短线匹配法预制拼装技术及其工程应用

短线匹配法预制拼装技术及其工程应用
摘要：短线匹配法预制拼装桥梁的主要技术关键点在于接缝质量、线形控制以
及长期性能等方面，本文结合我国已建成的几座代表性短线匹配法桥梁工程，对
短线匹配节段预制拼装技术的关键要点进行介绍。

关键词：短线匹配法；预制拼装技术；应用
1短线匹配法预制拼装的技术要点
1.1接缝质量控制
节段预制法施工的预应力混凝土桥梁，接缝处采用剪力键和导向键进行连接，起到承受部分剪力和相邻节段准确装配的作用。

节段拼装体外预应力混凝土梁有
别于整体预应力混凝土梁，接缝处没有普通钢筋连接，由于接缝的存在，造成整
体结构力学性能的变化，承受荷载较大时，结构表现出非线性，受力特性与整体
钢筋混凝土梁有所区别，接缝的质量控制很关键;同时接缝的开裂会影响体内预应力束真空灌浆的质量效果并带来接缝处预应力钢束的耐久性问题，因此接缝是整
个短线预制拼装结构中的薄弱环节，是保证短线法节段预制拼装桥梁整体性和施
工质量的重要施工技术。

1.2短线匹配法预制节段箱梁几何线形控制
预制节段梁几何线型控制，包括预制过程的线型控制、安装过程的线型控制，通过施工前的方案设计，过程的测量、误差分析、实时调整，目的是保证成桥线
型符合设计要求。

1.2.1施工控制理论与方法方面
短线匹配法节段预制拼装桥梁必须精确控制相邻梁段预制时期的匹配关系，
才可保证最终的拼装线形满足设计要求。

法国的J.M.Muller最早提出了梁段预制
时期的施工控制基本思路和方法，如图1所示，简单说就是应设定节段上的控制
变量作为桥梁线形的代表值，每个节段上设置6个特征控制点，通过这6个特征
点连成3条控制线，以这3条控制线形成的折线控制预制安装过程，达到控制成
桥线型的目的。

图1 预制线形控制示意图
随着现代控制论在桥梁工程中的应用发展，各种控制方法也出现在了该类型
桥梁的线形控制中，其中最为常用的是开环控制及闭环控制。

早期的桥梁施工控
制都采用开环控制法，具体是指误差通过人工识别，如发现当前制造线形实测值
与理论值出现较大偏差，则会提出调整措施。

现代桥梁施工控制则多采用闭环控
制法，具体是指以成桥线型为依据，推导出拼装过程的线型、每个节段的预制线型，作为过程控制依据，对发现的误差，自动反馈到下一个施工阶段予以纠正，
避免误差累积，使得结构最终线型与设计线型尽可能逼近。

1.2.2在预制控制测量体系方面
预制测量控制体系是短线匹配节段预制拼装桥梁施工控制实施的核心组成，
它的合理设置和施工精度直接影响到箱梁节段预制线形控制精度，应在预制场建
设时期同时考虑。

目前使用的预制测量控制体系有以下两种：
（1）双测量塔控制体系。

该体系由测量塔、复核控制点和测量控制点，以
及固定端模形成测量控制体系，利用全站仪测量测点的三维坐标，通过成品的测
量数据进行误差分析，调整下一节段的控制数据，确保整体预制精度。

这个测量
控制体系由于有两个测量塔，习惯叫为双测量塔控制体系，目前最为常用。

（2）无测量塔控制体系。

该体系与双测量塔控制体系的不同是不需要设置
测量塔，由固定端模以及布置在节段梁端的梁面测点组成测量控制系统。

由于没
有测量塔的布置，测量手段为钢尺配合水准仪，因而其测量精度劣于双测量塔体系，但整个测量系统投入大为减少，这种测量控制方法目前应用较少。

1.3短线匹配法预制节段箱梁长期性能分析
1.3.1混凝土质量控制技术研究方面
混凝土质量控制技术较为成熟。

我国已颁布实施了《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011），从混凝土成分组成、配合比设计、搅拌、振捣、养护等各
施工阶段均提出了具体的规定，而且针对当代混凝土的特点，规定了大体积混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土等施工技术要点和重点;有关海工高性能混凝土
的研究成果已在青岛海湾大桥、杭州湾大桥、港珠澳大桥等工程中开始应用，具
有可参考的价值。

由于混凝土桥梁施工的技术水平、材料质量等变异性较大，因
此不同工程的混凝土制备与质量控制技术，需要结合工程材料特点和施工工艺加
以完善。

1.3.2预应力摩阻损失研究方面
规范给出了直线配筋预应力摩阻损失的计算设计公式，但是没有针对短线法
预制节段拼装桥梁给出摩阻损失系数等参数取值范围。

2工程应用
2.1工程概况
苏通大桥由北接线、跨江大桥、南接线三部分组成，北引桥多跨75m连续箱梁工程跨径组合为：（50m+9×75m）+（10×75m），为两联双幅。

为等高预应力
混凝土连续箱梁结构，单箱单室。

桥轴线位于半径7000m的平曲线上，桥面纵坡1.5%，横坡2%。

箱梁混合配置纵、横向体内预应力和体外预应力，采用短线匹
配法预制、架桥机对称悬拼施工。

2.2节段预制
在该工程中总共有1086个预制节段，梁段长度划分为2m、3m、3.3m、
3.6m和4m等5种规格，单块构件重量大多在120～170t之间，实际预制完成时
间为17个月。

设有2条生产线，每条生产线设3个预制台座和3个钢筋绑扎台座。

每个节段预制计划周期为2.5d，但在预制开始的两个月磨合期后，后续节段
的实际预制周期达到2d。

预制时考虑混凝土收缩、徐变、预拱度等影响因素后，
将每榀梁段的成桥整体坐标转换为预制厂局部坐标，以待浇梁段为基准，调整制
前相邻匹配梁段平面位置及标高，然后在预制台座的固定模板系统内逐榀匹配、
流水预制梁段。

箱梁节段钢筋在固定的装配架上绑扎成型、整体吊装入模。

模板系统由固定
端模及支架、活动端模（0号梁预制）、外侧模及支架、内模及移动支架、底模
及底模台车、液压系统等几部分组成，底模台车安装有竖、横向各4台液压千斤顶，可用于底模和匹配梁段的三维位置调整。

内模系统固定在滑梁上，可由液压
系统完成竖直方向伸缩及横向开启、闭合，并通过专用台车伸进或移出。

该系统
刚度大、尺寸精准，集成了多套机械、液压元件，可机械化操作。

冬季气温低，
预制混凝土节段养护以保温为主，在预制台座区修建了可滑动顶棚的暖棚养护房，房内用空调供热。

2.3节段安装
箱梁安装采用架桥机悬拼，整个安装期约为15个月。

共投入2台TP75架桥
机进行施工。

TP75架桥机长170.5m，高18m，宽9.5m，重1200t，最大悬挂吊
重1100t。

安装时首先将预制的墩顶梁段与墩柱临时锁定固结，在此基础上通过
架桥机逐对对称拼装，并通过预应力压紧，形成T形平衡悬臂，经两相邻悬臂合龙，形成连续的多跨连续梁桥。

利用架桥机主桁架的强度和刚度，对边跨施工进
行悬挂施工，并与中跨悬臂和墩顶块连接合龙后，最终形成整桥。

临时支座用于
墩顶块与墩身顶部临时锚固时的支撑，为C40素混凝土结构，其内预留墩顶块临
时锚固穿束孔洞;调位千斤顶（4台HYG—120手持式三向横移镐）用于墩顶块精
确调整就位。

墩顶块与墩身顶部间临时锚固采用6束12Фj15.24钢绞线U形钢绞线。

根据不同的外界温度选择不同型号的环氧胶，环氧黏结剂在使用前将各组份
按比例混合，然后用专用搅拌枪拌制均匀，拌枪转速控制在400～600转/min，
人工戴橡胶手套快速、均匀地涂沫，施胶厚度为3mm。

为防止环氧黏结剂在临时预应力施工时受挤压进入预应力管道，在预应力管口贴有高压缩性的闭孔发泡聚
乙烯O形橡胶密封圈。

结束语
短线匹配法节段预制拼装技术是将整孔箱梁设计成若干个标准节段，工厂内
逐节段匹配预制，架桥机现场拼装的施工技术。

该项技术1965年最早出现在法国，在国外得到了广泛应用。

2002年自苏通大桥开始，我国逐步实现了短线匹配
法的大规模应用以及设计、施工、装备、材料等技术的全面国产化。

参考文献
[1]刘程洪.短线匹配法节段箱梁预制关键技术[J].城市道桥与防洪，2017（07）：124-126+15.
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