隨著體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋腐蝕等問題的出現(xiàn)，裝配式施工方法在國(guó)內(nèi)越來(lái)越火，還不趕緊來(lái)學(xué)學(xué)？

一裝配式墩臺(tái)施工

裝配式墩臺(tái)是將高大的墩臺(tái)沿垂直方向、按一定模數(shù)、水平分成 若干構(gòu)件，在橋址周圍的預(yù)制場(chǎng)地上進(jìn)行澆筑，通過(guò)車船運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，起吊拼裝。

裝配式墩臺(tái)的主要特點(diǎn)是：可以在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件，受周圍外界干擾少，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)運(yùn)輸、起重機(jī)械設(shè)備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構(gòu)件，如承臺(tái)、柱、蓋梁(墩 帽)等，在工廠或現(xiàn)場(chǎng)集中預(yù)制，再運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)裝配成橋墩。其施工工序主要為預(yù)制構(gòu)件、安裝連接與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關(guān)鍵工序，既要牢固、安全，又要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于施工。

常用的拼裝接頭有以下幾種：

（1）采用有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造

有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造往往配合砂漿墊層或環(huán)氧膠接縫構(gòu)造實(shí)現(xiàn)節(jié)段預(yù)制橋墩的建造，方案中的預(yù)應(yīng)力筋可采用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強(qiáng)鋼筋。該構(gòu)造特點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力筋通過(guò)接縫，實(shí)際工程應(yīng)用較多，設(shè)計(jì)理論和計(jì)算分析以及施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)成熟。不足是墩身造價(jià)相對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩要高許多，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工需對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉、灌漿等操作，施工工藝復(fù)雜，施工時(shí)間較長(zhǎng)。

（2）灌漿套筒連接

預(yù)制墩身節(jié)段通過(guò)灌漿連接套筒連接伸出的鋼筋，墩身與蓋梁或承臺(tái)之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造。構(gòu)造特點(diǎn)是施工精度要求較高，現(xiàn)場(chǎng)施工所需時(shí)間短，同時(shí)也不需要張拉預(yù)應(yīng)力筋，現(xiàn)場(chǎng)工作量顯著減小，其正常使用條件下的力學(xué)性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似，因此具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。從國(guó)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，低地震危險(xiǎn)區(qū)已開始廣泛應(yīng)用，高地震危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)用和科學(xué)研究還在進(jìn)行中。

 

（3）灌漿金屬波紋管連接

該連接構(gòu)造常用于墩身與承臺(tái)或墩身與蓋梁的連接，預(yù)制墩身通過(guò)預(yù)埋于蓋梁或承臺(tái)內(nèi)的灌漿金屬波紋管連接墩身內(nèi)伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺(tái)之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造，見圖5所示。該構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，但需要滿足縱筋足夠的錨固長(zhǎng)度，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似。目前國(guó)外已有少數(shù)橋梁使用這種連接構(gòu)造進(jìn)行施工，高地震危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)應(yīng)用較少，其抗震性能如何目前仍在研究中。

（4）插槽式連接

插槽式連接構(gòu)造如圖6所示，已在一些橋梁工程中得到應(yīng)用，主要用于墩身與蓋梁、樁與承臺(tái)處的連接，與灌漿套筒、金屬波紋管等相比，優(yōu)點(diǎn)是所需施工公差可以大一些，現(xiàn)場(chǎng)需要澆筑一定的混凝土。

 

（5）鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫

預(yù)制拼裝橋墩預(yù)先伸出一定數(shù)量的鋼筋以便與相鄰構(gòu)件預(yù)留鋼筋搭接，需設(shè)臨時(shí)支撐，鋼筋連接部位需通過(guò)后澆混凝土（濕接縫）方式連接，這也是目前國(guó)內(nèi)較多采用的節(jié)段拼裝橋墩的設(shè)計(jì)思路。采用該構(gòu)造建造橋墩，力學(xué)性能往往與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似，但濕接縫的存在會(huì)增加施工時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)鋼筋搭接、澆筑的作業(yè)量，從快速施工角度考慮，該方案存在一定不足。

（6）承插式連接

承插式接縫連接構(gòu)造是將預(yù)制墩身插入基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)的預(yù)留孔內(nèi)，插入長(zhǎng)度一般為墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部鋪設(shè)一定厚度的砂漿，周圍用半干硬性混凝土填充。優(yōu)點(diǎn)是施工工序簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量少；不足是接縫處的力學(xué)行為如何，特別是抗震性能如何，尚需進(jìn)一步研究。國(guó)內(nèi)北京積水潭橋采用該連接構(gòu)造建造，美國(guó)一些橋梁也采用該連接構(gòu)造進(jìn)行建造。如圖所示。

 

預(yù)制拼裝立柱的抗震性能

預(yù)制立柱的抗震性能是阻礙全預(yù)制拼裝技術(shù)在高地震危險(xiǎn)區(qū)域橋梁中應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)難題，為了實(shí)現(xiàn)全預(yù)制拼裝技術(shù)的全面推廣應(yīng)用，必須對(duì)預(yù)制拼裝立柱的抗震性能展開深入的研究。以典型實(shí)際工程橋墩構(gòu)造為原型，選取套筒（Coupler）、波紋管（Duct）和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋三種預(yù)制拼裝連接方式，進(jìn)行了矩形實(shí)心節(jié)段預(yù)制立柱的低周反復(fù)水平加載縮尺試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)不同構(gòu)造細(xì)節(jié)下節(jié)段預(yù)制立柱試件的擬靜力試驗(yàn)和有限元數(shù)值分析，研究了不同構(gòu)造方式下節(jié)段預(yù)制立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線性力學(xué)行為、損傷和破壞機(jī)理等。

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用套筒（Coupler）、波紋管（Duct）預(yù)制拼裝連接構(gòu)造的橋墩與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩相比，具有相近的抗震性能，可滿足預(yù)期抗震性能的要求。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接預(yù)制拼裝橋墩具有與現(xiàn)澆混凝土橋墩相近的變形能力，但耗能能力較弱。此外，通過(guò)計(jì)算分析、連接裝置試驗(yàn)、對(duì)整批試件的制作和運(yùn)輸過(guò)程的研究表明，套筒（Coupler）和波紋管（Duct）兩種預(yù)制拼裝連接方式，立柱總體受力、構(gòu)造連接、抗震性能和整個(gè)施工工藝細(xì)節(jié)均可以滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)和施工的要求，可用于工程實(shí)踐。

應(yīng)用實(shí)例：

 

裝配式柱式墩臺(tái)施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）墩臺(tái)柱構(gòu)件與基礎(chǔ)頂面預(yù)留桿形基座應(yīng)編號(hào)，并檢查各個(gè)墩、 臺(tái)高度和基坐標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求；基口四周與柱邊空隙不得小于2cm。

（2）墩臺(tái)柱吊人基杯內(nèi)就位時(shí)，應(yīng)在縱、橫方向測(cè)量，使柱身豎直度或傾斜度以及平面位置均符合設(shè)計(jì)要求；對(duì)重量大、細(xì)長(zhǎng)的墩柱，需用風(fēng)纜或撐木固定后，方可放吊鉤。

（3）在墩臺(tái)柱頂安裝蓋梁前，應(yīng)先檢查蓋梁上預(yù)留槽眼位置是否符合設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)先修鑿。

（3）柱身與蓋梁(墩帽)安裝完畢并檢查符合要求后，可在基杯空隙與蓋梁槽眼處澆筑稀砂漿，待其硬化后，撤除楔子、支撐或風(fēng)纜，再在楔子孔中灌填砂漿。

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟與發(fā)展，預(yù)應(yīng)力開始應(yīng)用于墩臺(tái)上，特別是后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺(tái)。它的施工方法與裝配式柱式墩臺(tái)施工方法相似，除了安裝時(shí)的連接接頭處理技術(shù)之外，節(jié)段預(yù)制構(gòu)件之間的連接方式主要依賴于預(yù)應(yīng)力鋼束。

后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺(tái)采用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強(qiáng)度低松弛鋼絲和冷拉Ⅳ級(jí)粗鋼筋兩種。后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺(tái)的預(yù)應(yīng)力張拉方式有以下兩種：張拉位置可以在墩帽頂上張拉；亦可以在墩臺(tái)底的實(shí)體部位張拉。一般采用墩帽頂上張拉。

（1）墩帽頂上張拉預(yù)應(yīng)力鋼束其主要特點(diǎn)是：

①?gòu)埨�操作人員及設(shè)備均處于高空作業(yè)，張拉操作雖然方便，但安全性較差；②預(yù)應(yīng)力鋼束錨固端可以直接埋人承臺(tái)，而不需要設(shè)置過(guò)渡段；

③在墩底截面受力最大位置可以發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼束抗彎能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）墩底實(shí)心體張拉預(yù)應(yīng)力鋼束其主要特點(diǎn)是：

①?gòu)埨�操作人員和設(shè)備均為地面作業(yè)，安全方便；

②在墩底處要設(shè)置過(guò)渡段，既要滿足預(yù)應(yīng)力鋼束張拉千斤頂安放要求，同時(shí)又要布置較多的受力鋼筋，滿足截面在運(yùn)營(yíng)階段受力要求；

③過(guò)渡段構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關(guān)系較為復(fù)雜。預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉要求、預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的壓漿要求與預(yù)應(yīng)力混凝土梁的要求一致。

應(yīng)用實(shí)例：

 

預(yù)制工藝流程：

承臺(tái)墩身整體模板桁架體系總重量約420t，采用全鋼模設(shè)計(jì)，主要分為：模板體系、桁架體系、滑移系統(tǒng)及調(diào)整系統(tǒng)四個(gè)部分。整體一次精確定位。

模板體系：承臺(tái)外模、承臺(tái)底模、墩身外模、承臺(tái)預(yù)留孔模板、墩身內(nèi)模及承臺(tái)頂面壓模。

桁架體系：承臺(tái)桁架與墩身桁架兩部分，支承在滑移系統(tǒng)上。

滑移系統(tǒng)：滑道與滑移裝置。

調(diào)整系統(tǒng)：模板到位后的微調(diào)措施，包括水平調(diào)整千斤頂與楔塊。

承臺(tái)及底節(jié)墩身混凝土澆筑：

承臺(tái)及底節(jié)墩身混凝土澆筑完成拆模：

 

埋床法全預(yù)制基礎(chǔ)：

采用一套集吊裝、導(dǎo)向調(diào)位、安裝一體化的懸掛系統(tǒng)，該系統(tǒng)除具備預(yù)制墩臺(tái)吊裝和懸掛功能外，還具備包括墩臺(tái)垂直度、豎向標(biāo)高、平面內(nèi)位置等調(diào)位功能，調(diào)位精度達(dá)到0.5mm。

 

二索塔施工

混凝土索塔：

（1）工程難點(diǎn)

索塔高、柔，極易受日照、溫變和風(fēng)等因素影響，線性控制難度大；

錨固區(qū)首次采用鋼錨箱，精度要求高，施工控制難度大；

索塔高且離岸遠(yuǎn)，測(cè)量精度難以保證；

大風(fēng)天氣多，有效作業(yè)天數(shù)少。

（2）關(guān)鍵技術(shù)

混凝土索塔控制技術(shù)；

鋼錨箱安裝控制技術(shù)。

 

鋼索塔：

 

三鋼梁懸拼施工

 

懸臂拼裝法是將預(yù)制好的節(jié)段，用支承在已建成懸臂上的專門懸拼吊機(jī)，懸吊于梁位上逐段拼裝，與已成型節(jié)段錨固后，在拼裝下一節(jié)段，拼裝長(zhǎng)度一般2－5m為宜。

懸拼按照起重吊裝方式的不同分為：浮吊懸拼、牽引滑輪組懸拼、連續(xù)千斤頂懸拼、纜索起重機(jī)（纜吊）懸拼及懸臂吊機(jī)。懸拼的核心是梁的調(diào)運(yùn)與拼裝，梁體節(jié)段的預(yù)制是懸拼的基礎(chǔ)。懸拼施工工序主要包括梁體節(jié)段的預(yù)制、移位、存放、運(yùn)輸；梁段起吊拼裝；懸拼梁體體系轉(zhuǎn)換；合攏段施工。

 

 

四混凝土節(jié)段梁施工

預(yù)制節(jié)段（鋼筋砼節(jié)段、鋼梁節(jié)段）拼裝施工法：是將橋梁的梁體縱向劃分為若干節(jié)段塊，在工廠里或橋位附近的預(yù)制場(chǎng)內(nèi)預(yù)制后，運(yùn)至橋位，然后通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，將節(jié)段塊組拼成為整體結(jié)構(gòu)。是近四十年內(nèi)才發(fā)展起來(lái)的施工方法，被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土及鋼橋施工中。

 

節(jié)段的預(yù)制主要有長(zhǎng)線臺(tái)座法和短線臺(tái)座法。

長(zhǎng)線臺(tái)座法就是按照設(shè)計(jì)的制梁線型，將所有的塊件在一個(gè)長(zhǎng)臺(tái)座上一塊接著一塊的匹配預(yù)制，使兩塊間形成自然匹配面。該方法的優(yōu)點(diǎn)是容易控制幾何形狀，而且在預(yù)制過(guò)程中不積累偏差，對(duì)于已制塊件的偏差可以通過(guò)下一個(gè)塊件及時(shí)調(diào)整，更可多點(diǎn)同時(shí)匹配預(yù)制，加快施工進(jìn)度，除此之外，使用該方法預(yù)制構(gòu)件完成脫模后，不必立刻轉(zhuǎn)運(yùn)到貯放地。

但是該方法也有如下不足：①占地面積大；②臺(tái)座必須建筑在堅(jiān)固的基礎(chǔ)上面。③彎橋還需形成所需曲度。④澆筑、養(yǎng)生等設(shè)備都是移動(dòng)式的。

 

短線臺(tái)座法施工是指每個(gè)節(jié)段的澆筑均在同一個(gè)模板內(nèi)進(jìn)行，其一端為一個(gè)固定模，而另一端為一個(gè)先澆筑的節(jié)段，模板的長(zhǎng)度僅為一個(gè)節(jié)段的長(zhǎng)度，模板是不移動(dòng)的，而梁段則由澆筑位置移至匹配位置后運(yùn)至存梁場(chǎng)。這種方法占地面積較小，可以形成流水線作業(yè)，提高了施工速度，適用于節(jié)段類型變化較多，模板倒用較頻繁的工程需求。它的不足之處主要在于要求匹配段必須非常精確的放置，因而需要精密的測(cè)量?jī)x器設(shè)備以及精確的測(cè)量和控制方法。

 

混凝土節(jié)段梁預(yù)制：

 

節(jié)段梁搬運(yùn)：節(jié)段合理搬運(yùn)的起吊點(diǎn)應(yīng)選取合適，以便把節(jié)段應(yīng)力控制在允許的范圍內(nèi)。

節(jié)段梁堆放：節(jié)段必須按能避免翹曲和二次應(yīng)力的方式堆放，地坪能為節(jié)段提供良好的支承；節(jié)段的腹板下方和緊靠腹板處應(yīng)支架起來(lái)，疊堆時(shí)應(yīng)將上面節(jié)段的重量由腹板直接傳遞，避免頂、底板彎曲傳力。

 

節(jié)段梁運(yùn)輸：由于混凝土梁體節(jié)段自重較大，因此混凝土梁體節(jié)段預(yù)制場(chǎng)地一般選在離橋位較近處，采用輪胎式搬運(yùn)機(jī)、運(yùn)梁車或運(yùn)梁軌道車運(yùn)輸至橋位拼裝。

 

節(jié)段梁拼裝：

 

（1）滿堂支架法：

 

（2）少支架法（多用于鋼梁）：

由于滿堂支架要求對(duì)橋下整個(gè)地基進(jìn)行處理，費(fèi)用較大，施工周期長(zhǎng)。因此條件允許的情況下一般將節(jié)段加長(zhǎng)，采用少支架形式進(jìn)行拼裝施工。

 

（3）逐跨拼裝法：

是上部結(jié)構(gòu)按一個(gè)方向架設(shè),一次完成一跨。在施加預(yù)應(yīng)力前，預(yù)應(yīng)節(jié)段通過(guò)下懸梁(主梁下方)或架橋機(jī)(主梁上方)臨時(shí)支承。架設(shè)完的主梁可以簡(jiǎn)支在橋墩上，也可通過(guò)后張預(yù)應(yīng)力將幾孔聯(lián)成連續(xù)結(jié)構(gòu)。

適合中小跨徑、全體外和體內(nèi)外混合的預(yù)應(yīng)力凝土簡(jiǎn)支梁橋、逐跨簡(jiǎn)支變連續(xù)的連續(xù)梁橋。施工方法主要設(shè)備是一根長(zhǎng)度小于（或大于）兩倍標(biāo)準(zhǔn)跨長(zhǎng)的鋼桁架導(dǎo)梁、起吊平車、導(dǎo)梁行進(jìn)及調(diào)整等設(shè)備組成。

如果節(jié)段位于導(dǎo)梁下用吊掛方式拼裝，架橋機(jī)稱為上導(dǎo)梁式架橋機(jī)；如果節(jié)段位于導(dǎo)梁之上用支撐方式拼裝，架橋機(jī)稱為下導(dǎo)梁式架橋機(jī)；導(dǎo)梁將承受一跨預(yù)制節(jié)段的重量。

（4）平衡懸臂法：

是以一個(gè)橋墩為中心，對(duì)稱順序拼裝節(jié)段。每一節(jié)段與前面的已裝節(jié)段達(dá)成一體，自我平衡，并作為下一節(jié)段的拼裝基礎(chǔ)。對(duì)于每個(gè)施工步驟，懸臂結(jié)構(gòu)通過(guò)張拉設(shè)置在箱梁節(jié)段中的預(yù)應(yīng)力鋼束來(lái)確保其安全和穩(wěn)定。節(jié)段的吊裝則可通過(guò)橋面支承吊機(jī)、導(dǎo)梁或地面起重機(jī)進(jìn)行。

適合懸臂施工的、中大跨徑體內(nèi)外混合的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。

 

 

 

（5）懸臂拼裝法

利用在已拼結(jié)構(gòu)懸臂上移動(dòng)的簡(jiǎn)單裝置，來(lái)保證節(jié)段起吊、平移和拼裝；起吊設(shè)備裝在平車上，平車在橋面軌道上行駛。

適合懸臂施工的中大跨徑橋梁。

 

（6）纜索吊裝法

利用懸掛的纜索運(yùn)輸和安裝構(gòu)件的施工方法。

一般適用于拱橋的拱肋或梁體以及懸索橋主梁施工。

 

體外預(yù)應(yīng)力筋安裝：體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線束通常采用HDPE管作為外套管，為使鋼絞線在外套管內(nèi)排列整齊，并有可能實(shí)現(xiàn)單根鋼絞線調(diào)整、更換，應(yīng)采用按序單根安裝的方法。

體外預(yù)應(yīng)力筋調(diào)整與更換：

1）當(dāng)體外預(yù)應(yīng)力筋拉力需要調(diào)整時(shí)，可卸掉保護(hù)罩、清除防腐油脂，采用專用千斤頂張拉或放松鋼絞線，然后重新安裝保護(hù)罩、注滿防腐油脂；

2）當(dāng)體外預(yù)應(yīng)力筋需要更換時(shí), 采用專用連接器將新、舊鋼絞線連接，抽出老鋼絞線、拉入新鋼絞線，然后張拉、重新安裝保護(hù)罩、注滿防腐油脂。

 

節(jié)段接縫拼接方法通常采用三種方法處理：

1）不作處理的干接縫；

2）涂以環(huán)氧樹脂的膠接縫；

3）澆以水泥混凝土的濕接縫。

濕接縫主要用于合攏節(jié)段或連接段；體內(nèi)、體外混合預(yù)應(yīng)力橋梁和循環(huán)凍融地區(qū)應(yīng)采用膠接縫，膠接縫處體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋管道口拼合前應(yīng)設(shè)密封墊圈。