建筑工业化-装配式桥梁施工技术-PPT讲义

1、建筑工业化的概念

建筑工业化的基本内容和发展方向可概括为“四化”：
一是设计标准化。这是建筑工业化的前提。要求设计标准化与多样化相结合，构配件设计要在标准化的基础上做到系列化、通用化；
二是构件部品化。是建筑工业化的手段。采用装配式结构，预先在工厂生产出各种构配件运到工地进行装配；混凝土构配件实行工厂预制、现场预制和工具式钢模板现浇相结合，发展构配件生产专业化、商品化，有计划有步骤地提高预制装配程度。在建筑材料方面，积极发展经济适用的新型材料，重视就地取材，利用工业废料，节约能源，降低费用；
三是施工机械化。这是建筑工业化的核心。即实行机械化、半机械化和改良工具相结合，有计划有步骤地提高施工机械化水平；
四是管理信息化。这建筑工业化的重要保证。指运用计算机等信息化手段，从设计、制作到施工现场安装，全过程实行科学化组织管理。

2、装配式桥梁的发展——国外

法国学者Freyssinet在1945～1948年首次对预应力混凝土桥梁采用预制分段施工法，在巴黎以东马恩河上架设了Luzancy 桥等五座桥梁
􀂾 1952 Freyssinet 公司在所设计的一座单跨后张预应力桥梁中首次采用了节段密接匹
配预制法，节段的结合面设置了剪力键。当时的节段剪力键构造、密接匹配预制及拼装工艺并不很完善
􀂾 直到1962年Jean Muller 在巴黎南部塞纳河上Choisy-Le-Roi桥的设计中，节段剪力键构造、密接匹配预制及拼装工艺得到了改进，并从法国推广到全世界
􀂾 20世纪70年代，预制节段拼装施工工艺得到了迅速发展。从最初的平衡悬臂拼装施工法，逐步发展成逐跨拼装施工法等多种方法
􀂾 1980年竣工、由Jean Muller设计的美国LongKey桥，成为新一代体外预应力混凝土桥梁
􀂾 Long Key桥采用标准化分段、系列化预制方法，在现场施工环境较差情况下，利用现代化机械设备，大大提高了施工速度与质量，并对环境的不利影响降低到最小程度
􀂾 之后，结合体外预应力技术和先进架桥设备的标准化预制节段拼装施工方法在全世界得到了发展
􀂾 1995 年马来西亚吉隆坡建造的长度为6km的高架道路，包括一个高架收费站、5个12 条匝道的互通式立交，采用了干接缝节段施工体外预应力混凝土桥梁结构

2、装配式桥梁的发展——国内

􀂾 20世纪70年代起，我国的体内预应力混凝土桥梁开始采用预制节段拼装施工工艺
􀂾 由于节段拼装后桥梁线形偏差较大、体内预应力筋防腐处理不理想， 20世纪80年代后这一工艺基本被现浇节段施工工艺所替代
􀂾 随着体外预应力技术的发展、体内预应力筋腐蚀等问题的出现，以及预制节段拼装施工技术的完善，结合体外预应力技术和先进架桥设备的标准化预制节段拼装施工方法逐渐被我国接收
􀂾 2001年竣工的上海至江苏的嘉浏高速公路的浏河大桥，首次采用预制节段拼装施工技术的体外预应力混凝土简支梁桥
􀂾 2004年竣工的上海沪闵高架桥，为采用预制节段拼装施工技术的体外预应力混凝土连续梁桥
􀂾 施工中的苏通长江公路大桥的引桥，也是采用预制节段拼装的体外预应力混凝土连续梁桥

3、装配式墩台施工

装配式墩台是将高大的墩台沿垂直方向、按一定模数、水平分成 若干构件，在桥址周围的预制场地上进行浇筑，通过车船运输至现场，起吊拼装。
装配式墩台的主要特点是：可以在预制场预制构件，受周围外界干扰少，但相对来说，对运输、起重机械设备要求较高。装配式柱式墩系将桥墩分解成若干构件，如承台、柱、盖梁(墩 帽)等，在工厂或现场集中预制，再运送到现场装配成桥墩。其施工工序主要为预制构件、安装连接与混凝土填缝。其中拼装接头是关键工序，既要牢固、安全，又要结构简单便于施工。

常用的拼装接头有以下几种：
（1）采用有粘结后张预应力筋连接构造
有粘结后张预应力筋连接构造往往配合砂浆垫层或环氧胶接缝构造实现节段预制桥墩的建造，方案中的预应力筋可采用钢绞线或精轧螺纹钢等高强钢筋。该构造特点是预应力筋通过接缝，实际工程应用较多，设计理论和计算分析以及施工技术经验成熟。不足是墩身造价相对传统现浇混凝土桥墩要高许多，同时现场施工需对预应力筋进行张拉、灌浆等操作，施工工艺复杂，施工时间较长。

（2）灌浆套筒连接
预制墩身节段通过灌浆连接套筒连接伸出的钢筋，墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。构造特点是施工精度要求较高，现场施工所需时间短，同时也不需要张拉预应力筋，现场工作量显著减小，其正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似，因此具有一定的经济优越性。从国外应用经验看，低地震危险区已开始广泛应用，高地震危险区域的应用和科学研究还在进行中。

（3）灌浆金属波纹管连接
该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接，预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造，见图5所示。该构造现场施工时间短，但需要满足纵筋足够的锚固长度，其力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似。目前国外已有少数桥梁使用这种连接构造进行施工，高地震危险区域内应用较少，其抗震性能如何目前仍在研究中。
（4）插槽式连接
插槽式连接构造如图6所示，已在一些桥梁工程中得到应用，主要用于墩身与盖梁、桩与承台处的连接，与灌浆套筒、金属波纹管等相比，优点是所需施工公差可以大一些，现场需要浇筑一定的混凝土。

（5）钢筋焊接或搭接并采用湿接缝
预制拼装桥墩预先伸出一定数量的钢筋以便与相邻构件预留钢筋搭接，需设临时支撑，钢筋连接部位需通过后浇混凝土（湿接缝）方式连接，这也是目前国内较多采用的节段拼装桥墩的设计思路。采用该构造建造桥墩，力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝的存在会增加施工时间和现场钢筋搭接、浇筑的作业量，从快速施工角度考虑，该方案存在一定不足。
（6）承插式连接
承插式接缝连接构造是将预制墩身插入基础对应的预留孔内，插入长度一般为墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部铺设一定厚度的砂浆，周围用半干硬性混凝土填充。优点是施工工序简单，现场作业量少；不足是接缝处的力学行为如何，特别是抗震性能如何，尚需进一步研究。国内北京积水潭桥采用该连接构造建造，美国一些桥梁也采用该连接构造进行建造。如图7所示。

投稿会员：芳华