并通過對施工技術要點的把控來提升裝配式橋梁的施工水平,避免因設計不合理影響到橋梁工程運行年限,并通過對施工技術的合理應用來促進裝配式混凝土橋梁創(chuàng)造應有的社會效益。