装配式桥梁技术实践与探讨

装配式桥梁技术实践与探讨周良总工程师上海市城市建设设计研究总院目录工程应用情况4背景1国内外现状2关键的技术问题3总结5背景背景传统支架施工方式容易造成坍塌事故!!!传统建造模式对城市既有交通影响非常大!!!背景劳动力价格飞涨文明施工要求（环境、交通）日益提高设备保有量日益增加背景AB背景CD背景防撞护栏盖梁立柱承台背景☞全预制拼装桥梁，是一种将桥梁上部结构和下部结构的主要构件在工厂或预制场预制、现场拼装的桥梁。背景预制墩柱盖梁预制桥面板背景预制桥台背景预制防撞护栏背景全预制装配式桥梁能否实现？难点？国内外现状目前主梁的预制拼装技术发展已相对比较成熟。施工工艺：平衡悬臂拼装法、逐孔拼装法、整孔架设法等等香港观塘快速路上海浏河大桥上海沪闵高架二期国内外现状国内外现状国内外现状美国佐治亚州I-85interchange桥梁立柱拼装国内外现状美国华盛顿州I-5GrandMoundtoMaytownStage2桥预制拼装国内外现状东海大桥海上段桥墩预制墩身节段拼装图国内外现状桥梁墩柱预制节段拼装施工通常运用于水上多跨桥梁，如东海大桥等。对于城市高架也具有可实施性，但对施工精度控制严格。对于文明施工，减少现场浇注有一定优势。东海大桥桥墩关键技术问题主要存在问题☞设计规范空缺：连接方式、抗震性能、耐久性等问题☞工程投资：现场浇筑立柱与预制拼装立柱的经济性比较。☞连接件的生产工艺、型式、造价、过程化、国产化等。☞施工工艺及验收标准缺失。制约其发展的关键问题关键问题：连接构造及其受力性能研究（1）不同连接方法比较钢筋焊接或搭接并采用湿接缝构造力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝会增加施工时间，特别仍然还需要养护时间，从快速施工角度考虑，该方案存在一定不足。承插式连接构造施工工序简单，现场作业量少，不足是接缝处的力学行为，包括常规和地震作用下性能如何尚需研究。插槽式连接构造所需施工公差相对比较大，现场需要浇筑一定的混凝土，仍需养护时间，所需时间约2天左右。有粘结后张预应力筋联接构造墩身造价相对传统现浇混凝土桥墩要高许多，施工工艺复杂，且施工时间较长。灌浆金属波纹管连接构造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，其抗震性能需研究。灌浆套筒连接构造造价略高，国外已有少数桥梁使用，正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似，抗震性能需研究。连接构造及其受力性能研究（1）不同连接方法比较连接方式（一）☞灌浆套筒(Coupler)连接器连接方式（二）☞灌浆金属波纹管连接连接方式（三）☞预应力连接连接方式（四）☞插槽式连接连接方式（五）☞承插式连接问题？•《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG/D62-2004中☞第9.1.8条文中：-----有接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总截面面积的百分数，普通钢筋在受拉区不宜超过50%，在受压区和装配式构件的连接钢筋不受限制《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG/D62-2004中：钢筋接头☞《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50中指出：钢筋接头☞《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50中指出：连接件测试两个试件均为钢筋断裂，191.2kN☞灌浆套筒(Coupler)单向拉伸测试抗震性能☞预制拼装墩柱的抗震性能针对灌浆套筒连接、金属波纹管连接和预应力筋连接构造共开展了15组试件的拟静力循环反复加载试验试验加载装置抗震性能9003200400加载方向1600600530185185加载位置90032004001600600530185185加载位置加载方向90030505001600750530185185加载位置加载方向90032004001600600530185185加载位置加载方向预制墩柱盖梁抗震研究抗震试验方案设计16001100700500770900415415185530185加载位置加载方向9001600600700400185530185加载位置加载方向9001600600700400185530185加载位置加载方向6007004005001600900185530185加载位置加载方向2230305040033035355008302002930750500200加载方向加载位置223030507002930600200500830500200加载方向加载位置2230305040033035355008302002930750500200加载方向加载位置223030507002930600200500830500200加载方向加载位置抗震性能立柱钢筋绑扎立柱与承台预拼立柱与承台预拼试件拼装和灌浆抗震性能预制试件养护预应力筋张拉预应力筋张拉和测试试件运输及试验抗震性能抗震试验抗震性能☞试件破坏形态抗震性能抗震性能☞与传统现浇混凝土桥墩破坏现象比较，灌浆套筒连接和波纹管连接的预制拼装桥墩立柱破坏现象与之基本相近。☞矮立柱试验破坏现象表明，在箍筋约束良好的条件下，立柱损伤变现为弯剪破坏，损伤集中在立柱底部塑性铰区域。☞预应力钢绞线连接预制拼装立柱力—位移滞回曲线略有不同，变形能力基本相近，但耗能能力略弱。拼接缝☞立柱与承台、立柱与盖梁等构件拼接缝间设置高强砂浆垫层。☞施工中需通过垫层厚度调整立柱高度和平整度等的要求，同时考虑到预制立柱受力要求，砂浆垫层厚度不宜过大。☞预制拼装桥墩中立柱与承台或立柱与盖梁之间的拼装接缝砂浆垫层厚度宜为10mm～30mm。☞不同类型构件拼接缝间的砂浆垫层，应采用高强无收缩砂浆，28d抗压强度应不小于60MPa且高出被连接构件强度等级的一个等级(7MPa)，28d竖向膨胀率应控制在0.02％～0.10％锚固长度☞为保证钢筋、灌浆料和连接体系的性能可靠，伸入连接套筒及金属波纹管的钢筋锚固长度需满足其受力性能的要求。☞灌浆连接套筒预制安装端及现场拼装端钢筋伸入长度均不应小于10d（被连接纵筋直径）；金属波纹管全长应不小于24ds（被连接纵筋直径）常规设计钢筋最小锚固长度:20d-25d☞常规受力设计总体符合《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)；☞抗震设计总体符合《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011），《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）规范的规定；☞用于预制拼装桥墩的混凝土、普通钢筋、预应力筋、灌浆料需满足相关的国家材料标准；☞采用普通钢筋进行连接的预制拼装桥墩，连接部位应满足《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2010中I级接头的要求；采用预应力进行连接的预制拼装桥墩，其预应力筋—锚具组装件的静载锚固性能、抗地震的周期荷载性能的试验要求，需满足现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370中对锚具锚固性能的要求；☞同时参考国家和交通运输行业其它现行相关标准，对以上各规范未有明确规定的部分给与相应的专门研究，具体如后所述。相关规范下一问题？工程造价☞如仅考虑工程建安费用，采用预制拼装方式施工的桥梁工程造价要比采用传统现浇方式施工的费用增加约10%左右。主要原因：连接器和灌浆材料费用、预制构件预制、运输、吊装和拼装过程中施工费用等的增加。但如考虑环境、社会等综合效益，则极富竞争力。☞随着连接器产品和灌浆材料生产的普遍化，大型机械设备的应用，以及预制场规模和预制能力的发展，预制装配式桥梁会逐渐在工程建设中突显出其特有的优势☞预计一般大于5公里以上预制可以与现浇相比较（目前尚无实例）下一问题？主要目标直接造价与现浇相当对周边交通及环境影响减少50%工地工人减少50%工期缩短50%下一问题？of4450政府的倡导和支持of4451of4452工程实践试验桥梁的桥墩布置图☞S6高速公路4标试验桥梁工程工程实践立柱与盖梁连接构造图☞S6高速公路4标试验桥梁工程工程实践立柱与承台连接构造图☞S6高速公路4标试验桥梁工程工程实践预制墩柱盖梁施工——钢筋制作工程实践预制墩柱盖梁施工——安装及浇筑工程实践预制墩柱盖梁施工——墩柱工程实践☞嘉闵高架路（G2~S6）工程工程位于嘉定区内，沿线有长约3.5km的线路位于城镇区域，且与现状沪宜公路重叠。具有线路里程长，线形较单一，基础型式、桥墩型式以及上部结构形式变化较少，工程量较大、施工对周边环境影响较大、施工过程中的交通组织较难等特点。采用全预制拼装技术可有效解决以上问题，降低桥梁施工时对现状交通的干扰、提高施工质量、缩短施工周期、改善施工场所的安全性、降低施工中产生的噪声等对周围居民和环境的影响。预制拼装技术应用内容：桥墩立柱、盖梁和上部小箱梁。预制拼装应用段钢筋模块化应用段K27+143.023K30+150.000K34+074.029工程实践主线高架标准桥墩断面图☞嘉闵高架路（G2~S6）工程立柱预制拼装典型示范工程应用-S6公路立柱成品盖梁成品盖梁预制典型示范工程应用-S6公路典型示范工程应用-S26公路典型示范工程应用-S6公路防撞墙预制拼装防撞墙成品施工步骤预制桥墩拟采用施工顺序结语☞全预制化桥梁施工技术，不仅能很好的控制工程质量，而且能加快施工速度、减少环境污染和，同时也符合低碳化、和谐社会的发展要求，将是一套高效、低碳、环保的桥梁建造技术，具有广阔的应用前景。☞如何实现工业化、标准化、预制化拼装桥梁？1.加强前期研究及标准制定2.循序推进，从标准构件着手，在中心城区先行3.政府在政策上的鼓励，设计师在理念上的创新，承包商在管理上的转型谢谢[e-mail]