短線法預制節段拼裝梁在城市高架橋中的應用

安建璋

（同濟大學，上海200092）

通過研究試驗，我國先后在石長線湘江大橋、珠海淇澳大橋、閩江大橋、福建廈門高集海峽大橋、夷陵長江大橋、上海新瀏河大橋、上海滬閔高架二期、廣州地鐵6 號線、蕪湖長江二橋、虎門二橋及鄭州市四環線等工程中也采用了節段預制拼裝技術進行了施工。

根據箱梁節段預制施工方法，預制節段施工工藝主要分為長線法和短線法施工。長線法匹配施工工藝是指以橋梁整跨長度作為預制長度，在預制場內按照梁底線形制作臺座，在臺座上安裝模板并澆筑節段混凝土；澆筑混凝土時采用間隔澆筑法，即先澆筑奇數節段，然后讓澆筑完成的節段端面作為偶數節段的端模。短線法節段預制施工技術是指將橋梁沿縱向分成若干標準節段，按照一定的線形控制技術在預制場內對標準節段進行匹配預制，即將上一節段已完成的節段梁端面作為下一節段梁一端的端模，逐段進行預制的施工工法。

本文以鄭州市四環線工程為背景，對短線法節段預制拼裝技術進行介紹和總結，為節段預制拼裝橋梁的設計和施工提供參考。

1 工程概況

鄭州市四環線及大河路快速化工程由大河路、東四環、南四環及西四環組成閉合環線，是鄭州市主城區與外圍區域的分界線，路線全長約93.030km，途經鄭州市惠濟區、金水區、鄭東新區、經開區、管城區、二七區、中原區、高新區[1]（圖1）。

鄭州四環線新建高架快速路長56.458km，在主線及立交主體橋梁工程處采用節段預制連續箱梁，占橋梁總比例約69%；在變寬、異形及小半徑曲線處橋梁采用支架現澆箱梁，約占橋梁總比例的26%；在橋下不行車的地面跨河輔道橋、與既有小箱梁對孔布置的新建跨河橋梁采用預制小箱梁，約占橋梁總比例的3%。

2 箱梁節段的劃分

圖1 鄭州四環線工程范圍

四環線工程根據高架橋的分布特點，采用節段預制拼裝的橋梁主要分為主線路側、路中分幅典型高架，主線路側、路中分幅寬20.5m 加寬典型橋梁，主線路側、路中分幅寬26m 加寬典型橋梁。預制節段的劃分，綜合考慮橋梁跨徑的大小、橋梁的斷面形式、架橋機的吊裝能力及節段預制工藝、沿線的運輸條件及施工工期等因素確定[2]。

四環線橋梁的預制節段長度為1.8～2.9m；預制節段之間采用密齒型剪力鍵+環氧樹脂接縫連接。梁高為2.2m～2.6m，跨中斷面頂板厚0.23m～0.25m、腹板厚度0.38m～0.457m 及底板厚度為0.25m～0.27m，節段吊重約38t～73t。

3 剪力鍵的設計

剪力鍵的設置，對于保障節段間剪力的傳遞、方便施工定位及節段匹配具有重要作用。根據設置的位置，剪力鍵主要分為頂板剪力鍵、底板剪力鍵、腹板剪力鍵及加腋區剪力鍵；其中頂板剪力鍵、底板剪力鍵及加腋區剪力鍵主要用于節段拼裝時的對接定位，腹板剪力鍵主要承受并傳遞接縫截面處的剪力。

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剪力鍵的尺寸應滿足以下要求[3]：

3.1 剪力鍵在腹板高度方向的布置范圍及寬度方向的橫向寬度均不應小于相應方向的3/4。

3.2 剪力鍵的截面形狀應采用梯形（傾角接近45°）或者圓角梯形的截面型式；剪力鍵的鍵高至少應大于混凝土最大集料粒徑的2 倍，且不小于35mm；鍵高與鍵寬的比例取為1：2。

以上條件，可用圖2 來表達。

圖2 剪力鍵尺寸示意圖

4 箱梁節段預制

箱梁節段采用短線法在預制場地內預制，塊件采用連續澆注，即一次澆注相鄰塊件，已澆好的塊件作為相鄰澆注塊件的端模。箱梁的平、豎曲線采用高精度的折線擬合而成，通過不同長度的梁段上下緣長度形成豎曲線，通過不同的左右長度形成平曲線，梁段預制過程中保持一個端面為正交面。

梁段接縫采用環氧樹脂+密覆式剪力鍵齒，且在預制時，梁段接縫間必須滿涂隔離劑，以利于節段脫離。混凝土澆筑完畢后，應采取可靠措施及時予以保溫保濕養護，以確保質量；預制節段保濕養護不小于15 天，冬季施工時采取保溫保濕、防風等措施以保證混凝土澆注質量。

節段箱梁預制及堆放過程中應設置好臨時支撐措施防止箱梁傾覆。拆模時混凝土強度應不小于設計值的70%，吊裝時強度應不小于設計值的90%；節段梁在存放、吊裝或搬移過程中應防止扭曲或其它不應有的變形，并保持梁體穩定；吊裝運輸時應特別注意保護剪力鍵避免受損；節段梁在場內的存放時間不宜小于30 天，且不宜超過兩層堆放。兩層存放時應在底層梁頂面設置分配梁，并保證荷載作用位置在下層梁腹板的正上方。

圖3 節段箱梁預制及存放

5 箱梁節段拼裝施工

節段預制拼裝箱梁一般采用的施工工法有逐孔架設法、懸臂平衡架設法、推頂架設法、支架架設法等，鄭州四環線采用懸臂拼裝施工。

箱梁節段的匹配面采用環氧樹脂膠作為粘結劑，在涂膠前應除去接縫面油污等雜質，保證接縫面混凝土平整無疏松，并清除干凈表層附著的水泥漿，確保接縫表面干燥；梁段接縫面上的環氧樹脂膠應涂抹均勻，厚度控制在2～3mm，擠壓后的膠體厚度應控制在0.5～1mm，以保證有多余的環氧樹脂膠從接縫中擠出，避免出現缺膠現象；擠出的多余膠體應及時清除干凈，刮涂過程中應盡量減少對混凝土表面的污染。

箱梁節段在膠拼前，需進行試拼裝，以確保相鄰兩梁段拼接面的標高、傾斜度保持一致，減少涂膠后的梁段位置調節時間。試拼裝時，調整待拼節段標高，使梁段拼接面靠攏，保證梁段拼接面完全匹配；試拼完成后，為方便膠拼，將預制梁段移開0.4～0.5mm，除在縱向進行平移外，梁段的高程和傾斜度都不應再進行調整。

箱梁節段施工時臨時預應力采用精軋螺紋鋼筋予以施加，并確保施工任何階段主梁接縫處不小于0.3MPa 的壓力；懸臂兩端應對稱同時懸臂施工，不平衡荷載不應大于將安裝的預制梁段重量的1/2，懸拼施工時可在橋墩兩側搭設墩旁支架以抵抗懸拼過程中的不平衡彎矩。

圖4 懸臂平衡架設工法示意圖

6 線形控制

短線法預制施工對測量精度要求高，橋梁拼裝施工完成后，為達到設計要求的平、縱線形，需對橋梁的預制線形進行控制。影響橋梁預制線形的主要因素有預制模板的剛度、相鄰梁段的匹配精度以及測量精度[4]。采用短線法預制的節段梁模板系統應具有足夠的剛度，確保在節段澆筑時模板不產生撓曲變形。相鄰梁段的匹配定位，主要通過預埋在箱梁節段頂板上的控制點完成，其中兩相鄰節段中心線處的控制點控制梁段平面位置，腹板上方的測點控制梁段的高程。預制過程中，應根據實際預制線形的誤差，采用專業幾何控制軟件修正匹配梁段的位置，并在多次澆筑過程中逐步糾正，以消除制造誤差。

由于箱梁在節段預制過程中存在誤差，且橋梁0#塊安裝的定位精度及環氧涂層的厚度均會影響到懸拼過程中橋梁的線形，因此在節段梁的拼裝過程中，應確保匹配面的環氧樹脂涂層厚度均勻，并通過在節段間墊入環氧樹脂片、調整臨時預應力的張拉力等方式，對懸拼過程中的橋梁線形進行控制調整。

7 結論

節段預制拼裝橋梁技術具有施工質量好、速度快、工期短、施工機械化程度高等優點，對城市現有交通及周邊社區環境影響小，符合現代橋梁工廠化、大型化、機械化、標準化的發展趨勢，在城市高架橋梁中具有良好的推廣應用價值。

本文以鄭州四環線工程為背景，對橋梁短線法節段預制拼裝技術進行了介紹和總結，可為今后類似橋梁建設提供借鑒和參考。