装配式桥梁技术实践与探讨装配式桥梁技术实践与探讨 周良周良 总工程师总工程师 上海市城市建设设计研究总院 目录目录 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 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 背景背景 A B 背景背景 C D 背景背景 防撞护栏防撞护栏 盖梁 立柱 承台 盖梁 立柱 承台 背景背景 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。 背景背景 预制墩柱盖梁预制墩柱盖梁预制桥面板预制桥面板 背景背景 预制桥台预制桥台 背景背景 预制防撞护栏预制防撞护栏 背景背景 全预制装配式桥梁全预制装配式桥梁 能否实现？难点？能否实现？难点？ 国内外现状国内外现状 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 国内外现状国内外现状 国内外现状国内外现状 美国佐治亚州I-85 interchange 桥梁立柱拼装 国内外现状国内外现状 美国华盛顿州I-5 Grand Mound to Maytown Stage 2桥预制拼装 国内外现状国内外现状 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 关键技术问题关键技术问题 主要存在问题主要存在问题 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）不同连接方法比较 钢筋焊接或搭接并采用湿接缝构造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连接构造及其受力性能研究 （1）不同连接方法比较）不同连接方法比较 连接方式（一）连接方式（一） 灌浆套筒(Coupler)连接器 连接方式（二）连接方式（二） 灌浆金属波纹管连接 连接方式（三）连接方式（三） 预应力连接 连接方式（四）连接方式（四） 插槽式连接 连接方式（五）连接方式（五） 承插式连接 问题？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： 钢筋接头钢筋接头 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50中指出： 钢筋接头钢筋接头 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50中指出： 连接件测试连接件测试 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 试验加载装置试验加载装置 抗震性能抗震性能 900 3200400 加载方向 1600 600 530185185 加载位置 900 3200400 1600 600 530185185 加载位置 加载方向 900 3050500 1600 750 530185185 加载位置 加载方向 900 3200400 1600 600 530185185 加载位置 加载方向 预制墩柱盖梁抗震研究预制墩柱盖梁抗震研究 抗震试验方案设计抗震试验方案设计 1600 1100700500 770 900 415415 185530185 加载位置 加载方向 900 1600 600700400 185530185 加载位置 加载方向 900 1600 600700400 185530185 加载位置 加载方向 600700400500 1600 900 185530185 加载位置 加载方向 2230 3050400 330 35 35 500830 200 2930 750 500 200 加载方向 加载位置 2230 3050700 2930 600 200 500830500 200 加载方向 加载位置 2230 3050400 330 35 35 500830 200 2930 750 500 200 加载方向 加载位置 2230 3050700 2930 600 200 500830500 200 加载方向 加载位置 抗震性能抗震性能 立柱钢筋绑扎立柱钢筋绑扎立柱与承台预拼立柱与承台预拼 立柱与承台预拼试件拼装和灌浆立柱与承台预拼试件拼装和灌浆 抗震性能抗震性能 预制试件养护预应力筋张拉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预应力筋张拉和测试试件运输及试验 抗震性能抗震性能 抗震试验抗震试验 抗震性能抗震性能 试件破坏形态 抗震性能抗震性能 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10mm30mm。 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0.020.10 锚固长度锚固长度 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24 ds（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（JTG D60-2004） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)； 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/T B02-01-2008）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JGJ 107-2010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。 相关规范相关规范 下一问题？下一问题？ 工程造价工程造价 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？下一问题？ 主要目标主要目标 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？下一问题？ of 4450 政府的倡导和支持政府的倡导和支持 of 4451 of 4452 工程实践工程实践 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 工程实践工程实践 预制墩柱盖梁施工钢筋制作预制墩柱盖梁施工钢筋制作 工程实践工程实践 预制墩柱盖梁施工安装及浇筑预制墩柱盖梁施工安装及浇筑 工程实践工程实践 预制墩柱盖梁施工墩柱预制墩柱盖梁施工墩柱 工程实践工程实践 嘉闵高架路（G2S6）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+143.023 K30+150.000 K34+074.029 工程实践工程实践 主线高架标准桥墩断面图 嘉闵高架路（G2S6）工程 立柱预制拼装立柱预制拼装 典型示范工程应用典型示范工程应用-S6公路公路 立柱成品 盖梁成品 盖梁预制盖梁预制 典型示范工程应用典型示范工程应用-S6公路公路 典型示范工程应用典型示范工程应用-S26公路公路 典型示范工程应用典型示范工程应用-S6公路公路 防撞墙预制拼装防撞墙预制拼装 防撞墙成品 施工步骤施工步骤 预制桥墩拟采用施工顺序预制桥墩拟采用施工顺序 结 语结 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。 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