短線法預制節(jié)段拼裝梁在城市高架橋中的應用

安建璋

（同濟大學，上海200092）

通過研究試驗，我國先后在石長線湘江大橋、珠海淇澳大橋、閩江大橋、福建廈門高集海峽大橋、夷陵長江大橋、上海新瀏河大橋、上海滬閔高架二期、廣州地鐵6 號線、蕪湖長江二橋、虎門二橋及鄭州市四環(huán)線等工程中也采用了節(jié)段預制拼裝技術(shù)進行了施工。

根據(jù)箱梁節(jié)段預制施工方法，預制節(jié)段施工工藝主要分為長線法和短線法施工。長線法匹配施工工藝是指以橋梁整跨長度作為預制長度，在預制場內(nèi)按照梁底線形制作臺座，在臺座上安裝模板并澆筑節(jié)段混凝土；澆筑混凝土時采用間隔澆筑法，即先澆筑奇數(shù)節(jié)段，然后讓澆筑完成的節(jié)段端面作為偶數(shù)節(jié)段的端模。短線法節(jié)段預制施工技術(shù)是指將橋梁沿縱向分成若干標準節(jié)段，按照一定的線形控制技術(shù)在預制場內(nèi)對標準節(jié)段進行匹配預制，即將上一節(jié)段已完成的節(jié)段梁端面作為下一節(jié)段梁一端的端模，逐段進行預制的施工工法。

本文以鄭州市四環(huán)線工程為背景，對短線法節(jié)段預制拼裝技術(shù)進行介紹和總結(jié)，為節(jié)段預制拼裝橋梁的設計和施工提供參考。

1 工程概況

鄭州市四環(huán)線及大河路快速化工程由大河路、東四環(huán)、南四環(huán)及西四環(huán)組成閉合環(huán)線，是鄭州市主城區(qū)與外圍區(qū)域的分界線，路線全長約93.030km，途經(jīng)鄭州市惠濟區(qū)、金水區(qū)、鄭東新區(qū)、經(jīng)開區(qū)、管城區(qū)、二七區(qū)、中原區(qū)、高新區(qū)[1]（圖1）。

鄭州四環(huán)線新建高架快速路長56.458km，在主線及立交主體橋梁工程處采用節(jié)段預制連續(xù)箱梁，占橋梁總比例約69%；在變寬、異形及小半徑曲線處橋梁采用支架現(xiàn)澆箱梁，約占橋梁總比例的26%；在橋下不行車的地面跨河輔道橋、與既有小箱梁對孔布置的新建跨河橋梁采用預制小箱梁，約占橋梁總比例的3%。

2 箱梁節(jié)段的劃分

圖1 鄭州四環(huán)線工程范圍

四環(huán)線工程根據(jù)高架橋的分布特點，采用節(jié)段預制拼裝的橋梁主要分為主線路側(cè)、路中分幅典型高架，主線路側(cè)、路中分幅寬20.5m 加寬典型橋梁，主線路側(cè)、路中分幅寬26m 加寬典型橋梁。預制節(jié)段的劃分，綜合考慮橋梁跨徑的大小、橋梁的斷面形式、架橋機的吊裝能力及節(jié)段預制工藝、沿線的運輸條件及施工工期等因素確定[2]。

四環(huán)線橋梁的預制節(jié)段長度為1.8～2.9m；預制節(jié)段之間采用密齒型剪力鍵+環(huán)氧樹脂接縫連接。梁高為2.2m～2.6m，跨中斷面頂板厚0.23m～0.25m、腹板厚度0.38m～0.457m 及底板厚度為0.25m～0.27m，節(jié)段吊重約38t～73t。

3 剪力鍵的設計

剪力鍵的設置，對于保障節(jié)段間剪力的傳遞、方便施工定位及節(jié)段匹配具有重要作用。根據(jù)設置的位置，剪力鍵主要分為頂板剪力鍵、底板剪力鍵、腹板剪力鍵及加腋區(qū)剪力鍵；其中頂板剪力鍵、底板剪力鍵及加腋區(qū)剪力鍵主要用于節(jié)段拼裝時的對接定位，腹板剪力鍵主要承受并傳遞接縫截面處的剪力。

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剪力鍵的尺寸應滿足以下要求[3]：

3.1 剪力鍵在腹板高度方向的布置范圍及寬度方向的橫向?qū)挾染粦∮谙鄳较虻?/4。

3.2 剪力鍵的截面形狀應采用梯形（傾角接近45°）或者圓角梯形的截面型式；剪力鍵的鍵高至少應大于混凝土最大集料粒徑的2 倍，且不小于35mm；鍵高與鍵寬的比例取為1：2。

以上條件，可用圖2 來表達。

圖2 剪力鍵尺寸示意圖

4 箱梁節(jié)段預制

箱梁節(jié)段采用短線法在預制場地內(nèi)預制，塊件采用連續(xù)澆注，即一次澆注相鄰塊件，已澆好的塊件作為相鄰澆注塊件的端模。箱梁的平、豎曲線采用高精度的折線擬合而成，通過不同長度的梁段上下緣長度形成豎曲線，通過不同的左右長度形成平曲線，梁段預制過程中保持一個端面為正交面。

梁段接縫采用環(huán)氧樹脂+密覆式剪力鍵齒，且在預制時，梁段接縫間必須滿涂隔離劑，以利于節(jié)段脫離。混凝土澆筑完畢后，應采取可靠措施及時予以保溫保濕養(yǎng)護，以確保質(zhì)量；預制節(jié)段保濕養(yǎng)護不小于15 天，冬季施工時采取保溫保濕、防風等措施以保證混凝土澆注質(zhì)量。

節(jié)段箱梁預制及堆放過程中應設置好臨時支撐措施防止箱梁傾覆。拆模時混凝土強度應不小于設計值的70%，吊裝時強度應不小于設計值的90%；節(jié)段梁在存放、吊裝或搬移過程中應防止扭曲或其它不應有的變形，并保持梁體穩(wěn)定；吊裝運輸時應特別注意保護剪力鍵避免受損；節(jié)段梁在場內(nèi)的存放時間不宜小于30 天，且不宜超過兩層堆放。兩層存放時應在底層梁頂面設置分配梁，并保證荷載作用位置在下層梁腹板的正上方。

圖3 節(jié)段箱梁預制及存放

5 箱梁節(jié)段拼裝施工

節(jié)段預制拼裝箱梁一般采用的施工工法有逐孔架設法、懸臂平衡架設法、推頂架設法、支架架設法等，鄭州四環(huán)線采用懸臂拼裝施工。

箱梁節(jié)段的匹配面采用環(huán)氧樹脂膠作為粘結(jié)劑，在涂膠前應除去接縫面油污等雜質(zhì)，保證接縫面混凝土平整無疏松，并清除干凈表層附著的水泥漿，確保接縫表面干燥；梁段接縫面上的環(huán)氧樹脂膠應涂抹均勻，厚度控制在2～3mm，擠壓后的膠體厚度應控制在0.5～1mm，以保證有多余的環(huán)氧樹脂膠從接縫中擠出，避免出現(xiàn)缺膠現(xiàn)象；擠出的多余膠體應及時清除干凈，刮涂過程中應盡量減少對混凝土表面的污染。

箱梁節(jié)段在膠拼前，需進行試拼裝，以確保相鄰兩梁段拼接面的標高、傾斜度保持一致，減少涂膠后的梁段位置調(diào)節(jié)時間。試拼裝時，調(diào)整待拼節(jié)段標高，使梁段拼接面靠攏，保證梁段拼接面完全匹配；試拼完成后，為方便膠拼，將預制梁段移開0.4～0.5mm，除在縱向進行平移外，梁段的高程和傾斜度都不應再進行調(diào)整。

箱梁節(jié)段施工時臨時預應力采用精軋螺紋鋼筋予以施加，并確保施工任何階段主梁接縫處不小于0.3MPa 的壓力；懸臂兩端應對稱同時懸臂施工，不平衡荷載不應大于將安裝的預制梁段重量的1/2，懸拼施工時可在橋墩兩側(cè)搭設墩旁支架以抵抗懸拼過程中的不平衡彎矩。

圖4 懸臂平衡架設工法示意圖

6 線形控制

短線法預制施工對測量精度要求高，橋梁拼裝施工完成后，為達到設計要求的平、縱線形，需對橋梁的預制線形進行控制。影響橋梁預制線形的主要因素有預制模板的剛度、相鄰梁段的匹配精度以及測量精度[4]。采用短線法預制的節(jié)段梁模板系統(tǒng)應具有足夠的剛度，確保在節(jié)段澆筑時模板不產(chǎn)生撓曲變形。相鄰梁段的匹配定位，主要通過預埋在箱梁節(jié)段頂板上的控制點完成，其中兩相鄰節(jié)段中心線處的控制點控制梁段平面位置，腹板上方的測點控制梁段的高程。預制過程中，應根據(jù)實際預制線形的誤差，采用專業(yè)幾何控制軟件修正匹配梁段的位置，并在多次澆筑過程中逐步糾正，以消除制造誤差。

由于箱梁在節(jié)段預制過程中存在誤差，且橋梁0#塊安裝的定位精度及環(huán)氧涂層的厚度均會影響到懸拼過程中橋梁的線形，因此在節(jié)段梁的拼裝過程中，應確保匹配面的環(huán)氧樹脂涂層厚度均勻，并通過在節(jié)段間墊入環(huán)氧樹脂片、調(diào)整臨時預應力的張拉力等方式，對懸拼過程中的橋梁線形進行控制調(diào)整。

7 結(jié)論

節(jié)段預制拼裝橋梁技術(shù)具有施工質(zhì)量好、速度快、工期短、施工機械化程度高等優(yōu)點，對城市現(xiàn)有交通及周邊社區(qū)環(huán)境影響小，符合現(xiàn)代橋梁工廠化、大型化、機械化、標準化的發(fā)展趨勢，在城市高架橋梁中具有良好的推廣應用價值。

本文以鄭州四環(huán)線工程為背景，對橋梁短線法節(jié)段預制拼裝技術(shù)進行了介紹和總結(jié)，可為今后類似橋梁建設提供借鑒和參考。