1、简支 U 形梁节段预制架设施工技术摘要：本文对简支 U 形梁节段预制架设施工技术进行了较详细阐述，其思路和方法可供类似桥梁结构的设计、施工参考。 关键词: 简支 U 形梁；节段预制架设；施工技术 中图分类号：TU74 Construction Techniques on Segmental Prefabrication and Erection for Simply Supported U-Type Girder Yang Fa-jin Sun Engineering Consultants International,Inc. Guangzhou Guangdong Abstract: Co
2、nstruction techniques on segmental prefabrication and erection for simply supported U-type girder are introduced in this paper. The ideas and methods can provide references for the design and construction of the similar bridges. Key words: simply supported U-type girder; segmental prefabrication and
3、 erection; construction techniques 一、概述 国外最早的简支梁 U 形梁是英国 1952 年建造的罗什尔汉桥，此后，日本、德国、澳大利亚、法国、日本和俄罗斯等国家相继在桥梁中应用。上世纪 80 年代初期，我国在怀柔跨京丰公路和通县跨京承线相继建造了1 孔跨度为 20m 双线简支梁 U 形梁桥和 2 孔跨度为 24m 的简支梁 U 形梁桥。简支梁 U 形梁受力明确，构造简单，布跨灵活，施工方便，对下跨道路净空要求低，且大大减少车辆运营时产生的噪声对环境的影响，因此在城市高架桥特别是轨道交通项目上有很好的优势。目前简支梁 U 形梁大多采用采用支架现浇施工技术，通常
4、占路面积大，施工周期长，对交通、环境影响大，混凝土浇筑质量不易控制。由于支架现浇施工技术的缺陷，制约了简支梁 U 形梁在城市桥梁中的发展。下图示出简支 U 形梁常用的构造： 早在 20 世纪 60 代，国外已在桥梁工程中采用节段预制架设施工技术。近年来, 随着架桥设备及预应力技术的不断完善，该施工技术得到了进一步的发展，并且开始在简支梁 U 形梁施工中采用，比如迪拜目前在建的地铁系统、智利圣地亚哥地铁 4 号线和印度新德里地铁 3 号线高架等。但目前在国内，简支 U 形梁节段预制架设施工的实例屈指可数。 目前国内市政工程建设正步入高峰期, 城市高架桥梁特别是城市轨道交通桥梁建设越来越多。随着人
5、们生活水平的不断提高，劳动力成本越来越高，对环境、交通、景观和桥梁质量等问题提出了更高的要求。这些因素为简支 U 形梁节段预制架设施工技术的应用和发展起到了决定性的推动作用。 鉴与该施工技术良好的发展前景,本文首先对简支 U 形梁三种不同施工技术优缺点进行比较，得出节段预制架设施工技术的优势，然后对简支 U 形梁节段预制架设施工技术的施工流程和施工工艺进行详细的阐述。二、施工技术比选 简支 U 形梁可采用支架现浇施工、整孔预制架设施工和节段预制架设施工技术。支架现浇施工是在支架上安装模板、绑扎钢筋，预埋预应力孔道，在现场浇注混凝土的施工技术；整孔预制架设施工是按起吊安装设备的能力先在预制场逐孔
6、预制，然后通过架设吊装设备将预制好的梁体安装在墩台上的施工技术；节段预制架设施工是将 U 形梁按纵桥向分成若干节段进行预制，然后通过架设吊装设备逐段拼装组合成桥的施工技术。以上三种施工技术优缺点比较见下表。 由上表可见，对于采用简支 U 形梁的较长线路，在景观、环境、施工质量、用地要求和工程造价方面，节段预制架设施工技术均有较大优势。 三、施工流程和施工工艺 简支 U 形梁节段预制架设施工技术是将 U 形梁按纵桥向分成若干节段进行预制，然后逐段拼装架设组合成桥。主要包括节段预制、运输和拼装架设。由于 U 形梁节段较轻，运输相对比较方便，可采用普通的平板车运输。下文主要介绍简支 U 形梁节段预制
7、和节段拼装架设技术。 U 形梁节段预制技术主要分为：a、预制场的选择和场内测量系统建立；b、模具设计、生产和安装；c、初始节段预制；d、节段匹配；e、其他节段预制；f、存梁等阶段。 U 形梁节段架设技术主要分为：a、架桥机就位、调试；b、吊装节段；c、定位、调整节段；d、节段拼装；e、张拉钢束；f、成桥等阶段。 节段预制时每一节段的三维尺寸控制非常重要，不然在现场拼装架设时将出现完成拼装后的桥梁线形与设计不符或与相邻桥跨根本不能接合的重大错误。因此 U 形梁节段预制三维线形控制技术显得格外重要。梁体节段预制完毕后，现场的拼装架设过程亦十分重要，拼装不到位将会影响桥梁成桥线形，故需要高精度的拼装
8、架设技术。 （一）施工流程 图 1 U 形梁节段预制流程 图 2 U 形梁节段拼装架设流程 （二）节段预制工艺 U 形梁节段预制过程分为以下步骤： a、预制场的选择和场内测量系统建立：制梁场地可以远离桥梁现场工地，且场地一般不需要太大。场内测量系统重要的组成部分是观测平台与定标塔。观测平台与基准塔根据模具的套数及生产线的布置而设置，应保证每条生产线有相对独立的观测系统，观测平台兼定标塔功能。通过观测平台建立基准中轴线和基准高程测量系统。必须保证观测平台在使用过程中不会发生沉降变形。 b、模具设计、生产和安装：由于每套模板均需要使用多次，对于模板液压系统的精度、端模的垂直度和模板的平整度、刚度要
9、求较高，因此在模板进场时应该严格检查。待模板满足要求后，安装和调整定位模板。 c、初始节段预制：吊装钢筋笼、固定预埋件，浇注初始节段混凝土，养护。养护完成后及时测量，拆除模板，利用底模下台车将初始节段外移。 d、节段匹配：在初始节段空出的位置吊放一组新的底模和台车，利用三维数字定位软件对初始节段进行定位测量、调整固定。检查、清洁、安装和调整定位相接的其他节段模板，在密接铸造面涂抹脱模剂。 e、其他节段预制：与初始节段基本相同。 f、存梁：对已匹配好节段吊至存梁场地存梁。准备下一节段施工。 由于 U 形梁无顶板，为薄壁开口截面，抗扭刚度低，与普通箱梁截面相差较大，U 形梁节段预制和吊装过程与普通
10、箱梁存在关键性的不同点。U 形梁节段预制时，每个节段两端各设 3 个线形理论控制点，包括底板截面中心线处 1 个水平控制点，两腹板顶各 1 个高程控制点。 U 形梁吊装点分为两类吊点，一类为普通吊点，另一类为端头吊点。普通吊点即为每块预制节段起吊、平移、拼装所采用的吊点。端头吊点一方面具有普通吊点的作用，另一方面作为节段拼装好后下方的吊点，它需承受全跨的重量。由于 U 形梁抗扭刚度低，不能用钢丝绳直接固定在节段两端吊点处起吊，吊点应包括底板吊装孔处预埋螺栓+吊架或平衡梁等，吊装孔应对称、分散设置在底板，不同于普通箱梁。 线形理论控制点和吊装孔位置示意见下图： 底板吊装孔处预埋螺栓+吊架类型吊点
11、示意见下图。 （三）节段拼装架设工艺 U 形梁节段拼装架设过程分为以下步骤： a、架桥机就位、调试：架桥机主支腿定位准确后，用锚栓将主支腿与桥墩锚固在一起，然后对架桥机进行空载和重载调试。 b、吊装节段：架桥机利用卷扬机吊装节段，根据架桥机下空间对预制节段进行旋转和定位。 c、定位、调整节段位置：对吊装就位后的节段按设计线形精确定位，依次调整节段位置。 d、节段拼装：采用节段拼装胶进行节段拼装，施工临时张拉固定措施。 e、张拉钢束：按顺序张拉预应力钢束。 f、成桥：架桥机过孔，成桥。 四、结束语 本技术在实际应用时有以下有益效果： （一）由于梁体分段进行预制，可以适用于小半径线路，景观性好。（
12、二）减少了现场施工对环境的影响。本技术梁体大部分生产工作在预制场内完成，现场工作少，对环境冲击小。 （二）减少了施工时对现场地面交通的干扰。由于预制节段体积小，重量轻，可采用多种运输方式：当采用路面运输时，可以选用常规运输车辆，不会影响地面交通；采用水上运输时，可以选用船泊，不会影响地面交通；当采用梁上运输的方式，更不会影响地面交通。架设、拼装也不会影响地面交通。 （四）减少了预制场地以及现场施工用地面积，预制节段体积小，预制场占地面积小。施工现场无需搭设支架，架设过程全部悬空作业，用地面积小。 （五）由于最大限度减少现浇混凝土的体积，节段梁均在预制厂内生产，有效控制梁体生产质量。 （六）可大
13、大缩短工期。简支 U 形梁的预制工作和下部结构的施工同步进行，并且架设速度快。 （七）对于中大型规模的工程而言，模板、架桥设备费用摊销率高，施工建设费用可大大降低。对于一般发达城市而言，桥梁累计长度在 2公里左右时，项目经济效益就十分可观。 目前各大城市对环境、景观高度重视，简支 U 形梁与其他桥梁结构形式相比具有较大的竞争优势，是适合于城市高架桥梁特别是轨道交通项目的一种新型的桥梁结构形式。随着桥梁建设的要求不断提高、施工设备的不断改进，材料性能和施工工艺的不断改进，节段预制架设施工技术将会越来越多的得到应用。因此，简支 U 形梁节段预制架设施工技术将会有广阔的应用前景。 本文对简支 U 形
14、梁节段预制架设施工技术进行了阐述，其思路和方法可供类似桥梁结构的设计、施工参考。 参考文献 1 胡匡璋，汪新元，陆光闾槽形梁北京：中国铁道出版社，1987. 2 贺恩怀槽形粱在城市轨道交通工程中的应用铁道工程学报2003,（6）：13-16 3 黄超，姚红英U 形梁关键施工技术研究上海建设科技2008,（4）：37-40 4 钱建兴，蔡鹏高架桥大型“U”形梁的运输与吊装建筑施工2008,（1）：65-67 5 柳学发节段拼装在轨道交通高架桥中应用的关键设计技术铁道标准设计2006，(5)：35-37. 6 陆元春，李坚，黄锦源，顾强，朱鸿蕾预制节段混凝土桥梁设计与施工应用研究海威姆预应力技术, 2001，(6)：3-7 7 杨梦蛟，牛斌预制节段式预应力混凝土桥梁概述全国铁路先张梁技术协作组2003 阳发金，1983 年 2 月出生，硕士，毕业于中南大学，目前从事桥梁、结构设计咨询工作
