西安某预制拼装桥梁关键技术简介

西安某预制拼装桥梁关键技术简介

王 超

 (陕西轨道交通集团有限公司，西安，710000)

摘要：西安属于寒冷地区且地震烈度较高，高架桥梁采用预制拼装技术的案例较少。本文基于西安某高架工程所采用的预制拼装方案，介绍了项目的总体设计，并对工程中的关键技术，如寒冷及高烈度地区预制拼装技术、超重预制拼装构件设计等进行了阐述，为类似项目提供借鉴意义。

关键词：预制拼装高架；地震烈度高区域；超重预制构件

中图分类号：U448.28文献标识码：B

作者简介：王超（1969—），男，工程师，硕士研究生，主要从事工程建设管理工作

1 前言

住房和城乡建设部、国家发展改革委联合印发《城乡建设领域碳达峰实施方案》，提出要大力发展装配式建筑。西安市亦印发了《绿色建筑和装配式建筑发展提升工作细化实施方案》，对装配式建筑的比例提了明确的要求。

预制装配式桥梁结构，具有对周边环境和交通影响小；工厂化预制，施工质量、耐久性和外观好；桥梁全寿命周期费用和能源消耗少，符合国家和西安市大力推广装配式建筑的战略要求等优点。

此外，高架桥梁位于城市交通繁忙地段，交通压力大，施工期间缺交通分流通道，为节约工期、减少施工对交通影响，其采用预制施工技术，通过将工厂化制造的立柱、盖梁和小箱梁等结构，在现场通过灌浆套筒等方式进行装配连接，使现场基础与预制构件同步施工，工序转换无缝衔接，可有效缩短工期30%左右。

但西安的高架桥梁结构，采用预制拼装的方案较少，究其原因，一是由于预制拼装技术较为前沿，二是西安位于寒冷及地震高烈度区域。

本文基于某工程案例，阐述了在西安这种寒冷和地震烈度高区域，采用预制拼装技术的总体方案、关键问题和设计思路，对类似的项目提供借鉴意义。

2 总体方案

本文基于西安某高架工程，根据总体方案，桥梁宽度为35m，为双向八车道设计规模，桥面布置为两侧16.5m车行道，中间布置2m中分带。

上部结构采用简支小箱梁，标准跨径为30m，桥面设置连续缝，每3-5跨一联，设置梳齿板伸缩缝。为满足地震下的伸缩要求，小箱梁和下部的支撑倒“T”型盖梁之间设置12cm缝隙，小箱梁实际梁长为28.5m。

图 桥梁横断面布置

下部采用倒“T”型盖梁，两根立柱进行支撑于承台上，承台下设置桩基础。倒“T”型盖梁顺桥向宽1400mm，高1800+1900mm，立柱横桥向尺寸为2300mm，顺桥向尺寸为2000mm。

图 倒“T”型盖梁断面

3 预制拼装技术

本工程桥梁基础采用钻孔灌注桩基础，和承台均现场浇筑，立柱、盖梁和上部结构则采用工厂预制，现场拼装的施工工艺。

小箱梁、盖梁和立柱采用低收缩混凝土，标号分别为C50、C60、C50，立柱与承台等需要填充灌浆料的地方，则采用M100高强度砂浆。

上部小箱梁预制拼装技术较为成熟，在城市高架中大量应用，本文不再详细展开。后续主要针对盖梁分段及立柱、盖梁连接、预制立柱与现浇承台的连接等关键节点进行介绍。

3.1盖梁分段及立柱、盖梁连接

本工程桥面总宽达到了35米，盖梁总体吊装重量达到了680吨左右，若整体预制，其运输和吊装难度将非常大，因此将盖梁分为三段进行预制，现场再通过现浇湿接带进行连接。

图 盖梁分段和吊装施工图

如上图所示，将盖梁横向进行分段，预制盖梁的边节段和中间节段的吊装重量分别为210吨和140吨，其长度和吊装重量比较符合现行的施工工艺要求。

在立柱顶部，对应边节段和中间节段盖梁相接的地方预留了现浇湿接带，预制立柱的钢筋插入其中，并保证伸入盖梁的钢筋满足锚固长度即可。这种设计也避免了预制立柱和预制盖梁需要采用套筒连接的问题，施工更简便可靠。

3.2 立柱与承台连接

承台采用现场浇筑的施工方案，并在承台对应立柱主筋位置预留灌浆套筒。立柱工厂预制并运到现场后，将立柱预留钢筋插入预留的套筒中，然后再在套筒中灌注高标号砂浆。

图 立柱插入承台示意图

图 灌浆套筒大样图

此种连接方式需要在立柱端头预留插入钢筋，其增加了立柱预制时候精度控制的难度，同时增加了运输的难度。但是这种方式可以较好的控制立柱的保护层厚度，并能保证连接的可靠性。

4 工程关键技术

4.1 抗震体系

本工程位于地震多发的西安地区，抗震要求高，根据《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166-2011），本工程的抗震设防分类为乙类，地震设防烈度为8度，设防措施等级需要提高到9级。

同时依据《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ 166-2011），城市桥梁抗震体系分为延性抗震体系和减隔震体系。延性抗震体系主要是通过桥墩的塑性变形进行耗能，减隔震体系则设置减隔震支座或者其他连接桥梁上下部的减隔震构造，来消耗能量。

根据住房城乡建设部《关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见》国家鼓励位于抗震设防8度及以上的高烈度区域采取减隔震设计，因此本工程采用了减隔震体系。

4.2 寒冷地区减隔震体系设计

西安属于寒冷地区，根据相关资料，历史最低温度零下21.6℃。

根据《公路桥梁铅芯隔震橡胶支座》（JT/T 822-2011），铅芯橡胶减隔震支座适用的温度范围是零下25℃到60℃。因此本工程采用铅芯橡胶减隔震支座，能够满足本地区工程的使用要求。同时在计算中保证计算参数和支座的规格参数对应，确保设计安全可行。

4.2 高烈度地区预制拼装减隔震设计可行性

关于预制拼装结构，尤其在地震高烈度区域，采用减隔震体系后其抗震性能，与现浇混凝土结构相比，文献[2]给出了结论：两种结构的抗震性能相近，在控制设计和施工精度后，可以用于工程实践。

本工程采用了减隔震体系的抗震设计思路，因此虽然位于地震烈度为8度的区域，但地震作用下的地震构件仍处于弹性工作状态。而预制拼装的施工工艺，并未改变整个结构体系为减隔震结构系统，基于此，可以得出设计是安全可行的结论。

5 结论

预制构件工厂化加工制造，可充分发挥标准化、机械化、专业化和信息化等“四化”优势，通过钢筋集中加工、构件集中预制、成品集中养护等“三集中”措施，促使产品内在品质与外观质量“双提升”。对于体量较大的项目，通过规模化生产，可降低项目总体造价。

在国家“交通强国”战略指导下，预制拼装桥梁以其低碳环保、施工高效的诸多优势广受推崇，应用越来越广泛。

本文基于西安某预制拼装高架桥项目，对寒冷和高烈度地震的区域，其总体方案和设计关键节点进行了论述和思考，为后续类似项目提供有益的借鉴。

参考文献:

[1]贾俊峰.灌浆波纹管连接预制拼装RC桥墩-承台节点抗震性能,北京工业大学硕士学位论文,2016

[2]周良 闫兴非 李雪峰.桥梁全预制拼装技术的探索与实践,预应力技术,2014