装配式混凝土桥梁设计施工技术思考

2022-09-21 16:46:07 来源:写作指导

摘要:桥梁项目建设是完善我国公路交通体系的关键要素,随着装配式工艺技术的发展,装配式桥梁项目建设已然成为我国路桥领域中的关注重点。通过对桥梁设计与施工技术应用的科学把控,可实现在短时间内高质量完成桥梁建设,并保证其运行年限符合预期需求。现阶段我国桥梁工程建设领域中装配式工艺的应用取得较为理想的成效,相较于常规施工工艺而言,装配式混凝土桥梁在施工效率、安全性、美观性等方面存在显著优势。为保证装配式混凝土桥梁能够稳定运行,需在加强桥梁设计把控的前提下,结合对施工技术的合理应用来提升桥梁施工质量。本文从装配式混凝土桥梁的设计方向分析入手,在此基础上阐明装配式桥梁施工的技术要点。

关键词:装配式;施工技术;桥梁;设计

桥梁项目建设是完善我国公路交通体系的关键要素,随着装配式工艺技术的发展,装配式桥梁项目建设已然成为我国路桥领域中的关注重点。通过对桥梁设计与施工技术应用的科学把控,可实现在短时间内高质量完成桥梁建设,并保证其运行年限符合预期需求。正因此,探讨对装配式桥梁设计与施工要点的把控,对促进我国公路桥梁建设事业的创新开展有着重要影响。

1装配式混凝土桥梁的特点分析

相较于常规混凝土桥梁项目而言,装配式桥梁项目的建设特点体现为:(1)资源节约。传统桥梁施工中涉及到大量人力、物力以及财力的投入,且施工阶段频繁出现资源浪费的问题。而装配式桥梁项目建设,可实现以工厂化的形式进行桥梁构配件的统一化生产,通过对模块构件生产用料的精细化控制来减少资源投入。同时,可做到以相关规范标准为参照,进行桥梁板梁、组合箱梁、承台、T梁、桥墩等构件的标准化制作。施工期间集约化模式的应用,可有效避免在现场施工阶段频繁出现混凝土、钢筋等资源浪费现象[1]。(2)施工效率高。装配式桥梁项目施工强调对构配件的预制与装配,即在项目施工前依照相关标准进行构配件批量预制,实现对现场选址、平整、浇筑等环节施工周期的缩短。同时,构配件施工可利用机械设备完成快速装配,其整体施工效率明显快于常规现浇工艺。(3)环境污染控制。以往路桥项目建设期间,现场周围环境均会受到不同程度的破坏与影响,其中浇筑混凝土的搅拌以及混合料运输、浇筑等环节开展,均会对地表植物、生态环境的发展造成一定限制。而装配式桥梁施工可将污水排放量控制在预期范围内,且施工模式更为清洁、环保,可有效避免现场施工影响到周围环境的均衡发展[2]。

2装配式混凝土桥梁设计的方向

2.1装配式混凝土桥梁上部设计

桥梁上部结构设计需遵循以下几点:①为进一步提升装配式桥梁的运行年限,可采用配筋湿接缝工艺进行桥面板构件的连接处理[3]。②需将剪力键在桥面板安装前设置于梁顶部位置,待预制桥面板安装完成后,需通过剪力槽设计来保证灌浆作业顺利进行。③重视对带翼板预制梁的合理设计,具体涉及到对实心板、预制箱梁、双T形板、倒T形板梁、空心板等的设计。④需以相关标准规范为参照进行桥面板连接类型的合理选择,并将活荷载控制在标准范围内。⑤依据对桥面板整体力学行为的分析,可采用条带法进行分布钢筋与主筋的优化设计。⑥需结合实际情况来确定主筋与纵向接缝之间会否需进行力矩的传递。

2.2装配式混凝土桥梁抗震设计

为保证装配式桥梁的整体抗震效果符合预期要求,需遵循以下几点:①要求设计人员在预制构件设计时明确传力路径因素,在具体设计时需立足于整体角度,对桥梁抗震进行传力路径的完整设计,实现对桥梁坍塌、凹陷等问题的有效抑制。②设计人员在抗震设计时明确拼装桥墩合理设计的重要性,并做到以《公路桥梁抗震设计细则》等规范为参照,对桥墩抗震系数进行科学设计,并通过计算、分析、验证等来确保桥墩设计符合预期抗震要求[4]。③需以地震荷载下塑性铰区域为基准进行预制构件连接位置的设计,而与塑性铰区域相隔较远的位置,则可按照弹性响应为基准进行连接位置设计。④为避免出现桥梁地下、上部结构出现严重损坏问题,可将墩柱、翼墙、墩壁等位置作为非弹性响应部。⑤需以相关规范为标准进行极限变形能力的验算,并借助非线性时程分析法进行塑性铰区域转动能力的计算,并以《城市桥梁抗震设计规范》等为基准进行规则析梁的定义。

2.3装配式混凝土桥梁构造设计

装配式桥梁在开展构造设计时需遵循以下要求:①构件接缝位置设计可以墩柱与盖梁连接处、基础与墩柱连接处等为基准进行合理设计。②重视对耐用性的合理设计,并要求设计人员加大对连接处的审查力度。③为避免接缝受到恶劣环境的影响,可采用薄聚合物、桥面铺装等形式进行桥面板接缝的处理,或采用混凝土或灌浆进行接头保护处理[5]。④连接设计是需以混凝土初期抗压强度为参考,且钢筋搭接的设计,可参考现浇混凝土结构施工方案来优化湿接缝工艺设计。⑤禁止以直筋搭接规定来约束带弯钩钢筋的连接。

3装配式混凝土桥梁设计施工技术要点分析

3.1装配式桥墩、盖梁制作与施工

为保证装配式桥梁施工质量控制符合预期要求,需加大对桥墩盖梁制作质量的把控。

3.1.1墩柱、盖梁BIM模型构建

结合对施工要求的分析,借助Revit软件进行装配式桥梁的建模处理,并要求建模与设计图纸比例控制在1∶1标准。依托于模型构建,做到对预力筋位置、钢筋骨架位置等信息的直观化展示,并在预制前通过碰撞检测来判断各构配件是否合理,避免因钢筋安放冲突影响到桥梁整体质量的控制。

3.1.2钢筋加工

施工前在钢筋加工厂按照规范标准进行墩柱钢筋绑扎作业,针对上下部主筋位置的确定,可视情况采用定位架进行界定,并保证主筋位置偏差控制在预期范围内,主筋间距控制需以设计标准为参照。在实际施工中,要求人员在绑扎作业期间做到对主筋垂直度的同步测量,并将偏差控制在5mm范围内,垂直度偏差禁止超过0.5%。若现场墩柱主筋施工高度相对较高,则需在施工前要求人员提前完成脚手架的搭设。

3.1.3模板安装与浇筑

结合现场情况分析,采用定型模板来加强施工质量控制,以平台地锚为基准进行模板四周的连接。在支模作业期间,对于钢筋骨架与模板垂直度的控制,务必以设计要求为标准,通过对四角竖筋垂直度的严格控制来提升装配式桥梁的施工质量。以设计图纸为基准,将两点吊环设置于墩顶预埋钢绞线位置。为避免混凝土浇筑作业开展受到阻碍,要求人员在浇筑前检查保护层、吊点是否存在安装问题,对钢筋上口保护层的厚度进行计算,以确保各面层的厚度控制在相同状态。针对吊点施工,钢绞线的应用需符合ΦS15.2的要求,以设计图纸为参照,将埋设、外露长度分别控制在0.9m、0.3m。为避免在浇筑施工中模板受到较大冲击,需在浇筑施工时借助料斗设备,高于2m的浇筑高度则需借助串桶来提升施工质量。对于混凝土浇筑厚度的控制,需在保证浇筑施工分层开展的前提下,以振捣棒长度为基准,将厚度控制在1.25倍左右,通过合理振捣来加强混凝土施工质量控制。

3.1.4盖梁施工

(1)预制盖梁底座施工。结合对实际施工情况的分析,要求人员在预制台座上完成钢筋绑扎与浇筑作业。以设计图纸为基准,将预制盖梁的台座尺寸控制在11.5m×2.2m×0.7m左右。对于钢管的布设,要求人员依据对主筋布设情况的分析,采用的钢管尺寸需控制在Φ60mm左右,并保证28根钢管能够与钢筋有效连接加固。以19.1cm为基准进行钢管中心间距的控制,并保持墩柱主筋间距与钢管中心间距的一致性。待施工结束后要求人员借助全站仪设备进行预埋件的测量、检查。底座浇筑完成后,施工人员需参照设计标准进行预埋件钢管的检查,判断钢管的外露长度是否符合20~30cm的标准,以确保盖梁竖向波纹管能够通过钢管预埋来实现有效固定[6]。(2)盖梁钢筋与模板施工。采用双面焊缝工艺进行盖梁钢筋焊缝的处理,以5d为标准进行焊缝最小长度的控制。为保证盖梁整体施工符合整体质量控制要求,可以双面焊缝的形式进行盖梁钢筋处理,并按照设计要求将焊缝间距控制在100cm范围内,焊缝长度则需控制在2.5d左右。禁止出现钢筋位置肆意变动的现象,并依据设计标准进行钢筋间距的严格控制。以预制盖梁为载体,视情况进行塑料与金属波纹管的埋设,波纹管分别控制在Φ80mm左右。同时,利用钢筋进行波纹管的加固处理。实际施工期间,需以朝上的状态对波纹管压浆孔的整体控制,采取有效措施来加强波纹管与注浆管的密封效果。另外,在现场施工时尽可能避免波纹管位置受到其他构配件安装的扰动。(3)盖梁预应力张拉。需注意,盖梁张拉作业前检查其强度是否符合标准,对于预应力钢束的张拉可采用对称方法。同时,需保证盖梁张拉作业处于吊装施工前。确保张拉处理符合预期标准后,要求人员视情况进行千斤顶截止阀的及时关闭,并按要求分别取下工具夹片、张拉千斤顶、锚板、限位板等。以工作夹片为基准,将超过50mm的预应力筋切除,锚头采用混凝土进行封堵处理。

3.2现场拼装施工要点

现场拼装作业需遵循以下几点:(1)吊装作业前需加大对承台凿毛、清洁作业的开展力度,承台表面凿毛可利用高压水枪进行初步清洁,清除多余水后进行凿除处理。在挡浆模板安装前进行墩柱边线的界定,采用槽钢或模板制成模板,以墩柱尺寸为基准将模板边长控制在超过6cm左右。采用C60砂浆制成砂浆垫层。(2)要求人员加大对承台精度的控制,在浇筑作业时需以设计标准为参照进行承台水平度、标高的严格控制。同时在高空作业时要求人员配套带全身式安全带,并借助专用高空作业车来保证现场作业安全。拼装施工前需提前将预制构件归位,并测试预制构件与现场桥梁结构的匹配度。若现场拼装施工处于冬季阶段,则需采取有效对策来加强水泥灌浆料的保温处理。(3)对于承台与立柱的拼装。首先需借助吊车设备进行承台、立柱的提前运输,并在拼装前测试二者匹配度是否符合标准要求。其次,结合现场情况合理采用调节垫块,依据对立柱垂直度控制、砂浆垫层厚度控制要求的分析来合理控制垫块高度,支座材料选择包括四氟板、不锈钢、橡胶等。最后,需在拼装时将调节设备安设于立柱上。(4)对于立柱节段拼装,要求人员在施工前按相关要求进行拼接缝的处理,以确保环氧类粘接剂的应用发挥出相应效用。同时,在采用环氧粘接剂进行立柱节段拼装时,现场人员需严格遵循预制阶段逐跨拼装施工技术规范要求。基于对调节设备的合理设置,要求人员结合现场情况进行空间姿态的合理调整。(5)对于盖梁间节段拼装,务必在承台节点养护结束后进行,并在注浆前按照设计标准进行墩柱垂直度的调节。需注意,终凝后禁止对墩柱位置进行再次调整,避免钢筋与浆料之间的粘结性受到影响。结合对现场情况的分析,可采用履带式吊单机进行构配件吊装处理。另外,需重视对节段拼装所用环氧粘接剂的合理选择。

4结语

综上所述,装配式混凝土桥梁在施工便捷性、污染控制、能源节约、施工效率等方面显著优越于现浇式施工工艺,随着装配式桥梁项目的不断增多,为保证工程主体结构能够始终维持稳定、可靠的运行状态,需加强对桥梁项目设计的规范控制,并通过对施工技术要点的把控来提升装配式桥梁的施工水平,避免因设计不合理影响到桥梁工程运行年限,并通过对施工技术的合理应用来促进装配式混凝土桥梁创造应有的社会效益。

作者:赵广婧 单位:太原城市建设有限公司