桥梁公司建筑工业化—装配式桥梁施工技术.pptx

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1、Content目录1 建筑工业化的概念建筑工业化的概念2 装配式桥梁的发展装配式桥梁的发展3 装配式墩台施工装配式墩台施工4 索塔预制、拼装索塔预制、拼装5 大节段梁体工业化大节段梁体工业化6 钢梁悬拼施工钢梁悬拼施工7 混凝土节段梁施工混凝土节段梁施工 1974年，联合国出版的政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引中定义了“建筑工业化”:按照大工业生产方式改造建筑业，使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。它的基本途径是建筑标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化，并逐步采用现代科学技术的新成果，以提高劳动生产率，加快建设速度，降低工程成本，提高工程质量。 建筑工业化是以构件

2、预制化生产、装配式施工为生产方式，以设计标准化、构件部品化、施工机械化、管理信息化为特征，能够整合设计、生产、施工等整个产业链，实现建筑产品节能、环保、全生命周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。建筑工业化的基本内容和发展方向可概括为“四化”：一是设计标准化。这是建筑工业化的前提。要求设计标准化与多样化相结合，构配件设计要在标准化的基础上做到系列化、通用化；二是构件部品化。是建筑工业化的手段。采用装配式结构，预先在工厂生产出各种构配件运到工地进行装配；混凝土构配件实行工厂预制、现场预制和工具式钢模板现浇相结合，发展构配件生产专业化、商品化，有计划有步骤地提高预制装配程度。在建筑材料方面

3、，积极发展经济适用的新型材料，重视就地取材，利用工业废料，节约能源，降低费用；三是施工机械化。这是建筑工业化的核心。即实行机械化、半机械化和改良工具相结合，有计划有步骤地提高施工机械化水平；四是管理信息化。这建筑工业化的重要保证。指运用计算机等信息化手段，从设计、制作到施工现场安装，全过程实行科学化组织管理。 法国学者Freyssinet在19451948年首次对预应力混凝土桥梁采用预制分段施工法，在巴黎以东马恩河上架设了Luzancy 桥等五座桥梁 1952 Freyssinet 公司在所设计的一座单跨后张预应力桥梁中首次采用了节段密接匹配预制法，节段的结合面设置了剪力键。当时的节段剪力键构

4、造、密接匹配预制及拼装工艺并不很完善 直到1962年Jean Muller 在巴黎南部塞纳河上Choisy-Le-Roi桥的设计中，节段剪力键构造、密接匹配预制及拼装工艺得到了改进，并从法国推广到全世界 20世纪70年代，预制节段拼装施工工艺得到了迅速发展。从最初的平衡悬臂拼装施工法，逐步发展成逐跨拼装施工法等多种方法 1980年竣工、由Jean Muller设计的美国LongKey桥，成为新一代体外预应力混凝土桥梁 Long Key桥采用标准化分段、系列化预制方法，在现场施工环境较差情况下，利用现代化机械设备，大大提高了施工速度与质量，并对环境的不利影响降低到最小程度 之后，结合体外预应力技

5、术和先进架桥设备的标准化预制节段拼装施工方法在全世界得到了发展 1995 年马来西亚吉隆坡建造的长度为6km的高架道路，包括一个高架收费站、5个12 条匝道的互通式立交，采用了干接缝节段施工体外预应力混凝土桥梁结构 20世纪70年代起，我国的体内预应力混凝土桥梁开始采用预制节段拼装施工工艺 由于节段拼装后桥梁线形偏差较大、体内预应力筋防腐处理不理想， 20世纪80年代后这一工艺基本被现浇节段施工工艺所替代 随着体外预应力技术的发展、体内预应力筋腐蚀等问题的出现，以及预制节段拼装施工技术的完善，结合体外预应力技术和先进架桥设备的标准化预制节段拼装施工方法逐渐被我国接收 2001年竣工的上海至江苏

6、的嘉浏高速公路的浏河大桥，首次采用预制节段拼装施工技术的体外预应力混凝土简支梁桥 2004年竣工的上海沪闵高架桥，为采用预制节段拼装施工技术的体外预应力混凝土连续梁桥 施工中的苏通长江公路大桥的引桥，也是采用预制节段拼装的体外预应力混凝土连续梁桥 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

7、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

8、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。常用的拼装接头有以下几种：（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

9、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

10、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1.21.5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7所示。预制拼装立柱的抗震性能 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

11、，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（Coupler）、波纹管（Duct）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（Coupler）、波纹管（Duct）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

12、，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（Coupler）和波纹管（Duct）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：嘉闵JMB2-5 嘉闵高架路（G2S6）及地面道路新建工程起始于曹安公路以南，向北跨越南翔编组站后沿沪宜公路到S6立交止。路桥集团承担标段为JMB2-5标，工程南起真南路南侧约130m，北至丰北路北侧约130m，全长1.56KM，高架道路设计为双向6车道，双向4快2慢。2014年11月4日，嘉闵高架北段JMB2-5标正式开工，标志着路桥

13、施工在桥梁预制拼装领域全面升级，该标段将实现桥梁盖梁、立柱下部结构预制拼装工艺在国内的首次大规模应用。高架桥下部结构桥墩采用大挑臂“倒T型”盖梁双柱式桥墩，上部结构为预制小箱梁。盖梁下层与立柱均采用工厂化集中预制，现场进行装配施工。 上海路桥在嘉闵高架路（G2-S6）及地面道路新建工程JMB2-5标将桥梁下部结构预制拼装大规模付诸实施，是上海市乃至国内首个大规模推行及运用预制装配施工工艺的高架道路工程，其预制砼结构包括立柱、盖梁、小箱梁及防撞墙等多个部位，并在现场安装。应用实例：嘉闵JMB2-5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

14、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

15、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：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；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；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：张拉操作人员和设备均为地面作业，安

16、全方便；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；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：港珠澳大桥桥梁工程非通航孔桥预制墩台施工 桥梁下部墩身与承台在工厂进行一体预制；其中，承台为倒凹形结构，其上设有多个导向孔、多个排气补注孔和多个支撑垫板；多个导向孔均置于承台周缘，多个支撑垫板均置于承台内腔顶面周缘，多个排气补注孔均布于墩身与承台相交处周缘；承台位于水平防冲垫层上表面，墩身与承台围成的空腔下口为防冲垫层封闭，空腔内充有填芯混凝土；每个导向孔内固接有一导向桩，导向桩垂直穿过防冲垫层插入海、江、或河床中；多个支撑桩与承载桩分布在预制基础下方，垂直穿过防冲垫层插入海、江或河床中，与防冲垫层、空腔内填芯混凝土固接；支撑桩或承载桩的桩顶有填芯混凝土，填芯混凝土顶面为桩顶设计标高，桩顶填芯混凝土高度米；其中，支撑桩的桩顶设支撑桩定位构件，支撑桩定位构件与承台内顶面的支撑垫板相对应，并经支撑桩定位构件与支撑垫板固接。