公路高架橋分段施工技術分析論文
混凝土橋梁施工技術在上世紀30年代，在歐洲首次應用了分段懸拼、跨中合攏的方法來建造拱橋，橋梁分段施工技術的出現，使得跨河橋梁施工的風險大為降低，因此迅速地取代了原先的滿堂支架的施工方法。到了上世紀50年代以后，預應力混凝土技術開始推廣應用，橋梁分段施工技術也發展出分段掛籃懸澆與預制節段懸拼技術。隨后，斜拉橋問世，許多鋼斜拉橋與預應力混凝土斜拉橋都采用了分段懸拼技術進行施工。時至今日，公路橋梁分段施工技術已經十分成熟，近期的北京三元橋分段構件替換施工，從舊梁分段拆除到新梁吊裝完成，僅僅只花費了43個小時，引起社會轟動，更是凸顯分段施工技術的優勢。
一、預制分段橋梁施工的優點
公路混凝土橋梁按照施工方法可以分為整體式施工與分段式施工。整體式施工即在橋梁所在場地修筑墩基之后，搭建腳手架、搭設模板，然后采用混凝土現澆施工方法修剪橋梁。分段式施工將橋梁分為若干節段，采用分段澆筑或者在工廠或其他場地進行預制，然后運輸到橋梁所在場地，采用起重設備將分段吊裝、落墩、拼接而成。自從上世紀50年代，“預應力之父”林同炎先生提出預應力混凝土的理論并用于工程實踐之后，預制橋梁分段施工就在美國逐漸推廣應用。時至今日，大多數的公路混凝土橋梁的預制分段都采用預應力混凝土技術。預制預應力混凝土分段橋梁施工方式相比整體式施工具有以下優勢：
1、降低工程造價
混凝土結構施工的成本造價，根據經驗大概可知由若干分項組成，其各自的占比如下表中所列。可見，人工費用是當前混凝土結構施工中所占成本較高，而成本增加速度又較快的一項。人工費用通常采用計時制計算，普通施工工人薪酬大多以日為單位計算。因此，要控制橋梁的工程造價，從人工成本的控制著手，能夠有更高的成效。采用分段施工，能夠大大節省人工工時。以北京三元橋改建為例，若采用現澆方式進行施工，起碼需要占用現場幾個月的時間，而且還會受到氣候、周邊等各種因素影響，但是采用工廠預制、掛車現場拼裝，拼裝時間僅2天，預制時間也縮短到數周。當然，預制分段施工所節省的人力成本實際上還要轉嫁到運輸成本的增加上。相比散料與鋼筋等小體積物料的運輸，大體積的分段運輸成本無疑提高不少。因此，多數在橋梁現場地面進行預制，或者利用所跨越的河流、交通線進行運輸，綜合下來，依然能夠節省較大的成本。
2、構件質量與尺寸精度高
預制分段構件由于在預先進行制造，其使用的模具、生產工藝、質量檢驗三個方面的條件都要遠強于橋墩上腳手架搭板澆筑。首先是模具與工裝設備可以在平整的地面進行，較為容易使預制出的大量分段都有統一的標準，便于后續施工安裝的拼接。生產工藝方面，從澆筑到養護的條件都要優于腳手架的懸空處，尤其在氣溫較低的地區，能夠有效保護構件不暴露于懸空風口處。同時，在地面或工廠進行預制，由專業的質檢人員進行檢測，同時，檢測條件也較為便利，能夠有效保證獲得批量的高質量產品。此外，工廠預制的構件，如果其尺寸不滿足要求，還可以利用廠內設備進行修正，因此尺寸精度也能夠有較好的保證。尤其是在橋梁撓度方面，現澆橋梁都要十分小心地計算預拱量以控制施工后的下撓。而預制構件即使單獨某個分段預制成的撓度不滿足要求，也能夠通過其他分段的調整來滿足要求。
3、施工后收縮小
分段施工的橋梁在施工后的收縮變形較小。一般橋梁施工都會設定一定的預拱以及其他反變形來控制施工后的變形依舊在容易范圍內，但是除了徐變產生的撓度變形之外，收縮變形導致的箱梁裂縫則是現澆結構十分容易出現的重大隱患。對現澆混凝土收縮的控制措施，一般都采用設置后澆帶進行控制，但是額外的結合面降低了整體的強度與可靠性。而預制分段在進行吊裝拼接之前，在工廠內就完成了凝固養護，其收縮變形已經完成，因此只要保證各分段之間拼接尺寸精度滿足要求，安裝后的收縮變形幾乎可以忽略，從而避免了現澆混凝土，在施工后由于收縮等原因出現裂縫的缺陷。
二、橋梁分段施工技術要點
1、常見的橋梁分段型式
常見的分段界面多為箱梁，其型式主要有以下三種：不同型式的截面主要應用于不同寬度的橋梁。其一般有如下規則：單箱單室的箱梁一般兩款小于18m；單室分離式雙箱一般用于25m左右的寬度；多室結構若分室數量小于3個，一般不宜超過20m，分室數量較多，可以應用于25m左右寬度，雙箱分離式多室結構，可以用于25m寬度以上橋梁。箱梁高度還分為變高度與等高度，變高度多采用直腹板、等高度多采用斜腹板。分段橋梁還有等截面與變截面兩種形式，等截面施工簡單，一般用于跨徑80m以下的中小跨徑橋梁；變截面分段適用于大跨徑橋梁，長度一般能達到300m以上。
2、分段施工的主要方法
（1）懸臂施工。懸臂施工以橋墩為對稱中心，在兩側以可移動的吊裝機將預制分段吊裝落在橋墩上，然后進行拼接。過去常采用懸臂澆筑，使用可動的掛籃進行混凝土澆筑，不過現澆分段工期長。懸臂拼接則是將預制好的分段調入制定的位置后，采用環氧樹脂膠和鋼絲束將分段之間連接起來，接縫處采用螺栓進行錨固，如圖2所示。懸臂拼接施工的分段長度一般在2～5m之間，不過如果場地能夠容納更多的起重設備，則可以一次性吊裝長度較大的構件。
（2）頂推法。頂推法在橋梁軸線方向設置制造臺座作為預制場地進行分段的現場預制，然后利用水平液壓頂推裝置將分段向軸線方向頂推進入到預定的橋位。同時為了保證頂推方向的偏差滿足要求，在頂推前方設置一段導梁。另外，為了減少預制分段與橋墩之間的摩擦，在每個橋墩上安裝應力傳遞裝置，以抵消分段與橋墩之間的重力，減小摩擦力。
（3）轉體法。轉體法最早在跨河橋梁分段施工中采用，利用正交的河流上的輪船運輸橋梁分段，進入指定橋位后，將分段頂起進行90度的旋轉后與兩側的分段進行拼接。隨后，被引用到跨越較大空間的干道的高架橋施工中，如圖4所示。一般也有兩種方式，一為在所跨越干道周邊建設平行于所跨越交通線的平臺，預制完畢后，進行旋轉；一種為工廠預制，直接借所跨越交通線進行運輸，到指定橋位旋轉。
三、結語
當前，采用分段施工的公路橋梁越來越多，尤其是采用預制混凝土箱梁構件進行分段拼接的工程更是發展迅速。相比整體式施工能夠對橋梁撓度與軸線平滑度進行連續修正，過去分段施工在拼接接口、分段撓度過度等方面存在較大的問題，但是隨著預制分段的尺寸精度的控制越來越精確，這些問題正不斷被解決，這使得預制分段橋梁施工技術在公路高架橋與立交橋方面的應用越來越廣。拼接法進行分段施工，當前主要的薄弱環節在接縫的處理。環氧樹脂接縫從強度到耐候性方面，與混凝土構件本身存在差距。同時，大體積、大長度的分段拼接，還受限于起重設備以及供起重設備同行的場地的條件。因此，施工技術人員依然要不斷創新摸索，以不斷改進分段拼接施工技術。
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