基于實際工程的預制倒T蓋梁應用技術研究

中圖分類號 U443.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0053-03

0 引言

隨著城市的快速發展和城市化進程的快速推進，交通運輸壓力和交通擁堵問題日益嚴峻，城市的不斷發展也對橋梁的建造方式提出了新的需求。傳統的現澆施工方式主要存在以下弊端：（1）搭設支架，施工風險大；（2）搭設支架，干擾交通；（3）現澆施工，效率低，建造周期長；（4）需要大量人工；（5）聲光塵泥污染能耗高。

在當今社會大背景下，實施預制裝配化不僅是交通強國戰略的需要，也是完成2030年前碳達峰目標的要求，實施更充分更全面的預制裝配化正當時。

然而，橋梁預制裝配施工技術在帶來高效與便捷的同時，也伴隨著其特有的挑戰與難題。特別是當預制構件的重量偏大時，不僅會顯著提升運輸與吊裝的作業難度與復雜性，增加施工的風險與成本，還可能對沿途的道路、橋梁等基礎設施造成潛在的損傷或破壞[2]。因此，如何合理控制預制構件的重量，避免其過重帶來的不利影響，成為橋梁建設中亟須解決的關鍵問題。構件輕量化有三個方向：（1）優化蓋梁截面，從而減輕自重；（2）采用預制薄殼蓋梁；（3）采用分段拼裝預制蓋梁，從而減輕運輸構件自重。因此制約預制蓋梁運用的因素，無外乎就是預制蓋梁的自重[3]。

因此，實際工程中要設計一種既可以很好地解決運輸構件自重的問題，又施工簡便、對橋下影響較小的預制蓋梁型式。分層式預制蓋梁技術可以帶動集成技術、材料、工藝、設備和管理等全產業鏈、全過程、多方面的系統性創新。該技術推廣應用帶來的綜合效益綜合體現在設計、質量、工期、效益、環保節能、管理等方面。該文基于實際工程應用，在現有現澆蓋梁的基礎上進行改進，研究一種新型預制分層蓋梁，并通過數值模擬分析其受力性能，為后續預制分層蓋梁的應用提供參考。

1 設計理念

該項目為省市某城市高速工程，由于高速線路規劃，橋梁需要橫跨多條城市道路，采用傳統的現澆蓋梁需要臨時搭設支架，對交通有較大的影響，已不能滿足通行的需要。所以，設計一改目前研究較為普遍的預制薄殼蓋梁和分段拼裝預制蓋梁，該文研究的預制倒T蓋梁既可以滿足預制構件輕型化要求，又可以滿足施工簡便，不設臨時支撐，對橋下基本無影響的要求。通過對構件進行標準化的設計，將預制蓋梁進行構件的合理分層拆分，最大程度實現標準化設計生產，有利于大規模標準構件的生產建造，也有利于預制蓋梁的推廣和大規模應用[4]。

2 設計內容

2.1 預制倒T蓋梁的構造設計

該文通過對以往傳統采用現澆形式的蓋梁進行研究，結合國內外在預制蓋梁方面的既有研究和應用成果、相關規范、設計理論、圖紙等資料，進行分析和總結初步擬定其構造尺寸。再通過后續的分層界面連接設計、預應力設計、鋼筋設計梁柱連接設計、預制工藝、施工拼裝工藝研究以及受力進行修正，最終形成滿足各部分要求的分層式蓋梁構造設計。預制倒T蓋梁的構造尺寸如圖1所示。

如上圖所示，該項目采用的預制倒T蓋梁分為上下兩層，采用橫向的分層方式。下層蓋梁采用預制的施工工藝，上層采用現澆。相較于傳統的現澆蓋梁，這種分層式預制倒T蓋梁在施工時，底層蓋梁作為主要的受力對象，承擔了大部分結構荷載，同時，在澆筑上層蓋梁時，其可以作為澆筑的下層底座，節省了上層蓋梁的澆筑支架等費用[5]。

2.2 預制倒T蓋梁的連接設計

根據不同構造形式的蓋梁（上部橋跨及橋梁寬度不同的蓋梁），以單個裝配式預制構件限載150t要求進行控制，對蓋梁分層界面位置以及分層道數進行設計研究，同時對分層間的鋼筋連接設計以及界面處理進行研究。

對分層式蓋梁與墩柱之間的連接進行設計研究，其連接設計需重點對分層式蓋梁下連接部件的選型（承插式、灌漿套筒式、插槽式），布設的平面及立面位置以及連接部件的安裝精度等方面進行研究。

該項目蓋梁與立柱連接采用套筒灌漿的方式，預制下層蓋梁時預埋波紋管和內層鋼筋，在墩柱現澆時，應該預埋墩柱的連接鋼筋、箍筋和灌漿裝置，并架設擋漿模板。立柱現澆完成后，施工連接套筒并進行金屬波紋管灌漿、壓漿，連接設計如圖2所示。

2.3 預制倒T蓋梁的預應力設計

根據不同構造形式的蓋梁，結合蓋梁分層界面位置以及分層道數，進行預應力設計研究，預應力設計研究需滿足在分層預制部件上澆筑現澆混凝土濕重荷載以及分層式蓋梁整體成型后承受自身以及上部傳遞而來的荷載兩方面的受力要求，鋼束立面布置如圖3所示。

2.4預制倒T蓋梁的受力性能研究

該文基于項目的實際應用，采用MidasCivil對預制倒T蓋梁進行數值模擬分析，對其整體受力性能進行研究。

構造：該項目預制倒T蓋梁尺寸：長度為 1 6 . 6 m 立柱尺寸為 1 . 4 m× 1 . 4 m ，承臺尺寸為 3 m× 3 m ，樁基直徑為 1 . 8 m ，橋墩變截面長度為 2 . 5 m ，柱間距為 9 . 5 m 。

材料：蓋梁采用C50混凝土，橋墩墩柱采用C40混凝土，承臺及樁基采用C30混凝土。

荷載：模型所考慮的荷載包括蓋梁及橋墩自重、上部恒載、預應力、二期恒載、溫度荷載、現澆濕重、支座沉降。

邊界條件：蓋梁與墩柱采用彈性連接的固定連接，樁基底部固結。

施工階段：該項目施工階段包括下部承臺及橋墩樁基施工、預制倒T蓋梁底層安裝、上層蓋梁現澆、鋼束張拉、吊梁、二期施工、運營通車。

計算結果采用基本組合，預制倒T蓋梁的彎矩分布和普通蓋梁類似，均為由懸臂端逐漸增加，在墩梁結合部負彎矩達到最大。沿著蓋梁跨中方向，彎矩不斷減小，并逐漸變成正值，由于施加了預應力，蓋梁的跨中正應力很小。預制倒T蓋梁的軸力分布為懸臂端較小，跨中段軸力最大，沿著跨中長度方向大致相同，變化較小。剪力分布為沿著懸臂自由端剪力逐漸增大，墩梁結合部位剪力最大，和普通蓋梁剪力分布大致相同。預制倒T的位移也較小，沿著Z方向的位移只有 3 m m ，滿足規范要求。

根據以上計算結果，對預制倒T蓋梁進行配筋設計，設置骨架鋼筋和加強鋼筋，均能滿足規范要求。

2.5預制倒T蓋梁的施工流程

預制倒T蓋梁的施工與傳統蓋梁有所不同，由于下層蓋梁為預制結構，無須搭設支架現澆，只需使用機器吊裝。在施工現澆上層蓋梁時，下層預制蓋梁可以充當下部支撐，用以作業，同樣不需要搭設支架支撐，為橋下節省了凈空高度。具體施工流程為：

步驟一：預制構件的預拼裝及承臺頂涂漿。

（1）現場澆筑樁基、承臺（承臺施工時注意預埋墩柱），連接鋼筋、箍筋和灌漿裝置等。

（2）交接面涂漿前復測拼接面坐標、標高和平整度，并進行預制構件的預拼裝。

（3）在承臺頂設置擋漿模板，在承臺頂涂抹連接砂漿。

步驟二：安裝預制立柱與預制分層蓋梁、施工灌漿連接套筒及金屬波紋管灌漿。

（1）承臺與立柱，蓋梁與立柱為匹配施工

（2）將現澆承臺頂預留鋼筋對準立柱底灌漿連接套筒孔道插入。（3）立柱就位，設置臨時支撐裝置防止立柱錯動及傾覆。

（4）復測立柱蓋梁拼接面坐標、標高和平整度，在立柱頂涂抹連接砂漿。

（5）將立柱頂鋼筋對準蓋梁底金屬波紋管孔道插入。

（6）立柱和蓋梁內均預先置入了灌漿裝置。

（7）分別向立柱底灌漿連接套筒和蓋梁底金屬波紋管的入漿口，壓入相應灌漿材料，出槳口出槳，依次完成全部灌漿連接套筒和金屬波紋管的灌漿（拼接面清理拼接縫測量 鋪設擋漿模板 調節墊塊找平 預拼蓋梁、調節蓋梁空間坐標 拼接縫表面充分濕潤 鋪設砂漿墊層 蓋梁吊裝就位 錨固金屬波紋管灌漿連接）。

（8）在承臺與立柱接縫處澆筑環氧砂漿密封，完成整個預制拼裝施工。

步驟三：施工分層蓋梁現澆部分。

（1）待預制立柱與承臺及預制蓋梁拼裝完成后，澆筑分層蓋梁現澆部分。

（2）待蓋梁混凝土達到齡期及強度后張拉蓋梁第一批預應力。

（3）上部T梁安裝完畢，張拉蓋梁第二批預應力。

（4）下部結構施工完成。

3 對比分析

通過以上的分析，對傳統現澆蓋梁和新型預制倒T蓋梁進行綜合對比，對比結果如表1所示。

4結語

該文在實際工程案例的基礎上，對傳統現澆蓋梁目前存在的問題進行了分析和討論，并根據現場實際情況提出了一種新型預制倒T蓋梁的設計思路，從其構造尺寸、連接設計、預應力設計、受力性能分析、施工流程展開了細致的分析，總結其優勢和工程可行性。作為一種新型的預制結構，其相對于傳統現澆蓋梁有著更廣闊的前景，從工程質量、生產效率、經濟效益和節能環保等方面來看，新型預制倒T蓋梁可以做到在成本基本可控的前提下，充分保證了施工質量、生產效率以及環保功能，能夠對目前國內的新型蓋梁設計提供全新的思路。

參考文獻

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[5]顧濤，劉全孟.大懸臂倒T蓋梁設計方案及經濟性分析[J].鐵路工程造價管理，2016（2）：28-31.