预制拼装桥墩在铁路桥梁中的应用

预制拼装桥墩在铁路桥梁中的应用

毛社斌

中铁第一勘察设计院集团有限公司桥隧院  陕西西安  710043

摘要：随着我国桥梁建设的蓬勃发展，桥梁的施工环境越来越受到政府、业主、设计和施工单位的重视，尤其是在城市建设的桥梁。与传统的桥墩柱现浇技术相比，墩柱预制拼装技术因其在质量、造价、工期及对周边环境影响等一系列的优势，已成为铁路桥梁进一步发展和推广的方向。本文针对预制桥墩连接技术的研究展望，提出新颖的预制拼装技术，最后得出通过对预制拼装技术的合理应用，能加快施工效率、保障施工安全、降低施工成本的结论，为我国铁路桥梁事业的发展提供可靠的技术支撑。

关键词：预制拼装桥墩；铁路桥梁；应用

引言

随着我国经济发展方式的转变和“以人为本”、“绿色环保”理念的倡导，预制拼装桥梁技术在我国公路、铁路与城市桥梁建设中，得到了越来越多的推广应用，在提高工程质量、加快建设速度、减少环境污染、降低交通影响，以及提升工程社会效益与经济效益等方面的积极作用日益显著。基于此，预制拼装桥梁技术得到了应用和发展。预制拼装在安全、质量、工期、环保等方面有显著优势，具有快速化、标准化、工厂化等工业化特点，是一种可复制推广的绿色建造技术，已成为桥梁工程设计的主要发展趋势之一。我国对桥梁预制拼装技术的研究和应用大部分集中在上部结构且已相当成熟；近几年随着城市快速路及跨海大桥建设的需要，在借鉴国外经验和研究成果的基础上，逐步开始了桥梁下部结构预制拼装技术的研究和应用，取得了一些成果，但还存在一些不足。

1预制桥墩连接技术的研究展望

本文对预制桥墩的常用连接形式和新型连接形式进行了总结，介绍了不同连接方式的基本构造、传力机理和抗震性能研究，其未来研究方向总结如下：1）等同现浇连接在抗震性能方面具有与现浇形式相似的能力。其中，灌浆套筒连接和灌浆波纹管连接因构造简单、传力过程明确而被广泛应用于实际工程，抗震性能和理论研究也较成熟，但灌浆料的密实度不易检测，未来有必要采取可靠的质量控制措施；而插槽式连接的相关研究较少，有待进一步深入研究。2）非等同现浇连接的自复位能力良好，但耗能能力差，使用高强耗能钢筋或者混合配筋可提高其延性，但对各种钢筋的最佳配筋率有待研究。3）UHPC连接能提高结构的抗震性能，是目前的研究热点，而钢筋在UHPC材料中的锚固长度、UHPC的浇筑厚度，以及接触面材料不均匀性对预制桥墩受力性能的影响需进行研究。4）震后可恢复功能连接预制桥墩是目前研究的趋势，为更好地应用于实际工程，有必要开发相关的理论分析与计算推导，并应注意外置耗能装置的耐久性问题。

2墩柱预制生产关键技术

为确保预制盖梁、立柱在现场的拼装准确无误，精度控制显得尤为重要。由于本项目采用的是套筒灌浆连接，而预埋钢筋和套筒定位偏差大是现场拼装出现的主要问题。因此在预制生产过程中精度控制的重点应在于构件自身尺寸精度的把控和连接的定位精度把控，即第一控制盖梁和立柱的尺寸精度；第二控制预埋钢筋的定位；第三控制预埋套筒的定位。（１）预制构件精度把控预制盖梁及立柱精度很大程度上在于钢筋笼尺寸的精度控制。为确保钢筋笼的各钢筋定位准确且不变形，设计模块化专用胎架加工制作钢筋笼。胎架由底座、支架、挂片及定位板组成。支架固定在底座上，目的是给予钢筋笼支撑确保其不变形。挂片安装在支架上，是给主筋及其伸出筋的定位装置。定位板的目的是确保套筒位置定位准确。（２）预埋钢筋定位使用钢筋笼胎架上的钢筋挂片对主筋及其伸出筋进行初步定位。同时在预埋筋的套筒端设置了主筋定位板，该钢板采用车床精加工成型，误差不大于１ｍｍ。最后每个预留孔周边设置可调式定位螺杆，在预埋筋初步定位后，通过调节螺杆的进出，微调主筋及预埋筋的位置，确保预埋筋位置偏差小于2ｍｍ。（３）预埋套筒定位预埋套筒定位准确关键在于套筒定位后是否与底模牢固固定。若未固定连接，套筒极易在钢筋笼模板翻转和混凝土浇捣养护过程中发生位移变化，造成套筒的定位偏差，从而影响现场的拼装精度。因此在灌浆套筒端采用套筒定位钢板对套筒进行精确定位，钢板采用车床精加工成型，精度误差不大于１ｍｍ。该钢板同时作为底模板，定位后不拆卸，同时与钢筋笼一起吊装入模，减少后续工序对套筒定位的影响。为确保套筒不变形不移位，套筒固定方式如下：套筒的底部采用橡胶塞固定，套筒的中间部分通过在外部设置箍筋和在内部设置角钢固定，最后通过套筒定位钢板固定套管的顶部，套筒位置偏差控制在２ｍｍ以内。

3预制立柱常用连接方式

3.1采用有粘结后张预应力筋连接构造

有粘结后张预应力筋联接构造往往配合砂浆垫层或环氧胶接缝构造实现节段预制桥墩的建造，方案中的预应力筋可采用钢绞线或精轧螺纹钢等高强钢筋。该构造特点是预应力筋通过接缝，实际工程应用较多，设计理论和计算分析以及施工技术经验成熟；不足是墩身造价相对传统现浇混凝土桥墩要高许多，同时现场施工需对预应力筋进行张拉、灌浆等操作，施工工艺复杂，施工时间较长。

3.2灌浆套筒连接

预制墩身节段通过灌浆连接套筒连接伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。构造特点是施工精度要求较高，现场施工所需时间短，同时也不需要张拉预应力筋，现场工作量显著减小，其正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似，因此具有一定的经济优越性。从国外应用经验看，灌浆套筒连接技术在低地震危险区已开始广泛应用，高地震危险区域的应用和科学研究还在进行中。

3.3灌浆金属波纹管连接

该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接。预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋，在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层，墩身节段之间采用环氧胶接缝构造。该构造现场施工时间短，但需要满足纵筋足够的锚固长度，其力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似。

3.4钢筋焊接或搭接并采用湿接缝

预制拼装桥墩预先伸出一定数量的钢筋以便与相邻构件预留钢筋搭接，需设临时支撑，钢筋连接部位需通过后浇混凝土（湿接缝）方式连接，这也是目前国内较多采用的节段拼装桥墩的设计思路。采用该构造建造桥墩，力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似，但湿接缝的存在会增加施工时间和现场钢筋搭接、浇注的作业量，从快速施工角度考虑，该方案存在一定不足。

3.5承插式连接

承插式接缝连接构造是将预制墩身插入基础对应的预留孔内，插入长度一般为墩身截面尺寸的1.2-1.5倍，底部铺设一定厚度的砂浆，周围用半干硬性混凝土填充。优点是施工工序简单，现场作业量少，不足是接缝处的力学行为如何，特别是抗震性能如何，尚需进一步研究。

结束语

随着我国铁路桥梁建设的蓬勃发展，铁路桥梁的施工环境越来越受到政府、业主、设计和施工单位的重视，尤其是在城市建设的桥梁。采用预制拼装铁路桥梁施工技术是实现铁路桥梁工程快速施工的重要途径之一。采用预制拼装技术可以减少现场施工作业时间，保证结构质量，在工厂预制也有利于高性能材料的应用，进一步提高预制构件耐久性，提升其全寿命使用性能，降低维护成本。

参考文献

［1］陶诗君，汤伟，于文韬．分析预制装配墩柱的特点与施工工艺［Ｊ］．公路技术，2021（3）：132-135．

［2］郑杰，张凯迪，贾俊峰，张建勋．探讨预制装配式桥墩连接关键技术及工程应用［Ｊ］．铁路技术，2022（4）：6-7．

［3］陈宝魁，彭新，王靓妮，胡思聪，冯辉．研究预制拼装桥墩工程应用与创新研究［Ｊ］．铁路技术，2022（6）：1-2．