預制節段拼裝PC連續剛構橋無支座體系設計要點研究

王維康

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安 710065）

在使用節段預制拼裝無支座體系施工技術的過程中，施工單位需要沿著梁體縱向將橋面劃分成多個節段，并在工廠或者是預制件場將節段預制好以后，運送到施工地點，使用專業的安裝設備將其運送在指定安裝位置，實施預應力拼裝施工，從而使所有的節段連接成為一個統一體，使結構的強度達到設計標準。節段預制拼裝無支座體系技術主要包括頂推拼裝、對稱懸拼和逐跨拼裝等。根據實際的施工需求，在不同規模和不同橋梁結構施工中需使用不同的節段預制拼裝無支座技術。預制場使用節段預制拼裝施工技術施工時，往往需要投入大量的成本，而吊裝技術和預制技術非常煩瑣，對節段預制的連接技術、安裝定位和線形控制要求非常嚴格，因此需要使用配套設備完成無支座拼裝架設作業。對此，采取現場澆筑的施工辦法，能夠顯著提升節段預制拼裝技術的經濟性和耐久性。

1 項目概況

項目位于市中心，作為重點交通要道。全線長40 km，為雙向六車道，設計時速為100 km。該線每日的交通量為130 663 pcu，其服務水平為五級，由于某幾段的線路目前已經達到了嚴重擁堵的狀態，且線路兩側的城市化發展比較快速，因此在其線路附近，面臨著開發快、密集化規劃、相關重要設施以及城市水源地保護等問題，使得重新擬址重建或者平面擴建困難重重。

經過業主研究，最終選擇原址擴建的施工方案。項目擴建完成后，將實現進一步健全國家高速公路網，實現該市公路網的結構的目標，解決了城市交通擁堵的問題，從而使市圈發展的速度變得更快，促進了一體化進程的同時推進了該市的發展戰略，可實現改善產業基地間可達性的作用，從而積極發揮出聯動效應。

2 工程特點

大懸臂箱梁作為節段拼裝箱梁上部斷面的主要結構，可以使其擁有完美的外觀。采取工廠標準化施工的辦法完成箱梁節段施工，能夠在確保整個工程施工質量的同時，使整個工程的施工效率實現快速提升。

在運輸箱梁時，由于其重量比較輕、尺寸較小，因此適合采取遠距離運輸的方式。在變寬段橋梁和曲線橋梁中，節段預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，可以為后期的養護工作帶來巨大便利。

3 節段拼裝箱梁特點

大懸臂箱梁截面的外觀非常完美，線條比較流暢，且橋墩的主要結構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。箱梁的節段非常多，導致拼裝施工的難度也隨之增加，然而現場澆筑的施工量卻少之又少。因此，在預制箱梁的過程中，需要擁有寬闊的預制場地來使整個箱梁預制過程得以順利地開展。由于節段梁不需要占據較大的空間，因此節段梁在沿線的小型場地中保存即可。通常情況下，每一個節段的重量大約為100 t，可以使用汽車就能夠將其運送到指定的位置。

4 預制節段拼裝PC連續剛構橋無座體系設計

4.1 主體橋梁設計原則

在橋梁工程施工的過程中，應遵循“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 設計結構體系的原則

（1）控制工程總造價成本，最好選擇養護方便的結構體系。

（2）注重提升結構體系施工的便利性。

（3）將施工縫數量控制在最小的范圍內，使行車變得更加舒適、安全。

（4）為了控制后期橋梁工程的運營成本，嚴控支座的數量。

總而言之，施工單位要確保施工便利和受力均勻，其設計體系最好選擇剛構體系，使結構受力更加均勻，最大限度地發揮施工材料的使用性能，實現對整個工程造價的科學管控。

4.1.2 采用無支座體系設計

采用無支座體系設計，可以在節段預制拼裝PC連續梁上采用大懸臂箱梁，其特點在于外形美觀。另外，其還可以在現場以外的工廠對箱梁節段進行加工，保證現場施工中不會涉及過大的工作，且施工質量有保障、高效環保。

另外，在后期養護中，無支座體系設計簡單方便，省去了更換支座的工作，節約了橋梁的維護費用與保養費用。

4.1.3 關注預制裝配比

施工單位要重點關注預制裝配比，以實現環保與橋梁暢通的目的。由于地面原有的設備會給立體層橋梁施工造成嚴重的影響，且增加了施工的難度。因此，施工單位需要將預制裝配比放在核心位置重點關注，從而使整個工程項目在合同規定的時間范圍之內交工。

不僅如此，施工單位要對高空作業和現場作業實施科學管控，以全面落實安全施工的理念。對此，使用輕量化的設計理念，可以科學合理地設計預制構件，有效降低了施工風險、構件吊裝難度和運輸成本。而對于城市化程度非常高的位置，則需要合理設計橋梁景觀，以確保其美觀、大方，不斷提高橋梁兩側的通透性，對此，大跨徑是立體層橋梁設計的最佳選擇方案。

4.1.4 注重橋梁工程的美觀性

（1）在設計橋梁上部結構時，重視細節，優化設計方案，使得橋梁上部結構變得更加美觀。

（2）景觀設計與橋梁下部構造實現完美呼應，最大限度發揮視覺美感的作用。

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

（4）部分特殊的施工區域，依據四周的規劃方案和文化氛圍對其實施標志性景觀設計，從而使橋梁的整體效果達到最佳的狀態。

4.1.5 著重后期的維護運營成本投入

橋梁工程施工不僅要高度重視建設期成本投入，還要重點關注后期的維護運營成本投入。在設計橋梁工程時，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展規劃需求。本橋梁工程施工區域的路網非常發達、建筑物比較多，且橋梁結構設計與材料運輸、道路暢通有著緊密的聯系。因此，施工單位需要重視整個橋梁工程施工的可行性：

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

（2）在橋梁上部結構、下部結構、蓋梁和橋墩等施工時，積極地使用預制裝配化技術，確保整個工程的施工質量和施工進度滿足工程的施工設計要求。

隨著科學技術水平的不斷發展和進步，橋梁工程的施工要求也隨之發生改變。因此，需要積極探索新型的施工方法和預制加工技術，從而快速地提升橋梁結構的質量和使用性能，以更好地在降低橋梁工程施工對既有交通造成的不良影響的同時，科學地管控橋梁工程的后期維護成本，從而將橋梁工程的綜合建設成本控制在最小的范圍之內。

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，可以縮減橋梁工程建設的施工成本投入，從而提高橋梁工程的施工安全系數。對此，在確保橋梁工程整體施工質量滿足設計標準的背景下，施工單位要優化升級橋梁工程的施工方法、設計理念和規劃方案，采取工廠加工制作的方式來批量生產所有的預制件，并使用專業運輸車將其運送到指定位置，確保橋梁工程按期交工。

另外，在使用預制件完成橋梁無支座體系工程建設任務后，施工單位提升了構件的生產效率和生產質量，不僅使施工現場作業人員越來越少，簡化了現場施工組織結構，而且解決了橋梁工程施工現場四周的環境污染、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達到的標準，如施工結束以后，橋梁工程的線形和內力應達到怎樣的程度等。對此，如果使用整體法施工，則整個施工過程需要確保一次性落架完成；如果使用分段法施工，橋梁工程結構的實際施工狀態與設計狀態之間會有存在一定誤差[2]。

通常情況下，橋梁工程施工的最佳方法為整體法，整體法主要包括設計狀態和實際施工狀態這兩種狀態。分段施工法與整體施工法之間存在著很大區別，主要體現在分段施工完成以后，實際的施工狀態與設計的施工狀態不完全一致。因此，施工單位需要采取有效的措施來積極調整實際施工狀態，以確保結構性能達到最理想的狀態。同時，在調整施工狀態的過程中，施工單位需要做到調整前后有明顯變化，使調整后的狀態與設計狀態更加接近，以更好地保證整個工程施工可以取得最佳效果。

在使用分段施工法的過程中，需要經歷設計狀態、實際施工狀態和調整后狀態等幾個過程。因此，施工單位需要通過不斷調整來確保其可獲得最理想的成效。大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的施工過程是循環往復的，對此需積極采取有效的措施來科學調整施工過程，以確保最終的施工效果與設計效果保持高度一致。

對于橋梁工程而言，不論采用哪種施工方法，其核心都是識別、分析和整合施工偏差，從而使其橋梁工程結構達到最理想的狀態。

5 結語

綜上所述，目前拼裝PC連續剛構技術已經趨于成熟，且相關理論日益完善。這是因為其具有快速施工、精確控制、占地面積小的特點，可以在預制施工時便已在工廠中完成了整套預制工作，同時具有一定的規模性，且安全、環保、科學、經濟，值得大范圍推廣。橋梁工程在使用該技術后，社會效益和經濟效益都得到了大幅度提升，因此該技術被廣泛應用于跨海、跨河、跨江等橋梁工程施工中，并取得了良好的效果。經過大量的研究證實，在距離較長以及規模較大的交通橋梁上采用預制節段拼裝PC連續剛構橋無座設計體系具有較高的效率，且安全可靠，可以為相關施工領域提供相應的參考借鑒。