論橋梁預制連續梁節段拼裝技術

桂懷武，魯斌

（1.中國鐵路上海局集團有限公司徐州鐵路樞紐工程建設指揮部，江蘇 徐州 221003；2.中鐵十二局集團第七工程有限公司，長沙 410000）

1 引言

預應力技術的發展經過了較長的階段，最為知名的當屬法國工程師Freyssinet，他首次將預制分節段施工技術應用于實際工程之中，得到5座高質量的預應力混凝土橋梁，此后經過幾年的發展，預制懸拼施工體系在德國取得了廣泛應用[1]。但就我國的橋梁事業而言，基于節段施工而得到的橋梁體量相對較小，依然有很大的發展空間。

2 工程概述

關于本文所探討的特大橋工程，其中的244#～248#墩采用的是連續梁段的形式，具體為32.55m+48m+48m+32.55m的跨徑組合，中心里程為DK166+202.37，在指定的橋位處基于龍門吊設備的輔助而展開拼裝作業。

本工程采用的是等高梁，截面最低處的高度為3.035m；關于箱梁部分，其頂寬為12.6m，底寬相對較窄為5.5m，將其設置為單箱單室斜腹板截面的形式。整個橋梁共設置有5道橫隔墻，其中有1處設置在中支點處，厚度達到了1.9m，邊支點處也需要設置，但厚度適當縮小，為1.05m。所有的隔板都設置有孔洞，以便工程人員做進一步的檢查。

3 預制節段拼裝連續梁橋設計要點

3.1 構造設計

預制節段的施工提出了工廠化、模塊化以及自動化3大要求，對此需要嚴格遵循模數化與標準化的原則展開設計，基于合適的計算方法來實現對結構尺寸的優化[2]。腹板以及底板的厚度呈現出階梯變化的特性，在施工中應當注意，厚度變化區域應避開節段接縫處，如果滿足受力條件的要求，則可以向較厚的一端移動100～150mm的距離。

3.2 接縫形式及剪力鍵

參考AASHTO規范可知，預制階段施工所形成的接縫主要有2種形式：（1）A類接縫：主要指預制節段濕接縫；（2）B類接縫：主要指存在于節段間的干接縫。在對邊跨以及中跨合龍段進行施工時，采用混凝土濕接縫的形式，縫寬以100～200mm為宜，當該值＞200mm時，則有必要增設1個鋼筋骨架。在當前的預制階段拼裝橋梁中，形成的接縫以A類居多。

基于環氧膠接縫的方式，可以顯著提升體內預應力束的防腐性能，由于嚙齒剪力鍵受力均勻，可以在接縫間良好地傳遞剪力。關于密齒剪力鍵的設置，主要集中在腹板上，此外頂板、底板以及翼板這3大部分也有少量的剪力鍵，為了不對預應力孔道造成不良影響，要求剪力鍵的尺寸以及位置都需要模數化。

環氧膠的各項性能指標應達到FIP所提出的相關標準，具體有：（1）抗壓強度12h應＞20MPa，同時，抗壓強度7d應＞75MPa；（2）剪切強度 28d 至少要達到 12MPa水平；（3）無論處于何種溫度狀態下，當施膠厚度介于3～9.5mm時都不允許出現流掛現象；（4）實際施膠時間至少要達到30min；（5）應達到工程所提出的各級擠壓壓力要求；（6）不會對人體健康造成威脅。

3.3 減振裝置

受車輛靜荷載的影響，無論是梁體結構還是體外預應力索體，都會出現振動現象，一旦索體與整體結構二者的振動頻率達到相同狀態時，則會對結構的安全性帶來直接影響。對此，應當在索體上設置1個減振裝置，確保索體自由段能夠在振動區間內變短，從而達到減振的效果[3]。在實際安裝過程中，要求減振裝置與索體需要處于緊固的狀態，在此基礎上方可與梁體進行聯結。關于底模以及底模臺車的安裝作業，具體內容如圖1所示。

圖1 底模安裝和底模臺車示意圖

3.4 臨時錨固和接縫臨時預應力

以預制階段懸臂拼裝要求為指導，需要在墩頂0號塊設置1個臨時錨固，并展開相應的受力驗算。具體內容有：（1）對于短邊機具材料，其荷載假定為0.25kN/m2，相比之下長邊機具材料荷載相對較大，為0.5kN/m2；（2）由于節段自重存在不均勻性問題，因此，一端的懸臂自重需要適當增加，增幅以4%為宜，而另一端則需要相應地減少4%的自重；（3）不平衡上揚風力會對短邊造成影響，該值為0.25kN/m2；（4）當存在其它工作車輛時，應當將車輛的荷載施加在長邊上?；趶埨姆绞綄Νh氧膠接施工縫進行處理，要求接縫間應力至少達到0.3MPa，確保環氧膠達到固化的狀態。

3.5 結構耐久性

基于提升結構質量并增強耐久性的目的，選用了高性能混凝土材料，對于臨海工程而言結構所受到的腐蝕影響更為嚴重，對此應選用高性能海工混凝土。建立在膠凝材料最低用量的基礎之上，進一步降低硅酸鹽水泥的使用量。由于體外預應力能夠進行檢測與調整，其高度的靈活性可以為索配體系提供質量保障，但也應當做好對材料的防腐處理工作。預應力鋼束材料以環氧鋼絞線為宜，且需要使用油脂以及PE套對其做進一步的防腐處理，在條件允許的情況下還可以增設1個HDPE外護套管。為了張拉錨固施工的順利進行，需要將PE套剝除，并將油脂清理干凈，在該區域增設1個密封裝置，同時錨頭處也應當安裝1個鋼罩，以便結束張拉作業后能夠再次填充油脂來達到防腐的效果。

4 節段預制、拼裝關鍵技術

4.1 短線法預制、拼裝施工控制系統

引入了高性能計算機軟件，依托于大數據的優勢，可以完成匹配預制、懸拼施工等分析工作，且能夠對系統誤差進行校正。軟件組成方面，主要以數據庫集成以及工具集成2種方式為宜，前者又可稱之為工程數據庫管理系統，而后者則涉及到以模型計算與預測系統為代表的多類系統。

4.2 短線法生產設施

為了滿足短線法的施工要求，有必要形成流水線生產方式，任何一條產線都具備單獨生產的能力，需要設置鋼筋堆存區、預制臺座區等各個生產過程中所需的功能區。由于梁段為流水線的施工方式，因此，需要以生產工序為基本指導，從而對各功能區進行規劃，為預制梁段的施工提供穩定的環境，降低彼此間的干擾。

4.3 高性能混凝土配制

箱梁節段應具有足夠的耐久性，在設計工作中需要考慮到限縮阻裂、防腐等各項措施。挑選優質的材料，對其進行多次的試配優化，這是保障混凝土強度的基本前提。合理使用外摻劑與脫模劑也至關重要，選取不同配比的混凝土而展開質量分析，最終得到最為合適的配比。當結束箱梁預制施工后需要給予其3個月的堆放期，使其變形性能達到足夠穩定的狀態，這對于橋梁線形控制而言幫助較大。

4.4 剪力鍵施工技術

關于密齒形剪力鍵成形工作，其以固定端模為主，在此基礎上使用實體鋼制剪力鍵從而達到成形的效果，澆筑過程中需產生凹面鍵槽。如果將此面設置為匹配面，那么經澆筑施工后便會得到凸形鍵。當出現現澆梁段與匹配梁相脫離的情況時，則需要使用底模臺車將匹配梁適當地抬起一些，此后再借助于手動螺旋千斤頂做進一步的處理，使得梁頂遠離現澆梁，整個過程應緩慢進行，否則將會給剪力鍵帶來損傷。

4.5 匹配梁定位技術

當澆筑的梁段達到指定的強度值后，可以將側模拆下，基于卷揚機設備以及底模臺車的作用能夠使其脫離固定端模，進一步達到指定的位置。高度重視匹配梁的定位精度，其對于梁段的線性控制精度會帶來直接影響，在進行混凝土澆筑時容易引發混凝土側壓力位移現象，此時應將匹配面與固定端模的間距縮小，變動幅度以5mm為宜。

當結束匹配梁的定位工作后，需要對鋼筋骨架進行吊裝入模處理，此后再基于槽鋼焊機的方式來達到匹配梁與固定端模穩固連接的效果，避免在后續澆筑中匹配梁出現位移現象。

5 結語

綜上所述，在多年的發展下，連續梁節段預制懸拼技術已較為成熟，其創造的工程質量較佳，效益良好，不會給區域內的正常交通造成干擾，因此，被廣泛應用于高速公路、跨海等各類型橋梁工程中。