基于預制膠接拼裝法的高速鐵路連續梁施工技術與傳統施工技術對比

周大勇

中鐵十八局集團有限公司，天津 300222

連續梁橋施工多采用懸臂澆筑法和滿堂支架法。懸臂澆筑法施工具有不受場地制約、可跨河跨路、施工時間較短等優點，但也存在收縮徐變導致的梁體線形問題和前期施工質量差異影響后期質量問題。滿堂支架法則有支架模板消耗量大、地基承載力要求高、高墩橋梁應用受限等問題。

為克服連續梁橋施工方法的不足，學者們提出了預制膠接拼裝法。文獻［1］結合工程案例論證了采用預制膠接拼裝法可有效應對橋梁各種建設條件，加快建設速度，有效節約資源且保護周圍環境。文獻［2］介紹了無測量塔的短線法預制膠接拼裝橋梁施工技術，并對比分析了有測量塔與無測量塔兩種方法的優缺點。文獻［3］結合已建和在建工程，系統介紹了短線匹配法節段預制拼裝體外預應力混凝土橋梁的關鍵施工技術。文獻［4］對預制膠接拼裝連續梁的結構設計、節段拼裝工藝、結構檢算等進行了分析，提出了預應力混凝土節段預制拼裝連續梁結構構造措施、結構檢算技術標準、拼裝工藝要求等。文獻［5］以實際工程為例闡述了橋梁梁段預制技術，并從設計參數、溫度、應力以及變形四個方面給出了橋梁預制膠接拼裝法施工的控制措施。國內學者對預制膠接拼裝連續梁的結構設計、拼裝工藝、施工控制措施等有深入的研究，但對高速鐵路預制膠接拼裝連續梁的線形變化研究較少。本文結合工程實際采用數值模擬與現場實測的方法，對比分析采用預制膠接拼裝與懸臂澆筑兩種施工方法的高速鐵路連續梁的線形差異，為類似工程提供參考。

1 工程概況

鄭阜高速鐵路周淮特大橋跨新運河3×（40+56+40）m連續梁和跨X109縣道（40+56+40）m連續梁分別采用預制膠接拼裝法與懸臂澆筑法施工。跨新運河連續梁與跨X109縣道連續梁（圖1）梁體均為單箱、單室、變截面結構，梁頂寬12.6 m，梁底寬6.7 m，梁段高度從4.3 m漸變為3.05 m。跨新運河連續梁梁段長度從4.0 m到4.5 m不等，跨X109縣道連續梁懸臂澆筑梁段長度從3.5 m到4.0 m不等，合龍段長度2.0 m。

圖1 連續梁構造示意

2 兩種施工方法對比

2.1 施工流程對比

懸臂澆筑法施工連續梁的流程：①下部結構施工完成后，首先安裝永久支座，設置臨時支座，搭設臨時支架，并對支架進行預壓，然后施工0號梁段；②在0號梁段上進行掛籃安裝和預壓；③利用掛籃對稱懸臂灌注其他梁段；④按照先邊跨后中跨的順序施工合龍段。

預制膠接拼裝法施工連續梁的流程：①將橋梁上部結構分解成小梁段，在預制場內預制；②分段運輸、吊裝，梁段間接縫面設置剪力鍵及涂抹無溶劑型雙組分觸變性橋梁專用環氧黏結劑，通過整體施加預應力形成T構；③施工合龍段，整體施加預應力形成連續梁。

2.2 機械化程度、混凝土質量、施工速度對比

懸臂澆筑法施工連續梁時模板調整、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工序均為人工操作，機械化程度相對較低；各工序需高空作業，混凝土質量不易控制，外觀容易出現蜂窩麻面等質量問題；施工時掛籃在每個梁段均需安裝定位，并須不停地計算調整，增加了連續梁線形的控制難度；上部梁段施工須下部結構完成后方可進行。跨X109縣道連續梁的施工速度為1聯∕4月。

預制膠接拼裝法施工時連續梁的梁段為工廠化預制，梁段拼裝采用造橋機進行，機械化程度高；各工序均在預制場內作業且利用高頻附著式振動器振搗混凝土，混凝土質量便于把控，梁段的混凝土外觀質量好；連續梁梁段可提前預制，養護期長，減少了混凝土收縮徐變對結構的不利影響，從而有利于控制連續梁合龍線形。連續梁梁段預制與橋梁下部結構施工可同時作業。跨新運河連續梁的施工速度為1聯∕月。

3 現場監測與數值模擬

3.1 現場監測

現場監測布設二等水準網，測點分別布置在跨新運河連續梁與跨X109縣道連續梁的6—6"梁段頂板上。終張拉前后各觀測1次，然后第1 d、第3 d、第5 d各觀測1次；1~3月內觀測頻率1次∕周，3個月后觀測頻率改為1次∕月。因0號梁段不發生豎向位移，故以0號梁段的測點作為計算的水準原點。計算梁體累計豎向位移及徐變撓度時需分別消除連續梁下部結構沉降及張拉產生的梁體彈性變形所造成的影響。

3.2 數值模擬

采用有限元軟件MIDAS∕Civil建立連續梁的計算模型（圖2），對比兩種施工方法對連續梁線形的影響。

圖2 計算模型

模型中混凝土材料定義為C55混凝土，彈性模量36 GPa，重度26 kN∕m3。系統溫度取20℃，預應力管道摩阻系數取0.55，每米管道對其設計位置的偏差系數預制膠接拼裝法取0.001 5，懸臂澆筑法取0.002［6］。二期恒載換算成荷載施加于模型，其值為185.35 kN，作用于激活狀態單元上的掛籃加載彎矩為300 kN·m。

3.3 結果與分析

經過現場實測，兩種施工方法連續梁合龍2年后各梁段因徐變產生的豎向撓度對比見表1。可以看出：與懸臂澆筑法相比，預制膠接拼裝法施工的連續梁各梁段因徐變產生的豎向撓度更小，可以提高無砟軌道的平順性，減少了高速鐵路運營期維護工作量。

表1 兩種施工方法梁段豎向撓度對比 mm

經過數值模擬，連續梁合龍2年后累計豎向（z向）位移最大值預制膠接拼裝法、懸臂澆筑法分別為10.48、15.86 mm，均在6號梁段。采用預制膠接拼裝法施工累計豎向位移最大值明顯小于采用懸臂澆筑法施工。

連續梁合龍2年后累計豎向位移模擬計算值、實測值及其差值分別見圖3、表2。可以看出，與懸臂澆筑法施工相比，預制膠接拼裝法施工的連續梁各梁段累計豎向位移模擬計算值與實測值的差值更小，說明采用預制膠接拼裝法施工可更準確地預測和控制橋梁線形。

圖3 梁段累計豎向位移模擬計算值與實測值的差值對比

表2 連續梁合龍2年后各梁段累計豎向位移模擬計算值與實測值對比 mm

4 結語

1）采用預制膠接拼裝法施工時由于連續梁的梁段養護時間長，減少了混凝土徐變及預應力損失，因此連續梁合龍后因徐變產生的梁體豎向撓度小。

2）采用預制膠接拼裝法施工連續梁的累計豎向位移最大值明顯小于采用懸臂澆筑法施工。

3）連續梁合龍2年后各梁段累計豎向位移的模擬計算值與實測值差值較小，說明采用預制膠接拼裝法施工可更準確地預測和控制橋梁線形。