節段橋梁的設計及施工工藝探究

張信，路致遠（長江工程職業技術學院，湖北武漢430212）

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節段橋梁的設計及施工工藝探究

張信，路致遠
（長江工程職業技術學院，湖北武漢430212）

[摘要]隨著我國社會經濟化建設以及城市化建設進程的不斷深入，加之科學技術的不斷創新與發展，橋梁建設領域的蓬勃發展，隨著國民生活質量的大幅度提升，使人們對節段橋梁的施工以及設計工藝的關注度越來越高，因為其直接影響著橋梁建設工程的整體結構質量與安全性能。現階段我國在節段橋梁施工以及設計工藝方面應用較為廣泛的拼裝法主要有兩種,即懸臂拼裝法和預制節段拼裝法。

[關鍵詞]節段橋梁；工程設計；施工工藝

節段橋梁工程建設項目，無論是在設計工藝方面，還是在施工工藝方面，均存在施工周期短、機械化程度較高、工業化程度大以及生態環境破壞小的特點。在實際施工過程中，擇取無支架施工形式，可以最大程度地降低工程建設對道路交通造成的不良影響。這一顯著優勢，對于我國市政橋梁工程而言，具有非常重大的意義以及應用價值。在市政橋梁施工過程中，對節段橋梁的設計工藝與施工工藝進行有效完善，不僅可以節約大量人力、物力、工程施工成本等資源的投入，還可以提高施工效率與施工質量，在確保工程具有良好結構安全性的基礎上，促使其充分發揮自身的社會服務效益。

一、節段橋梁設計與施工工藝

（一）預制節段拼裝法

該方法具有六方面的優勢：一是在施工過程中，不會對生態環境以及道路交通環境造成較大的不良影響；二是節段橋梁存在尺寸小、重量小的特點，不僅易于運送，還易于組裝拼接，可以有效提高施工效率；三是擇取工廠化預制，便于施工人員掌握節段質量；四是應用該工藝，無論是在施工建設節段還是在工程竣工后，都不用擔心砼會出現徐變、明顯收縮的現象；五是在橋梁體外增設預應力，可以有效避免橋梁出現大尺面斷裂；六是采取幾何形狀建設橋梁節段，可以在很大程度上美化混凝土結構的外觀。不過，現階段我國橋梁建筑工程項目在應用預制節段時仍有一些不足之處。主要體現在以下四個方面：首先，在施工前期，施工單位需要構建預制場，并準備一系列相關工序。例如，架梁機械設備、機械運輸裝置等需要投入大量資金成本。其次，施工人員如果無法準確掌握施工技術，將會導致節段銜接處存留縫隙，極易滲透酸性物質以及空氣水分。長此以往，不僅會破壞建材的質量性能，還會降低預應力鋼筋自身所具備的抗拉強度。再次，施工工序具有較強的復雜性，且施工標準十分嚴格，施工人員難以準確掌握相關操作技術。最后，施工單位難以對施工現場進行合理有效的組織管理。

（二）懸臂拼裝法

該方法的施工工藝主要有四個：一是預先制造、移位以及放置橋梁節段；二是分段運送橋梁節段；三是對橋梁節段進行組裝拼接；四是轉換橋梁體系。現階段我國橋梁節段預制共有兩種廣泛應用的方法，分別為短線臺座法、長線臺座法。長線臺座法共有三方面優點：一是施工人員易于布控橋梁節段幾何形狀，而且其構造非常簡單。在實際施工建設過程中，施工人員可以有效管控施工流程；二是在完成脫模作業后，施工人員無需在貯放地儲存橋梁節段；三是不會出現累積偏差的現象，即使已制塊件存在一定偏差，施工人員也可以利用下個塊件對偏差進行有效調整。除此之外，該方法還支持同時匹配多點預制，可以大幅度提升作業效率，縮短施工周期。短線臺座法主要有四方面優點：一是施工現場范圍較小；二是流水線式施工，施工效率較快；三是符合節段變化情況較為復雜且頻繁倒用模板的建設需求；四是應用特定的澆筑設備以及模板，可以獲取不同超高、堅曲線以及平曲線。總體而言，這種量臺座法具有良好的互補性。

二、節段橋梁設計與施工難點

（一）技術方面

以節段橋梁的結構受力情況為切入點，觀察橋梁的整體制造梁可以發現，節段橋梁的拼接質量并不會對剪切強度造成明顯影響，最大值均不會超過20%。在設計節段橋梁的拼接環節時，我國在混凝土方面制定的標準規范中并沒有具體要求設計方法，由于經驗較少，設計與施工過程中不可避免會存在很多不足之處，有待完善。

（二）預應力鋼束

節段橋梁配束主要有兩個組，分別為懸臂力筋、連續力筋。懸臂力筋普遍應用于工程的上梗肋內、腹板以及頂板。在布設頂板時，鋼束普遍呈現為直線狀，采取直接錨固法將其固定于節段拼接面；鋼束在腹板處多呈現為曲線型，這樣可以有效荷載部分剪力。現階段很多橋梁由于跨度較大，在實際施工過程中只布束鋼板，并沒有對腹腔板給予相應的重視，不僅降低了施工效率，還給工程質量帶來了不良影響。在實施懸臂拼裝作業時，要想有效布置梁體，必須有大量懸臂束支持，而在構設完結構體系后，很多鋼束便喪失了應用價值，造成了嚴重的成本浪費。很多施工單位為了降低成本投入，往往進行臨時性鋼束作業。而體外預應力體系作為有效嘗試，也受到了廣泛應用。不過，為了確保截面較薄，可以利用張拉力對撓度以及預拱度進行合理有效的控制與挑戰，鋼束布置點多為箱內，但是體外預應力結構并沒有良好的極限承載性能，因此還無法在懸臂拼裝過程中充分發揮體外預應力體系的能效。

（三）工廠化制作

工廠化制作面臨的首要問題便是預制工廠的投資回報，節段橋梁的工廠預制設置的投入具有額度大、一次性的特點，需要專業廠家設計并制造相關用具，例如工廠化預制模板、小平車、養護室以及預制場等，要求標準極高的同時，通用性還較差，在后期運用中需要結合實際情況改善模板，如果節段橋梁規模較小，且施工現場相關規劃較少時，很難獲取相應的投資回報。

（四）運送方面

節段橋梁的重量約為40噸，在實際作業過程中，施工單位往往利用大型拖車等用具將其運入施工現場。如果施工現場的規劃條件體現為橋梁與街道平行，運送則非常便捷。不過，現階段我國很多地區的城市路網都存在一定程度的缺失，會消耗大量的資金成本。

三、節段橋梁具體設計與施工工藝

（一）控制施工精度

首先，施工人員要對節段澆筑的幾何尺寸進行嚴格控制。施工過程中，如果需要對橋梁進行逐段澆筑，施工人員必須對各個階段澆筑的幾何尺寸進行精準控制。為了確保模具具有良好的調整精度，施工人員必須結合節段理論尺寸與實際尺寸，設計端模尺寸。而且在實施澆筑作業時，還要調整部分澆筑階段，這樣可以提升作業效率，改善工程循環周期。其次，在設計剪力鍵時，施工人員要結合實際應用途徑擇取適宜的形式，例如多鍵形式、單鍵形式等，再設計其具體幾何參數與形狀。再次，在設計節段長度時，施工人員要結合吊具吊裝能力以及節段實際運輸能力而定。例如，某工程實際施工過程中，安裝地與預制場之間存在較大差距，且只有公共運輸系統按照預期長度值進行設計，必將給為城市交通造成不良影響。因此，施工人員在設計節段長度時，在預期值上進一步縮減，確保長度最大值不超過2.5米，順利完成運輸作業。最后，在設計節段接縫時，施工人員可以選擇兩個接縫法，分別為干接縫及濕接縫。如果橋梁建設過程中應用了體外索，或是季節氣候較溫熱，施工人員可以應用干接縫，但其水密封性較差，會對預應力壓漿質量造成不良影響，降低預應力索性能。

（二）主梁架設

現階段我國節段橋梁主要有兩種預制施工方法：一是逐級架設法；二是平衡懸拼法，該方法以橋墩為中心，向兩側平衡對稱架設，然后連接拼裝后的節段。在實際施工過程中，懸臂結構在固定預應力鋼束時往往擇取張拉設置法，這樣可以提高柱梁結構的整體穩定性與安全性。

（三）預應力索

預應力索主要有兩種設計形式，分別為體外索、體內索。實際應用時，無需將專門的孔道設置于橋梁模板與腹板上，這樣可以在很大程度上提高鋼筋混凝土的澆筑效率。布設體外索，可以降低腹板厚度和橋梁自重，且不會出現孔道堵塞現象。相對比體內索而言，其具有良好的預應力效率。而體內索要想將預應力準確輸送給主梁，需要借助相應的轉向裝置，若極易導致應力集中現象，應架設臨時預應力索。

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[中圖分類號]TU

[文獻標識碼]A

[文章編號]1673- 0046（2016）1- 0155- 02