装配式混凝土桥梁设计施工技术分析

金柏屹

（中交第三公路工程局有限公司第五工程分公司，北京 101300）

0 引言

为进一步释放地区经济发展潜力，提高人民群众生活水平，近年来，我国各地基础设施建设项目大量开展。基础设施工程以道桥工程为核心，其技术的发展影响着整个产业。随着社会进步，国民自然环境保护意识日益增强，迫切需要各类建筑工程降低对环境的影响。受制于施工技术的限制和相关意识的缺失，基建从业者大多只注重建设效率和质量。而预制装配式桥梁具有对环境影响小、现场作业时间段、施工质量好以及施工安全水平高等优势，适用于多环境下作业。本文将对装配式钢筋混凝土进行系统介绍。

1 装配式混凝土桥梁的优势

1.1 有利于节约资源

传统的桥梁建筑施工建设通常需要投入大量的人力、机器设备以及消耗大量的基础原材料。然而，预制装配式桥梁构件采用集约化批量生产方式，实施统一的工厂化生产工艺，使桥梁上部结构和下部结构的生产能够按照市场标准严格执行。桥梁上部结构由板梁、T 梁以及组合箱梁构成，桥梁下部结构由桥墩和承台构成。通过对上述单个构件材料使用比例的确定，能够切实减少原材料在施工现场浇筑时产生的浪费，如混凝土和钢筋等[1]。另外，采用装配式混凝土桥梁建设技术能够有效减少模板与木方等耗材的消耗。与此同时，统一的工厂生产，对于提升机械化率有很大帮助。

1.2 有利于提高建设效率

装配式混凝土桥梁的施工技术重点在于预制和装配。预制指的是在桥梁施工审批结束后，对桥梁各构建在工厂进行提前制作，预制的施工方式可以大量节省施工时间，突破了传统桥梁施工固化的施工流程，在具有安装简便优势的同时，大量减少了工程骨干建设时间[2]。装配则指的是在桥梁各构建预制完成后，将其运输到施工地点，并开展桥梁装配工作，通常采用现场吊装设备对桥梁上部结构进行安装，安装完成后即可投入使用，无需等待太长时间，即等待桥梁构件硬化方能进行下步施工工序。

1.3 有利于环境保护

现场装配工艺对环境影响较小，传统混凝土现场浇筑工艺的大规模修建铁路桥和公路桥则会使生态环境受到严重破坏，如大量的大型运输、搅拌和起吊设备对地表植被造成的破坏[3]。然而，装配式混凝土桥梁建设可以从源头上把污染控制住，现场桥梁构件装配作业使得现场工作仅为安装和焊接工作，使水资源的使用率有所降低，减少了对水资源和空气的污染，对推动我国现代化建筑发展具有积极作用。

1.4 有利于保障桥梁质量

在传统混凝土桥梁建设的过程中，诸如天气、温湿度变化等因素均会对桥梁品质造成影响，如混凝土的浇筑及养护工作受到天气因素影响较大，当温湿度条件不适宜时，会对混凝土硬化情况造成影响。另外，人为因素也会给整体桥梁建设质量造成损害，从而对居民日常生活造成严重安全隐患[4]。装配式混凝土桥梁结构采用了集约化工厂生产方式，施工质量在严格的质量检查和层层把关下得到了有效保证。对各种自然、人为因素造成的不良影响能够在一定程度进行有效的控制。

1.5 现场作业简便

装配式混凝土桥梁构件采用整体运输、整体吊装以及人工焊接的施工工艺，施工过程简明清晰，所需设备更加精简。装配式混凝土桥梁安装方式突破了传统施工现场工序复杂的局面，施工工序的精简使得现场作业效率提高，也为提高承建方现场管理质量和效率提供了支持，促进了工程施工整体水平的提高[5]。

2 装配式混凝土桥梁施工前准备

2.1 构建墩柱、盖梁BIM 模型

结合分析施工要求，使用Revit 软件，按照1∶1 比例要求进行建模。通过搭建模型，直观呈现预力筋、钢筋骨架等位置信息。为了避免因钢筋整体抗震效果不符合预期而影响桥梁整体质量，需要在预制前通过碰撞检测来判断各构配件是否合理[6]。

2.2 钢筋加工

施工前墩柱钢筋绑扎作业在钢筋加工厂实施，严格按照规范标准，确保主筋位置偏差控制在预期范围内。在实际施工中，要求人员对主筋的垂直度在绑扎作业时进行同步测量，禁止垂直度偏差超过0.5%，偏差控制在5mm 范围内[7]。如果现场墩柱主筋施工高度比较高，脚手架的搭设就需要施工人员提前做好，方能施工。

3 装配式混凝土桥梁上部结构设计施工

3.1 装配式板梁

作为中、小型桥梁建设的主要构筑物，装配式板梁得到了广泛的应用。而空心板梁目前在国内使用的总体质量还有待提高，与国外板梁质量相比仍存在差距。空心板梁在重压之下很容易出现整体性垮塌的情况，这与空心板梁整体承受力有关，因此，空心板梁很难承受载重大的车辆。针对上述问题，可以通过将I 型钢管放置在混凝土中构成钢骨结构，以一根钢骨设为单个单元，每隔3～4 根设定为一个单元组。使用I 型钢管连接各个单元组，用以提高各个预制单元组间强度，使板梁之间实现整体贯通[8]。

3.2 装配式T 型梁

装配式T 型梁采用复合型结构，即T 型梁由上翼缘板和I 型钢组合而成。这种复合型结构通过形成剪力，使桥梁均匀受力，增强桥梁综合承重能力。首先，需要制作或整理预制台座。台座需要能够承受施加预应力时梁端对地基产生的附加应力以及梁体的重量，其中底模需要考虑不同跨度梁的需要，并在台座间预留活动空间，通常预留3～4m，用以移梁。其次，需要制作钢筋及骨架成型并安装。在安装钢筋前，需要对模板尺寸和位置进行准确定位，并在钢筋下方放置保护层垫块，并将钢筋绑扎铁丝，避免钢筋出现移动。而后进行浇筑混凝土，在浇筑时为了避免浇筑上层混凝土时下层混凝土被破坏，需要增加浇筑速度，应在上一层混凝土初凝前浇筑。在水平分层浇筑时，需要在钢筋扎好后，将板和梁沿一跨全长进行浇筑，分层厚度通常根据振捣器进行设计，人工捣实时设定为0.2m，振捣器捣实可以设定为0.2～0.3m。另外，针对跨径不大的混凝土浇筑时，可以采用斜层浇筑的方式，从主梁两侧向跨中进行浇筑，浇筑后需要进行捣实处理。在浇筑和捣实工序完成后，对混凝土进行养护。养护方式主要分为自然养护和蒸汽养护两种。总体来说，需要使混凝土保持湿润，避免混凝土成型后因日晒、雨林、干燥等自然因素影响而出现收缩、裂缝等现象。

通常情况下，洒水养护时间需要超过7 天，且养护时间还需要根据水泥的品种、外加剂以及空气湿温度等因素条件进行确定。在混凝土养护结束后，需要拆除模板，对构件进行移运以及堆放处理。

3.3 装配式组合箱梁

预制组合式箱梁采用的是复合结构，钢结构分布在底部和两侧形成U 型，中上部为混凝土结构。当桥面与U 型梁闭合形成整体受力时，则会以组合箱梁的形式，使整个结构参与到受力框架中。需要注意的是，在安装过程中由于受力不均可能会使U 型结构出现扭曲。因此，采用节段梁整跨施工，通过现代化工艺提高桥梁整体强度。综上所述，建筑企业在装配式结构方案制定时可以按照表1 不同结构经济指标进行选择。

表1 装配式混凝土桥梁上部结构经济指标参考

4 装配式混凝土桥梁下部结构设计施工

装配式混凝土桥梁承担桥梁本身的重量和来自路面的压力，以装配式混凝土桥基为主要承重结构。从它的结构形式来说，主要是矩形和梯形的结构。下部结构的桥墩、桩基及承台工艺难度不高，然而，其施工重点在于稳定连接以上三种装配式构件。

4.1 桥墩及其连接

桥墩整体采用整体结构强度大、稳定性高以及支撑能力好的一体化装配建筑构件。在钢筋准确插入预留孔隙后，以钢筋作为定位基准，用钢筋加固上下连接。在上部桥体中插入柱桩结构，完成对接工作后，使用混凝土进行衔接。

4.2 承台与桩基之间连接

采用炮筒连接方式，通过钢筋结构式承台与桩基之间形成整体，在桩基顶部预留足够长度的钢筋，提高承台和桩基之间的结构强度。设置受拉钢筋，根据受力的具体情况，避免在重力条件下发生承台与桩基压缩或结构不牢的现象。

5 现场拼装施工要点

第一，吊装作业前需对承台进行凿毛等清理作业，高压水枪可对承台表面进行凿毛初步清理，待将多余的水清除后再进行凿除。

第二，墩柱边线的界定需要在安装挡浆模板前用槽钢制作模板，将模板边长控制在6cm，以墩柱尺寸为基准，并且使用C60 的浆料作为垫层。

第三，要求施工人员提高对承台的精度控制，并严格控制承台的水平度和标高。

第四，要求现场作业安全借助高空作业专用车辆保障，高空作业人员全身配备安全装置。

第五，预制构件在组装施工前，需要对现场桥梁结构和预制构件的匹配度进行检测。如果现场正处于冬季拼装施工阶段，则加强水泥注浆保温处理等措施。另外，拼装承台和立柱需要借助吊车设备，在测试两者的匹配度是否达到标准要求后，方能进行装配。

第六，调节垫块应结合现场情况合理采用，根据立柱垂直度控制以及砂浆垫层厚度控制要求，支座材料选用包括不锈钢、四氟板以及橡胶等，在组装时需要在柱子上安设调节装置。对于立柱节段的拼装，为了保证环氧黏结剂的应用能够发挥相应的效用，要求施工人员在施工前按照有关规范要求进行拼接缝处理。同时，现场人员在立柱节段采用环氧黏结剂进行拼装时，还需按照施工技术规范要求，严格按照预制阶段逐跨拼装施工。

第七，关于盖梁的施工和拼装，预制盖梁底座施工需要结合实际施工情况，钢筋绑扎以及浇筑等作业都要求在台座上完成。预制盖梁的台座尺寸以设计图为基准。在底座浇筑完成后，施工人员需要对预埋件钢管参照设计标准进行检查，以确定钢管外露长度是否达到标准，从而保证通过钢管预埋可以有效固定盖梁的竖向波纹管。在盖梁钢筋和模架施工过程中，盖梁钢筋焊缝处理采用双面焊缝工艺，焊缝间距需要控制在100cm 以内，防止出现钢筋位置随意变换的情况。

6 结语

综上所述，装配式混凝土桥梁在施工质量、施工安全、污染控制、能源节约以及施工效率等方面明显优于现场作业式桥梁施工工艺。因此，为了确保桥梁主体结构能够保持可靠运行状态，需要不断提高对桥梁工程设计的规范控制，并严格把控施工技术要点，切实提高装配式混凝土桥梁的施工水平和桥梁使用年限。