装配式桥梁施工技术

一、装配式墩台施工

装配式墩台是将高大的墩台沿垂直方向、按一定模数、水平分成若干构件，在桥址周围的预制场地上进行浇筑，通过车船运输至现场，起吊拼装。

装配式墩台的主要特点是：可以在预制场预制构件，受周围外界干扰少，但相对来说，对运输、起重机械设备要求较高。装配式柱式墩系将桥墩分解成若干构件，如承台、柱、盖梁(墩帽)等，在工厂或现场集中预制，再运送到现场装配成桥墩。其施工工序主要为预制构件、安装连接与混凝土填缝。其中拼装接头是关键工序，既要牢固、安全，又要结构简单便于施工。

常用的拼装接头有以下几种：

（1）采用有粘结后张预应力筋连接构造

有粘结后张预应力筋连接构造往往配合砂浆垫层或环氧胶接缝构造实现节段预制桥墩的建造，方案中的预应力筋可采用钢绞线或精轧螺纹钢等高强钢筋。该构造特点是预应力筋通过接缝，实际工程应用较多，设计理论和计算分析以及施工技术经验成熟。不足是墩身造价相对传统现浇混凝土桥墩要高许多，同时现场施工需对预应力筋进行张拉、灌浆等操作，施工工艺复杂，施工时间较长。

（2）灌浆套筒连接

预制墩身节段通过灌浆连接套筒连接伸出的钢筋，墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。构造特点是施工精度要求较高，现场施工所需时间短，同时也不需要张拉预应力筋，现场工作量显著减小，其正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似，因此具有一定的经济优越性。从国外应用经验看，低地震危险区已开始广泛应用，高地震危险区域的应用和科学研究还在进行中。

（3）灌浆金属波纹管连接

该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接，预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造，见图5所示。该构造现场施工时间短，但需要满足纵筋足够的锚固长度，其力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似。目前国外已有少数桥梁使用这种连接构造进行施工，高地震危险区域内应用较少，其抗震性能如何目前仍在研究中。

（4）插槽式连接

插槽式连接构造如图6所示，已在一些桥梁工程中得到应用，主要用于墩身与盖梁、桩与承台处的连接，与灌浆套筒、金属波纹管等相比，优点是所需施工公差可以大一些，现场需要浇筑一定的混凝土。

（5）钢筋焊接或搭接并采用湿接缝

预制拼装桥墩预先伸出一定数量的钢筋以便与相邻构件预留钢筋搭接，需设临时支撑，钢筋连接部位需通过后浇混凝土（湿接缝）方式连接，这也是目前国内较多采用的节段拼装桥墩的设计思路。采用该构造建造桥墩，力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝的存在会增加施工时间和现场钢筋搭接、浇筑的作业量，从快速施工角度考虑，该方案存在一定不足。

（6）承插式连接

承插式接缝连接构造是将预制墩身插入基础对应的预留孔内，插入长度一般为墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部铺设一定厚度的砂浆，周围用半干硬性混凝土填充。优点是施工工序简单，现场作业量少；不足是接缝处的力学行为如何，特别是抗震性能如何，尚需进一步研究。国内北京积水潭桥采用该连接构造建造，美国一些桥梁也采用该连接构造进行建造。如图所示。

预制立柱的抗震性能是阻碍全预制拼装技术在高地震危险区域桥梁中应用的一个技术难题，为了实现全预制拼装技术的全面推广应用，必须对预制拼装立柱的抗震性能展开深入的研究。以典型实际工程桥墩构造为原型，选取套筒、波纹管和有粘结预应力筋三种预制拼装连接方式，进行了矩形实心节段预制立柱的低周反复水平加载缩尺试验研究，通过对不同构造细节下节段预制立柱试件的拟静力试验和有限元数值分析，研究了不同构造方式下节段预制立柱的滞回特性、延性变形、接缝处的非线性力学行为、损伤和破坏机理等。

试验结果表明，采用套筒、波纹管预制拼装连接构造的桥墩与传统现浇混凝土桥墩相比，具有相近的抗震性能，可满足预期抗震性能的要求。有粘结预应力筋连接预制拼装桥墩具有与现浇混凝土桥墩相近的变形能力，但耗能能力较弱。此外，通过计算分析、连接装置试验、对整批试件的制作和运输过程的研究表明，套筒和波纹管两种预制拼装连接方式，立柱总体受力、构造连接、抗震性能和整个施工工艺细节均可以满足当前设计和施工的要求，可用于工程实践。

应用实例：

装配式柱式墩台施工应注意以下几点：

（1）墩台柱构件与基础顶面预留杆形基座应编号，并检查各个墩、台高度和基坐标高是否符合设计要求；基口四周与柱边空隙不得小于2cm。

（2）墩台柱吊人基杯内就位时，应在纵、横方向测量，使柱身竖直度或倾斜度以及平面位置均符合设计要求；对重量大、细长的墩柱，需用风缆或撑木固定后，方可放吊钩。

（3）在墩台柱顶安装盖梁前，应先检查盖梁上预留槽眼位置是否符合设计要求，否则应先修凿。

（3）柱身与盖梁(墩帽)安装完毕并检查符合要求后，可在基杯空隙与盖梁槽眼处浇筑稀砂浆，待其硬化后，撤除楔子、支撑或风缆，再在楔子孔中灌填砂浆。

随着预应力技术的成熟与发展，预应力开始应用于墩台上，特别是后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台。它的施工方法与装配式柱式墩台施工方法相似，除了安装时的连接接头处理技术之外，节段预制构件之间的连接方式主要依赖于预应力钢束。

后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台采用的预应力钢材主要有高强度低松弛钢丝和冷拉Ⅳ级粗钢筋两种。后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台的预应力张拉方式有以下两种：张拉位置可以在墩帽顶上张拉；亦可以在墩台底的实体部位张拉。一般采用墩帽顶上张拉。

（1）墩帽顶上张拉预应力钢束其主要特点是：

①张拉操作人员及设备均处于高空作业，张拉操作虽然方便，但安全性较差；②预应力钢束锚固端可以直接埋人承台，而不需要设置过渡段；

③在墩底截面受力最大位置可以发挥预应力钢束抗弯能力强的特点。

（2）墩底实心体张拉预应力钢束其主要特点是：

①张拉操作人员和设备均为地面作业，安全方便；

②在墩底处要设置过渡段，既要满足预应力钢束张拉千斤顶安放要求，同时又要布置较多的受力钢筋，满足截面在运营阶段受力要求；

③过渡段构件中预应力钢束的张拉位置与竖向受力钢筋相互关系较为复杂。预应力钢束的张拉要求、预应力管道内的压浆要求与预应力混凝土梁的要求一致。应用实例：