平原区高速公路中小跨径桥梁全预制方案研究

孙永存

摘 要：本文通过某平原区高速公路中小跨径桥梁全预制方案可行性分析，介绍桥梁预制方案可行的措施及预制拼装的关键技术问题，其中，对灌浆套筒连接和预应力连接两种应用较多的预制拼装连接方式进行详细介绍，对现浇施工与预制拼装施工的优缺点进行列表整理，对下部结构预制拼装的适用条件进行综合评价，为同类桥梁预制拼装提供参考。

关键词：平原区 高速公路 中小跨径 全预制

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-00-02

1 项目概况

沈阳至康平高速公路鸭绿江街至新城子段连接现有沈康高速公路和沈阳过境绕城高速公路，为沈康高速公路南延线，所在地区为平原地貌。本项目路线全长24.64m，采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，路基宽度26m。本项目设置中小跨径桥梁共计18座，桥梁上部结构形式有预应力砼空心板、装配式预应力砼箱梁以及预应力砼连续箱梁3种。

2 上部结构预制拼装方案

上部梁板的预制拼装技术发展相对比较成熟，主要的施工工艺有整孔架设法、逐孔拼装法、节段预制拼装法、平衡悬臂拼装法等，本文暂不赘述。

3 下部结构预制拼装方案

3.1 下部结构预制拼装的提出

关于桥梁下部结构，目前我国桥梁行业仍以现场浇筑方式为主，在城市、高速公路等环境下现场浇筑施工，搭设大量支架和模板、绑扎钢筋，仅在少数跨海大桥，如东海大桥[1]、杭州湾大桥[2]等使用预制桥墩节段拼装技术，以缩短海上施工平台的规模及缩短海上施工的时间，极少数城市高架，如上海嘉闵高架、厦门BRT高架也有使用，以缩短施工对城市交通阻碍的时间。本项目位于沈北经济开发区，路网发达，且桥梁众多，为保证桥梁施工质量，减少对周围交通、环境的干扰以及缩短工期，本文提出了桥梁下部结构预制拼装的方案。

3.2 下部结构预制拼装的措施

下部结构预制拼装，即于工厂或预制场内集中预制，然后于施工现场节段拼装。预制多为标准化批量生产，与常规预制基本无差异，连接方式有灌浆套筒连接、预应力连接、插槽式连接、承插式连接等，其中，灌浆套筒连接和预应力连接两种方式应用较多。

3.2.1 灌浆套筒连接

灌浆套筒连接接头由带肋钢筋、套筒和灌浆料三部分组成。连接原理：带肋钢筋插入套筒，向套筒内灌注无收缩或微膨胀的水泥基灌浆料，充满套筒与钢筋之间的间隙，灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密啮合，即实现两根钢筋连接后所受外力能够有效传递。国内建设的东海大桥、港珠澳大桥等下部结构均采用了类似的施工方法。

3.2.2 预应力连接

预应力连接即分节段预制桥墩或盖梁，现场装配完毕后，在墩顶张拉预应力筋进行连接。国内建设的新澳凼大桥、北京积水潭试验桥工程等下部结构采用了类似的施工方法。

3.3 与常规现浇施工方法的比较

结合国内外预制桥墩节段拼装的实施案例，与传统现浇施工方法相比，桥梁下部结构预制拼装主要有以下几点不同，具体见表1。

3.4 下部结构预制拼装的关键问题

（1）预制构件连接处是一个薄弱环节，是节段拼装桥墩设计的关键，主要原因是接缝会承受较大的局部应力，是容易破坏、劣化的部位，需要精心设计，采取可靠的装配方式，才能保证桥梁运营安全、耐久，目前连接方式、连接处的耐久性设计等相关设计规范缺失。

（2）对于采用节段拼装施工技术的桥墩，尤其是雙柱墩，存在墩柱与盖梁的节点连接，连接构造多，结构受力复杂，其抗震性能如何，尤其是不同连接方式下桥墩的抗震性能如何，目前仍缺乏系统的研究，已建成桥梁还未曾接受地震的考验，震后的损伤情况，自复位能力怎样还没有得到直接的验证。

（3）目前下部结构预制拼装技术主要应用于海上桥梁，原因在于陆上预制+海上安装的造价低于海上搭支架现浇混凝土的造价，而应用于普通高速公路建设，其造价是高于现浇施工的，如何实现规模化生产，降低连接器单价，降低预制混凝土的生产成本是需要解决的问题。

4 综合评价

在节能、环保、低碳日益受到重视的今天，预制节段拼装桥墩工艺势必成为今后桥梁建设发展的趋势。然而，总结目前已建成“下部结构预制拼装”桥梁实例，桥墩预制拼装技术比较适用于非抗震设防区或低抗震设防区，桥梁长度较长，桥墩数量较多，桥墩高度相对较高，现场无混凝土搅拌站和施工场地，混凝土输送管道设备较难布置的桥梁墩台的施工，也适用于北京、上海等超大型城市现浇施工严重阻碍交通的高架桥建设。本项目虽然位于沈北经济开发区，路网发达，但车流量相对市区明显偏少，交通运输方便；项目所在区域抗震设防烈度为7度，设计基本地震峰值加速度为0.10g，地质条件相对较差，预制桥墩的抗震性能需仔细核查计算。

平原地区高速公路中小跨径桥梁下部结构是否采用预制拼装方案需要结合实际进行深入研究，当桥梁规模较大且对工期、施工环境有严格要求时，可考虑预制拼装方案，需要注意桥梁抗震性能的核查计算。

5 结语

本文结合沈康高速公路中小跨径桥梁全预制方案可行性分析，介绍了全预制方案的措施、与现浇法施工相比较的优缺点分析、预制拼装的关键问题及造价等，为平原区高速公路中小跨径桥梁是否采用全预制方案提供一定借鉴。

参考文献

[1] 沈阳云.东海大桥墩身节段预制安装的关键技术[J].公路，2005（8）：7-12.

[2] 叶勇军.杭州湾跨海大桥大型预制墩身模板有限元设计[J].港口科技，2014（7）：2-7.