《中国制造2025》指出要以创新发展为主题、以提质增效为中心,大力推进工业化制造发展。随着我国基础设施建设的水平不断提高,预制装配式构件使用率大幅提升,构件工业化生产已是主流趋势。昌樟改扩建二期项目积极响应装配式工业化建造要求和平安百年品质工程创建要求,在全线遴选3座桥梁,开展了墩柱、盖梁、梁板的全预制装配施工。
设计为先 夯实基础
项目装配式桥梁结构设计主要针对墩柱、盖梁和T梁开展。结合项目工程实际,开展了结构创新设计,包括20m先张法双T梁无跨中横梁设计、20m先张法双T梁端头锚设计、30m先张法单T梁等截面设计、30m先张法双T梁窄接缝免焊接设计。为形成预制结构拼装设计标准化流程,保障后续预制拼装质量,在设计工作开展过程中,先后开展了以下工作:
明确构件结构。与预制工艺的要求相结合,确定先张法T形梁标准化构造,包括外形尺寸、普通钢筋和预应力筋配置方式等。针对先张法T形梁结构特点,进行空间有限元分析,合理进行横梁布置。对标准跨径、常用桥宽进行系列化设计,形成设计通用图。
解析内在指标。结合结构受力、吊装运输条件以及连接构造,明确合理的装配式盖梁分段、分块设计方案,形成标准化、轻量化预制部件。确定各预制部件的构造尺寸、配筋方式和连接方式。
量化参数要求。明确原材料性能要求、结构设计(持久状况承载能力极限状态计算、持久状况正常使用极限状态计算、短暂状况构件的应力计算)、预制件制作、堆放与吊运、拼装、预应力施工、结构体系转换的一般要求。
细节为王 精品施工
墩柱装配化。装配式桥梁立柱采用灌浆套筒连接的预制拼装施工工艺。预制立柱采用直立柱,单个立柱断面为矩形加圆弧倒角,主线单个承台主要采用单立柱形式,部分采用双立柱形式,预制立柱混凝土等级C40,采用立式浇筑工艺,高性能混凝土一次性浇筑完成。立柱柱底套筒连接承台预留插筋,立柱柱顶预留插筋连接盖梁底套筒。立柱现场安装完毕后,进行垂直度及相对位置调节,调节后拼接面铺设2cm厚60MPa砂浆垫层,最后对套筒进行100MPa砂浆压浆作业,完成整个拼装工艺。相比现浇墩柱,预制墩柱延性、等效刚度、残余变形等抗震性能基本一致,预制墩柱在套筒高度范围内的裂缝更少,塑性铰长度更大。同时,现场不存在现浇混凝土外流造成周边环境污染的问题。
盖梁装配化。盖梁采用跨中胶接节段预制拼装工艺,装配化盖梁采用节段预制形式,按照设计规格在预制厂统一预制,然后采用专业运梁设备运送至指定施工区域进行吊装。盖梁在接缝处理方面采用环氧树脂拼接胶代替混凝土连接,在环氧树脂拼接胶固化之前加载临时预应力,保证整个施工阶段接缝不出现拉应力。相较于传统现浇施工和整体预制工艺,具有以下优点:
一是提高了施工工效。将预制盖梁分节段预制,可显著降低预制盖梁的重量,降低了运输、吊装的难度,以采用预制拼装施工,降低施工费用。通过已有的工程实践,每片宽盖梁约产生60万的经济效益。现场施工所需时间短,仅需1个小时就能完成一个节段安装施工,比传统施工方式节约1周。
二是保证了质量安全。现场工作量小,无需搭设支架、模板,减少了对现场交通的影响,也进一步保障了施工安全。同时,相较于传统现浇工艺,装配施工无需专用悬挂设备,盖梁施工质量更易于保证。
三是提高了经济效益。装配式盖梁预制部件轻量化后不仅运输和吊装方便快捷,可节约造价约10%,节约人工约30%,降低现场的风险源数量约35%,减少现场的建筑垃圾约50%,减少碳排放量约25%,具有明显的经济效益、环境效益和广泛的社会效益。
梁板装配化。本项目装配化桥梁梁板主要为预制T梁,预制T梁采用折线先张法施工,通过在张拉台座上安装转向器,预应力筋张拉过程中通过转向器进行转向、定位、弯折、成形,形成与其受力形式相适应的布置预应力筋方式,其弯矩图与荷载作用下的梁体受力弯矩图形状相近,克服了传统先张梁不能适用较大跨度的缺点,并找到了目前后张预应力混凝土孔道灌浆不密实、张拉端局压过大引起混凝土以及锚具破坏等技术难题的解决办法。
随着技术的不断进步和市场需求的不断增加,预制构件应用将在交通建设、城市基础设施、环保与节能、工业化建筑、灾害恢复与重建等领域发挥更加重要的作用。基于此,昌樟改扩建二期项目将持续挖掘预制构件的应用潜力,对相关成果进行梳理总结,凝练可复制、可推广的优秀经验,为我省高速公路装配化桥梁建造提供技术借鉴。(审核:郭捷菲来源:昌樟改扩建二期项目)
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