预制节段拼装桥梁轨道交通论文范文

1预制节段拼装桥梁的应用

节段混凝土桥也称箱形截面混凝土梁桥。箱形截面混凝土主梁施工时，其浇筑单元是长、宽、高三维尺寸相差不大的节段，因而其常常也被称为节段混凝土桥。当浇筑节段集中在现场之外的异地完成，且被运输至现场并吊装就位时，就成为混凝土节段预拼桥。节段预拼桥各部分吊装就位后，需采用后张法施加预应力。以主梁为预制单元的混凝土桥梁，由于受运输条件的限制，通常跨度在45m至100m之间。与多片工字梁及T梁相比，箱形梁由于上部结构的封闭性和整体性，具有很好的景观效果，见图1。广州市地铁6号线西段（简称地铁6号线西段）起于金沙洲浔峰岗附近，沿东南向延伸，线路全长3.11km，主要穿越城区及高速公路等，施工对交通影响较大。全线高架桥梁采用刚构体系，并采用预制节段拼装方法施工，从而减少了施工对环境的影响。下面以该工程标准联设计为例，对预制节段拼装技术进行介绍。广州市轨道交通6号线西段高架桥效果图见图2。

1.1工程概况地铁6号线西段典型高架上部结构箱梁均采用单箱单室设计方案，梁高2m，标准跨度40m，3跨1联连续刚构体系，见图3。墩顶尺寸为2.4m×0.7m，在墩顶下4m处按1/20坡度收缩成2m×0.7m，且坡度壁厚保持不变；长度方向按1/30坡度放大。桥墩截面形状近似为矩形，采用半径为12m的内收圆弧，四周采用直线导角。2薄壁墩中心距为1.9m。典型中墩构造见图4。

1.2主梁结构设计箱梁标准段顶宽9.3m，加宽段顶宽9.3～11.2m，加宽部分采用悬臂加宽形式,悬臂宽1.75～2.7m，顶板厚0.25m；底板宽2.4m，厚0.3～0.5m；腹板厚0.3～0.5m。纵向节段分为标准节段块、渐变节段块及墩顶块3种类型。其中墩顶块含端横隔梁，为预应力索张拉端及锚固端；中墩采用现场浇筑方式施工；边墩为预制节段。为了实现腹板及底板厚度由墩顶至标准段的逐步过渡，渐变节段块分为2种类型，节段长度分别为2.5和2.6m；标准节段块节段长度为2.6m。节段断面见图5，结构分块见图6。

1.3关键技术地铁6号线西段典型高架桥梁采用了超静定连续刚构体系，其受力特性如同连续梁中跨，弯距在墩顶为负弯矩，跨中为正弯矩。设计比较灵活，可用调整梁与墩柱刚度比的办法来降低梁高；结构上部和下部作为一个整体承受荷载，受力较合理，且构件可设计得较为经济，结构重量较轻。与简支结构相比，采用连续刚构体系可减少工程量，较为经济，但应重视接缝设计、节段拼装时临时张拉预应力、墩梁固结段处理及施工验算等关键技术。

1.3.1接缝处抗剪强度计算受弯构件接缝处抗剪强度按下式计算：计算结果表明：在距离墩顶约4.6m处抗剪强度安全系数最小，最大剪力计算值为8026kN，接缝抗剪强度为16292.5kN，安全系数为2.03，满足上式安全系数的要求。

1.3.2节段拼装时临时张拉预应力预制节段吊装时，需要在主梁顶底板安置临时张拉台座，且安装时需保证最小压应力不小于0.21MPa，平均压应力不小于0.28MPa。张拉台座顶板采用钢台基座，底板采用混凝土基座。临时预应力筋采用40精轧螺纹钢筋，节段安装时，采用4束顶板束，2束底板束。张拉台座布置见图7。式中：A为截面面积，m2；N上为顶板束长拉力，kN；N下为底板束长拉力，kN；S上为截面形心轴上截面静矩，m3；S下为截面形心轴上截面静矩，m3。

1.3.3墩梁固结段与标准预制节段处理由于主梁是先简支，后采用张拉竖向预应力形式使结构连续，因此，对于联间边墩而言，预应力布置具有关键的连接作用。边墩竖向预应力采用U型锚固形式，每个边墩内设2根9-Φ15.2mm的U型预应力钢绞线，其锚固于主梁顶部。边墩墩梁连接构造见图8。为了减少预制节段拼装主梁的架设难度，在连续刚构中墩3.6m长度范围内，主梁采用托架现浇法施工，在现浇墩顶段与预制节段梁段间设置20cm二次现浇湿接缝段，见图8（b）。

1.3.4典型高架桥梁施工施工过程中，为了保证双薄壁墩安全，在2个薄壁墩间设置了横向连接。典型高架桥施工见图9。在施工过程中对双薄壁中墩、双薄壁边墩进行了强度验算，验算结果如下。1）双薄壁中墩强度验算。本文以架设40m跨最高的16m墩高为例，对双薄壁墩中墩的受力进行分析。在架设节段梁自重、架桥机支腿反力及薄壁墩自身重量的最不利受力条件下，最不利荷载组合为4260kN，距离桥墩中心3m。近临时支点薄壁墩受压，弯矩较小；远临时支点薄壁墩受拉。本文对典型高架桥施工时受拉薄壁墩进行控制验算。结果表明，受拉薄壁墩钢筋最大应力为168MPa，最大裂缝为0.17mm。2）双薄壁边墩强度验算。本文还对双薄壁墩边墩的受力进行了分析。在架设节段梁自重、架桥机支腿反力及薄壁墩自身重量的最不利受力条件下，近临时支点薄壁墩受压，弯矩较小；远临时支点薄壁墩受拉。本文对典型高架桥施工时受拉薄壁墩进行控制验算。结果表，受拉薄壁墩钢筋最大应力为74MPa，最大裂缝为0.07mm。

2结语

随着城市的发展，为改善城市交通状况而新建的道路桥梁，不可避免需要上跨或下穿既有路网的干道。这些在市政建设中最常见的桥梁，其设计本身并不复杂，但是其施工会不同程度影响原有的交通秩序。预制构件拼装施工可以在很大程度上降低这一影响。另外，在某些特定的环境，如生态湿地需要保护原生态，预制拼装工艺可以占用较少的工地作业面积，因而也是一个很有竞争力的选择。

作者：刘安双马振栋单位：林同棪国际工程咨询(中国)有限公司