全预制装配式桥梁的分析与研究

发表时间:2020/5/29   来源:《工程管理前沿》2020年2月6期   作者:张克操
[导读] 道路桥梁安装是建筑工程中的重要内容,如今桥梁施工中有效利用全预制装配式施工方法

         摘要:道路桥梁安装是建筑工程中的重要内容,如今桥梁施工中有效利用全预制装配式施工方法,使得桥梁施工效率有效提升,质量得到保障。预制装配式桥梁是一种利用预制件装配成的桥梁结构,安装的预制件是加工工厂制作成的构件,可以对质量进行控制,只需要在现场进行安装和连接。本文从全预制装配式桥梁的优势入手,讨论上部结构的设计与施工,最后分析控制全预制装配式桥梁施工质量的要点,希望对有关研究具有帮助作用。
         关键词:全预制;装配式桥梁;分析;研究

         桥梁混凝土施工主要包括了现浇式以及装配式两种形式,其中现浇式的施工要点为在现场进行支模、绑扎钢筋以及混凝土浇筑,具有抗震性好的优势,但是也存在施工周期、施工噪音大和工序复杂等不利因素,借助装配式的施工方法可以有效解决这些问题,做到施工绿色化和流程化。
1.全预制装配式桥梁的优势
         预制装配式桥梁构件施工都在工厂预制安装,先期由安装人员根据工艺要求进行拼接,使得质量得到保证,之后需要把预制件运输到施工现场,节约了安装时间,并且也减少对环境的破坏。全预制装配式桥梁优势具体如下:首先,减少了现场的施工时间,可以更好的对工期进行控制,尤其是中小型的跨径桥梁施工,可以缩短工期和节约成本。其次,桥梁质量更有保障,由于构件的安装都在工厂按照严格的工艺和流程进行,相较于现场的浇筑施工可以对多种因素进行控制,组装和连接质量更好,并且可以让混净土的耐久性得到发挥。最后,对环境污染小,如今我国建筑领域大力倡导绿色施工理念,在现场不需要大量焊接,进行安装是主要环节,这样施工方法对环境污染很小,在交通环境复杂的跨线桥施工优势更加显著[1]。
2.上部结构的设计与施工
         在预制装配式桥梁上部主要包括的结构形式为梁板、T形梁以及组合梁,在中小型的桥梁施工中利用较多,但是目前还不能实现高度的工业化生产。当前我国的钢产量较为充足,把钢材用在桥梁结构上组成体系桥梁可以为装配施工提供便利条件。
2.1?装配式板梁
         不同于普通的混凝土空心板梁,预制装配式空心板梁效果更佳,整体上看,我国的横向连接构造与国外还存在一些差距,早期我国使用小铰缝板梁在收割时存在铰缝过小问题,导致横向连接效果不佳,所以在施工中类似单根板梁承受重型车辆的荷载,导致一些桥梁出现了超载问题造成的工程事故。对于预制组合式的带肋板梁结构来说,主要是在混凝土中放置I性钢管,进而与混凝土组成钢骨结构,将3-4单元组成一个预制单元,不同单元之间以I型钢管作为模板,在横向连接上使用橡胶作为模板浇筑。最后装配式的板梁桥利用预制板梁,使其成为模板浇筑与板梁的载体,为保证连接质量以及安全性需要对预制板梁进行标准化和规模化的设计[2]。
2.2装配式T形梁
         这个重要的结构主要是利用钢板充当下部的受力位置,混凝土充当上部的承压结构,进而组成T形结构。利用混凝土现浇上端缘板和I型钢结构,然后在连接上使用剪力件。在横向连接上使用桁架式或者交叉式的钢构件,也可以使用I型横梁进行连接。在底膜钢板的选择上主要是用T形梁的顶部好下部钢板,该部分主要是进行工厂化制造,对于顶部的混凝土来说,可以进行现浇也可以进行预制,需要根据施工情况而定。
2.3装配式组合箱梁
         预应力的混凝土桥面板主要利用顶板,使用钢结构作为预制组合箱形梁底板以及侧板,在施工中需要对横向预应力设置,由于桥面板以及钢腹板连接刚性很好,所以预应力的损失可以忽略不计。在预制组合箱梁施工阶段,主要利用U形梁对自身的重量进行荷载,在面板浇筑完成之后,箱梁才会开始受力。

所以对直线桥梁来说,利用U形断面可以满足运输、吊装、安装方面的需求,而曲线梁结构因受力不同导致梁体转动,所以需要在施工的过程中利用加盖板。在施工期间还要让桥面板现浇施工技术和预制U形梁工艺结合起来,在不用的桥梁和设计方案中施工顺序都有一些差异[3]。
3.下部结构的设计和施工
         装配式桥梁下部以承台、墩柱为主要结构,以承压的形式为主要受力,所以承台和墩柱的结构形式为矩形,在设计和施工上都较为方便。下部结构处理主要让预制件的有效连接,比如桥墩连接、承台连接、桩基础连接。
3.1桥墩连接
         桥墩主要是混凝土结构,利用钢筋定位法让上部和下部连接起来,在施工中先用炮筒连接,之后需要从侧面开始灌注砂浆,该方法也适用于盖梁以及桥墩连接。还有一些桥梁施工时,桥墩施工采用桩柱的方法,在连接盖梁时需要直接把桩柱插入到盖梁,之后对盖梁钢筋和外伸钢筋一同浇筑成形。在一些桥梁施工的过程中,使组装的方法进行盖梁施工,让组块之间与牛腿构造连接起来,在牛腿构造中钢筋可以发挥出限位的作用。
3.2承台和桩基的连接
         从受力的角度分析,可以将桩基分为可受拉力、不可受拉力,具体说来可受拉力的桩基在施工期间要设置受拉钢筋构造,即桩基础的钢筋会延伸部分长度和承台连接为整体,在钢筋的构造连接上同样需要使用炮筒连接方法[4]。
4.控制全预制装配式桥梁施工质量的要点
         预制装配式这种施工技术以预制装配式混凝土结构作为建筑构件,需要进行安装和连接,关键的工艺技术在于预制件浇筑、架设、连接,主要的工艺流程包括了浇筑、构件的运输、现场放线、构件和配件的连接、起重、安装架设、检验。
4.1注重构配件预制
         构件的预制有很多方法,常用的分类方法包括:a立式预制和卧式预制;b固定式预制和活动连接式预制;c先张法和后张法。从工艺流程的角度讲,包括了台座准备、绑扎钢筋、模板安装、混凝土浇筑和养护、穿钢绞线、张拉、压线、封锚,要保证每一道工序都根据相关流程进行操作。
4.2预制件的架设
         这一工序的安装质量对桥梁整体质量起到了重要影响,一般预制件的架设包括了:a移动式支架架梁法;b摆动式支架架梁法;c自行式吊机架梁法;d跨墩(墩侧)龙门架架梁法。在实现安全施工的前提下,需要施工人员对现场进行勘察,并且结合工程规模、施工工期、机械条件,科学选择安全、高校的架设方法,这样可以较少不必要的开支。比如跨墩(墩侧)龙门架架梁法,在工艺流程上主要包括:a铺设轨道;b拼装龙门架桥机;c前移落支腿;d喂梁;e天车吊梁;纵向横向移梁;f安装支座;g落梁,在施工的过程中主要是利用轨道平车把桥梁运输到指定位置,然后利用龙门架吊起混凝土预制梁,在吊装之前需要进行加固处理。如果河滩潜水较深需要搭建临时便桥,然后铺设轨道,该方法可以节约人力成本,施工速度较快。
结束语:
         综上所述,预制装配式的施工方法在桥梁施工中起到了十分重要的作用,施工期间占地面积小、施工快速、精度高,对行人以及桥下通行车辆的影响较小,所以在经济效益和环境效益上都可以达到理想效果,因此预制装配式的施工方法值得在桥梁施工中广泛利用。
参考文献:
[1]邵旭东,邱明红,晏班夫,等.基于UHPC材料的高性能装配式桥梁结构研发[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2019(2):160-0167.
[2]项彦茂,曾德子,高燕梅,等.装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥预制桥道板制作工艺研究[J].重庆交通大学学报:自然科学版,2018,37(09):16-22.
[3]陈文宝,魏志松,张航.BIM技术在装配式桥梁工程中的应用[J].北京交通大学学报,2019,43(04).
[4]李炎锡,卢文枫,刘云,等.预制装配式剪力墙结构设计思路的研究与分析[J].科技尚品,2017(5):5-6.
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