节段预制拼装法(fa).doc

节段预制拼装法在预应力混凝土连续梁桥的运用和施工工艺
高 瞻
（河南高速公路发展有限公司 郑州市 450052）
吕 倩 卢 彦
（河南省公路工程局集团有限公司 郑州市 450052）

摘要：节段预制拼装法是预应力混凝土连续梁桥上部梁体先分节段预制，然后分节段拼装的施工方法，这种工法由于自身的一些优点正逐渐得到广泛应用，具有节省工期，不需要支架，外观质量优良等诸多优点。本文就节段拼装法的施工工艺进行探讨，介绍该工法在设计和施工方面的一些特点。
关键词：节段预制拼装 连续梁桥 运用 工艺

1.引言
预应力混凝土连续梁桥的施工方法很多，从传统的支架现浇法到目前广为采用的移动模架造桥机现浇施工和节段预制拼装法，每一种施工方法都体现了自身的工艺特点和不同的适用性。近年来，随着对混凝土内在和外在质量的要求越来越高，预制节段拼装的工法越来越受到建设单位和设计单位的重视，逐渐在各类预应力混凝土连续梁桥得到应用。
由于是工厂预制，不需要搭设支架，对施工现场干扰小，预制的梁体外观质量好，成桥后表面光滑，线形圆顺，棱角分明，色泽一致[1]。因此，在国外和国内都得到一定的采用，如：中铁大桥局承建的孟加拉国帕克西大桥、港深西部通道（香港侧）引桥采用这种工法，取得了较好的效果。
2.施工方法
预制节段拼装法是在预制厂先行预制桥梁的节段，再逐段运至现场，以悬臂、逐跨或渐进等方式吊装至预定位置，然后施加预应力将各节段联接成整体，最后以吊模的方式现浇墩顶或跨中湿
接缝完成桥梁之建造的施工方法。目前国内运用最多的是逐跨吊装法。

超前端立柱托架台车安装
主梁顶升调整定位

架桥机横向姿态调整

架桥机移位过孔

架桥机移位准备

整孔箱梁精确定位

压浆，封端

预应力张拉

穿钢绞线

节段块临时张拉

中间节段精确定位

涂胶

中间节段定位安装
首段节段精确定位
首段节段吊运安装

端头现浇

立柱托架台车运输

尾部立柱托架台车拆卸卸

钢绞线下料

节段运输到位

节段运输到位

2.1 节段拼装架桥机
采用预制节段拼装工法施工首先要了解架桥机。节段拼装架桥机按节段的支承方式可分为下承式和悬吊式两种，下承式架桥机是主桁架在节段的下方支承着节块，由在主梁上游走的小车运送和调整节块的位置，主桁架的支承和移动是靠固定在墩顶托架上的台车水平移动来实现的，由于架桥机的主桁架位于节段的下方，所以也称下行式架桥机；悬吊式架桥机是主桁架在节块的上方利用吊具以悬吊的方式支承着节块，吊装车在主桁架的上方游走运送和调整节段的位置，由于架桥机的主桁架位于节段的上方，所以也称上行式架桥机。
下承式架桥机主桁架位于节块的下方需占用一定的桥下空间，对于桥下净空不是很高的工程可能会影响到桥下交通，而悬吊式架桥机则不会有此类问题。目前国内已建工程多采用悬吊式架桥机。悬吊式架桥机由主梁、前支腿、辅助中支腿、后支腿、吊架及吊杆、吊车、吊具等组成。

图1 下承式架桥机节段吊装现场

图2 悬吊式架桥机节段吊装现场
2.2 节段梁的预制
在预制厂内节段梁的预制可分为长线筑造法和短线筑造法。长线筑造法是在按桥梁底缘曲线制作的固定底模上分段浇筑，底模长度可取桥跨的一半或从桥墩对称取桥跨的长度，浇筑的顺序采用奇、偶数，即先浇筑奇数节段，再利用奇数节段的端面弥合浇筑偶数节段，使混凝土面结合密切。短线筑造法是在筑造平台上先进行第一节段的浇筑，然后以已浇好的节段为端模浇筑下一节段，完成后将第一节段移至储存场，筑造平台上永远只保持两个节段，桥梁底缘曲线由外模和内模共同调整实现，线形需精准控制，适合于工厂化大规模生产，也是目前采用最多的一种方法。短线法有以下优点：梁场用地面积要比长线法少，节省临时用地；全部制造的过程集中；预制系统可以适应节段的几何变化等。
2.3 节段梁的拼装
节段梁的拼装是节段法施工的关键，当架桥机就位后就可以进行节段梁的拼装作业。采用逐孔架设的方法时，首先用运梁车将节段梁运至施工现场，依次吊装各节段梁，吊装次序为从两端向中间对称吊装，起吊前按胶拼工艺先涂刷接缝环氧树脂黏合剂每两节段完全对接后均施加临时预应力，使节段之间在预应力作用下紧密结合，不留缝隙；全部节段就位后穿永久预应力钢束，拆除临时预应力措施并进行永久钢束的张拉；最后架桥机卸载，移至下一孔。依次架设完整联梁，现浇墩顶块并张拉顶板束，形成连续梁。
节段的接缝可采用湿接缝、胶接缝和干接缝。湿接缝宽100～200mm，缝间现场浇筑细石混凝土，通常用于0#块与第一节块的联接，可以调整预制节块的长度误差；胶接缝系采用环氧树脂黏合剂涂于节段梁的接触面，环氧树脂不但起粘结作用，还可提高结构的抗剪能力、整体刚度和在运营时起到防水作用，因此较多采用。干接缝即节缝间无任何填充物，由于防水性差，容易导致钢筋锈蚀，一般很少采用。
2.4 节段法施工工序
为确保箱梁节段线型,在安装阶段，主要控制节段安装的轴线、平面位置、相邻节段接触面对接及箱梁底板整体线型4个方面。施工工序可以概括如下：
（1）结合现有架桥机设备，将箱梁纵向划分为若干节段。节段长度视桥面宽度和节段重量而定，一般2～3m，节段重量控制在100吨以内为宜。
（2）工厂集中预制梁段，并用不同运梁设备运至桥下，借助架桥机上的吊装设备起吊，将节段悬吊在架桥机的吊杆上，吊装时由梁端向中间对称起吊。
图3 预制梁段的吊装现场

（3）节段吊装前需在接头截面上涂上一层环氧树脂（挤压后的胶缝宽度宜在0.5～1.0ｍｍ,不应出现缺胶现象），两节段完全对接后施加临时预应力，以便使节段之间紧密粘结在一起，挤出多余的环氧树脂及时刮除,刮除过程中尽量减少对混凝土的污染,并用检孔器清理预应力孔道,排除可能进入预应力孔道的胶体[2]。
（4）桥下喂梁，直至一孔梁的所有节段全部悬吊在架桥机的吊杆上。张拉底板永久钢束，解除临时预应力措施，使整孔梁靠临时支座简支在墩顶。
（5）架桥机移位，依同法架设下一孔，当一联梁全部架设完后，现浇墩顶湿接缝并张拉顶板束，拆除临时支座，完成体系转换形成连续梁。
3.节段拼装梁的设计要求
节段拼装梁是由预制构件拼装胶接形成，节段之间存在胶接缝，因此，梁部宜按全预应力构件设计，运营阶段不允许砼出现拉应力。避免水气进入梁体，腐蚀钢筋。根据节段法施工的特点，在设计时往往采取了以下措施。
3.1 部分预应力钢束采用体外束
（1）部分预应力钢束采用体外束。体内预应力束布置在顶、底板中靠近腹板处，均为直线束，腹板内不布置钢束，而采用体外束来代替腹板束。体外束布置在箱内，通过转向块改变方向。这样节段梁在预制时预留孔的位置便于掌控，不至于发生错位和堵孔现象。
（2）体外束一般采用黑色单层PE钢绞线成品索，其锚下张拉控制应力目前尚无规范可遵循，可参照斜拉桥规范取0.4R。体外束转向块的位置依计算确定，转向块上有体外预应力束的偏转装置，在节段梁预制时同梁体一起浇筑、埋设，其位置应准确无误，确保体外束转向装置的走向与钢索一致。
3.2 采用临时预应力措施
（1）采用临时预应力措施的目的在于减少合拢时梁体内永久预应力的损失，合拢应力损失与接缝密合程度有关。
（2）当节段梁完全对接就位后，接缝之间仍未密合。若直接施加永久预应力，因节段拼缝的存在，先期张拉的预应力筋，会使接缝逐渐挤密，梁体长度将产生压缩，随着后续束的张拉，接缝逐渐消失，则先期张拉的预应力筋便会产生较大的合拢应力损失。临时预应力的预压作用，将会大量减少合拢应力损失。临时预应力措施一般采用冷拉Ⅳ级粗钢筋，钢筋直径一般为25mm～32mm。每根长度与节段长度相当，多节段连接时可采用联接器接长。
（3）节段梁预制时，在节段中央的顶、底板顶部预埋高强螺栓，用以固定可拆除的钢制张拉底座，节段完全对接后实施张拉，临时预应力一般3.5～5kg/cm2。
3.3 节段梁端部设置剪力键
节段梁的拼装面需做成企口缝，企口缝不但能使拼装迅速就位，节段之间结合紧密，并能提高结构的抗剪能力，因此，也称剪力键。腹板剪力键通常用于控制节段的高程，而顶、底板剪力键通常用于控制节段的水平位置。剪力键可利用前一节段作为后一节段的端模来形成，确保定位准确，相互之间凹凸结合良好。
3.4 采用临时支座
当一孔梁张拉完成后，架桥机即可卸载，此时梁体系简支于墩顶，中墩上需设置临时支座。临时支座应制作和拆除方便，安全可靠。通常采用外包钢箍的混凝土垫块，为便于拆除，中间设2cm厚的硫磺砂浆夹层；或是直接采用扁千斤顶作为临时支座。
3.5 墩顶设置现浇连续段
采用逐孔架设法施工连续梁桥，实质上是将拼装完成后的简支梁再经过体系转换成连续梁。因此，墩顶需设置现浇连续段，并张拉顶板预应力钢束，考虑到张拉空间和架桥机支腿站立的需要，现浇段长度不宜小于800mm。张拉时，一般穿心式千斤顶无法作业时可采用了内卡式千斤顶。
3.6 下部结构需进行架桥机过孔检算
由于采用节段法施工，架桥机自重全部作用于墩身，有时还有偏心弯矩，所以需根据架桥机的作业步骤对下部结构进行最不利工况检算。

4.节段拼装法的优点
（1）工厂预制，不需要搭设支架，对施工现场干扰小，梁体外观质量好，成桥后表面光滑，线形圆顺，棱角分明。
（2）利用架桥机的机械性能代替传统的满堂支架，上、下部结构施工作业可同时进行，施工速度快。
（3）由于节块在预制厂中已达到一定的强度，获得足够的养生，混凝土的前期干缩小，混凝土的收缩徐变小，可大幅提高拼装的精准度，较之现浇梁也可减少因砼收缩引起的预应力损失。
（4）采用工厂化预制，也减小了气候对工程的影响。和对周边环境的污染。
（5）较之移动滑模造桥机能够节省1/3以上的施工时间。一孔50m梁的节段吊装、拼装、张拉、压浆时间需要8-9天。
但从经济角度来看，由于施工前期架桥机的投入较大，使施工成本上升，只有在大规模的采用这种工法后，才能有效地降低施工成本。
5．结论
根据国内外的工程经验，节段拼装工法的施作跨径一般以中、长跨径为宜，最大施作跨径当采用悬臂平衡吊装方法时目前可达180m；平面线形以直线和大半径曲线为主，经过对架桥机特殊设计，也可用于较小半径曲线。对于中、长跨径并且桥梁总长度在2000m以上或接近2000m的城市高架桥，采用节段法施工不但社会效益明显而且在经济方面也有一定的优势，在一些不适宜搭设支架的河道上也有较好的应用、发展前景。

参考文献
[1]中铁大桥局集团港深西部通道后海湾大桥项目部.短线法制梁方法介绍[R].2003.11
[2] 中铁大桥局集团孟家拉帕克西桥梁段预制拼装施工组织设计[R].2000.9
[3] 山东交通规划设计院.武西高速公路桃花峪黄河大桥第五合同段施工图设计总说明 [R].2010.10

Segmental Prestressed Concrete in the use of continuous girder bridge and construction technology
Abstract: Segmental law is the Department of prestressed concrete continuous beam bridge girders on the first sub-segment of prefabricated, and then assembled segmental construction method, this construction method due to its some of the advantages are increasingly widely used, with the savings schedule, do not support , appearance and excellent quality, and many other advantages. This article Segmental construction technology of the law, introduced the work in the design and construction of some of the features
Key words: Segmental, continuous bridge, using, technology