城市高架预制装配式桥梁方案研究

2017-06-26郭忆

城市道桥与防洪 2017年6期

关键词：盖梁高架立柱

郭忆

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市200092）

城市高架预制装配式桥梁方案研究

郭忆

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市200092）

预制拼装桥梁实现工业化，可以提高国内桥梁建设水平、减少施工对环境、交通的影响，势必带来良好的社会效益和经济效益。针对目前国内外城市高架装配式桥梁的发展进行了整理和归纳，提出了适合目前阶段中国国情的装配式桥梁设计方案，并对其中较难处理的六车道、八车道断面的倒T型盖梁预制安装方案进行了针对性研究。

预制装配式；盖梁；高架

0 引言

桥梁作为一种特殊的建筑，在新型工业化的时代背景下，其工业化势在必行。桥梁工业化的具体体现是预制拼装桥梁结构方案。

所谓预制装配桥梁，是一种将混凝土桥梁上部和下部结构的主要构件在工厂或预制场集中预制、现场拼装的桥梁[1]。相对传统施工方法，预制装配桥梁具有缩短工期、降低施工干扰、提高工程质量、降低工程成本等优点[2]。

1 预制装配式上部结构发展状况

预制装配式上部结构形式主要分为横向划块和纵向划块两种。横向划块即预制节段拼装桥梁（见图1），纵向划块即传统的空心板、小箱梁（见图2）、T梁以及国外常用的槽型梁（见图3）结构等。

图1 预制节段拼装城市高架

图2 预制小箱梁

图3 预制槽型梁

在城市高架立交上，预制节段拼装已有一定的应用，例如上海的沪闵二期项目。但在实际使用过程中，由于城市高架变宽段较多，标准段所占比重相对较小，仍然大量采用了现浇段或钢箱结构，因此无论从工期还是从造价角度，在城市高架立交工程中采用这种预制节段拼装的意义不大。

空心板由于跨径小，外观相对较差、连接部位（铰缝）病害多等原因，在城市高架中使用较少。小箱梁结构跨越能力强、自身刚度大、横向连接相对可靠。针对城市高架变宽段，仅需将小箱梁做扇形布置即具有较好的适应性。以往交通部预制小箱梁通用图适用于简支变连续的结构，对于城市高架桥梁，受上下匝道布置及净空等条件约束，以及考虑桥梁景观，往往不适合采用盖梁高度较高的简支变连续结构。在郑州南三环东延项目、107辅道项目、上海嘉闵高架、S3公路等项目中，均采用了简支预应力小箱梁结构结合倒T型盖梁下部结构。上海市结合嘉闵高架等项目，还编制了上海地区预制简支小箱梁的通用图。这种小箱梁整体刚度优于传统小箱梁，但起吊质量大，考虑到全国范围内施工单位的普遍吊装能力，宜以交通部预制小箱梁通用图为基础来设计预制简支小箱梁。

由于国外发达国家施工机械技术先进、人工成本相对较高，装配式桥梁得到了广泛的应用。美国常用的装配式桥梁上部结构包括板梁、工字形梁、π型梁、箱型梁。西班牙采用预制拼装的案例较多，包括工字形梁、T型梁、槽形梁等等。其中20 m以下采用预制工字形梁，后浇桥面板。20 m以上采用纵向预制槽型梁，然后架设桥面板底模和钢筋，最后浇筑桥面板。日本的预制桥梁应用也较为广泛，并且形成了比较完备的预制构件成品手册目录。在传统空心板梁、T梁的基础上，支点增设了横向预应力，增强了桥梁受力的整体性。

2 预制装配式下部结构发展状况

上海地区近年来一些桥梁盖梁、立柱采用装配式。上海S6公路采用立柱钢筋模块化施工，缩短了立柱施工周期，保证了立柱钢筋加工的精度和质量[3]。S6公路还进行了少量立柱盖梁预制拼装，然后在嘉闵高架、虹梅路高架、S3公路上推广（见图4～图6）。

图4 立柱工厂预制、现场安装

图5 盖梁预制，现场吊装

图6 上层盖梁现场浇筑

目前预制立柱主要采用套筒和波纹管两种连接方式，从立柱受力、抗震性能及施工工艺都可以满足设计和施工要求[1]。立柱也可采用有粘结预应力筋连接方式，在抗震时具有与现浇混凝土桥墩相近的变形能力，但耗能能力较弱[1]。预制立柱抗震模型试验见图7。

图7 预制立柱抗震模型试验

3 适合中国目前国情的装配式方案

由于目前国内对预制装配式桥梁的研究尚处于起步阶段，而大规模的应用应当基于相对成熟的技术和工艺。综合前文中的各种结构方案，建议近期可采用简支小箱梁和倒T型盖梁的方案；远期学习国外槽型梁等先进的预制拼装理念和技术，使得高架立交外形更加美观和多样化。

对于小箱梁上部结构，由于上海预制小箱梁通用图吊装质量大，根据中国目前的施工水平，建议上部结构采用交通部小箱梁控制吊重。

以往交通部标准图的小箱梁在使用中，还存在腹板、底板振捣困难，腹板容易开裂等问题。经过计算研究，建议上部结构在交通部小箱梁标准图的基础上将腹板和底板厚度从180 mm增大到200 mm，便于施工时混凝土浇筑和振捣。纵向湿接缝的宽度控制在0.4～1.0 m之间，端横梁厚度为0.3 m，在跨中位置设置中隔板，厚度为0.3 m。同时根据计算结果适当增加腹板的箍筋直径。

下部结构采用预制立柱倒T型盖梁。盖梁预制不仅可以解决城市道路保通的难题，而且能大大缩短工期，降低施工带来的社会影响，意义更加重大。立柱预制相对盖梁而言，需求不十分迫切。同时因为预制立柱精度要求高，对于精度要求达不到的地区，可以采用立柱钢筋模块化生产，这同样可以起到缩短现场工期、省去立柱支架的效果。