上海地区装配式桥梁的发展与展望

车风

摘 要：上海作为城市化进程推进较快的城市，其对于桥梁等基础设施的需求也较高，而伴随着工程量的逐渐增加，传统的桥梁建造方式已然无法跟上上海城市化的步伐，将桥梁施工装配化能有效解决传统桥梁施工中存在的问题，装配式桥梁已成为上海桥梁建设的发展方向。文中列举了上海地区装配式桥梁的发展，总结了装配式桥梁的连接方式的选择，并依据上海地区发展现状提出了展望。

关键词：装配式桥梁;灌浆套筒;发展趋势;主要项目;连接方式

中图分类号：U445.57 文献标识码：A

0 引言

传统的现浇式桥梁结构伴随着上海地区城市高速的发展，已经显露出了效率低、耗能高等一系列弊端，随着对桥梁等基础设施的需求增高，传统桥梁已无法跟上上海城市化的步伐，将桥梁施工装配化能有效解决传统桥梁施工中存在的问题。装配式桥梁是一种现场对预制构件进行装配施工的一种桥梁结构，能显著的提高桥梁施工效率，减少耗能以及对环境的污染。随着上海地区一座又一座装配式桥梁的建成，该项技术对上海城市化进程的推进起到了至关重要的作用。

1 装配式桥梁的发展

装配式桥梁的技术于上世纪五十年代发源于法国，随后这种优秀的施工工艺逐渐受到国外桥梁设计师们的青睐，随后美国、德国以及日本等国家对该桥梁技术也开始了研究。

我国装配式桥梁技术起步较晚[1]，上世纪60年代起已经在桥梁上部结构中采用装配式建造方式，由于桥梁用途简单，结构形式较为单一，桥梁上部结构的装配式施工已能满足交通需求。60年代的桥梁装配式工艺集中于上部结构，装配式桥梁建造技术大致为T型梁、空心板与箱梁的预制与拼装。

上世纪60年代末，逐渐出现了在桥梁下部结构中采用装配式的建造方式。下部结构主要分为桩基础以及桥墩，60年代末第一根预应力混凝土管桩被应用于铁路桥梁的基础施工，而因为抗震性能研究的限制，桥墩直到2012年才首次应用于城市桥梁的装配式建造中。在一些早期的跨海大桥中，由于技术条件与现场条件的限制，预制墩柱连接方式一般采用现浇湿接缝。

早期的预制拼装桥梁均处于低烈度地震带[2]，而后逐渐采用加装减震支座、桩基承台与桥墩连接等方式将该技术拓展至地震带地区的预制桥梁建设。随着工程师们的不断研究以及施工技术的发展，如今装配式桥梁的装配部件愈加齐全，包含了基础的桩基、墩柱、盖梁以及桥台等结构，也涵盖了挡土墙、主梁、防撞护栏等其他结构。伴随上海地区的城市化进程的推进，地方政府以及企业不断投入，促使上海成为市政高架桥梁预制装配项目的先行者。随着装配式建造方式成为上海地区城市桥梁的主流建造方式后，该思路得到了越来越广的应用，取得了极高的效益。在熟练掌握装配式桥梁上部结构技术的同时，不断地挖掘下部结构的拼接方式，促使装配式结构城市桥梁下部拼接技术不断创新。

随着吊装条件的优化，装配式桥梁建设发展进程也逐渐显现出节段加大的趋势，即现场预制构件为整体大节段，以期减少拼接缝数量。桥梁建设方式的优化，有利于将构件预制比例显著提高，在规避工序繁琐、材料浪费严重以及施工周期较长等缺点同时，可以将装配式桥梁预制构件制作重心转移到工厂，进一步减少了现场施工难度，提高了装配式比例与效率。

2 上海地区装配式桥梁主要项目

从2005年至2017年，从东海大桥项目到S7公路项目预制桥梁的建设，装配式桥梁的内容以及主要的技术在不断进步。

预制构件之间的不同连接方式，根据相邻预制梁段之间填充内容的差异，可分为干接缝、湿接缝以及胶结缝等接缝形式。第一种接缝以榫头的连接形式完成，施加预应力来保持连接的可靠性，后两种接缝形式以注入混凝土、水泥砂浆或者环氧树脂的方式完成填充。东海大桥建成于2005年，其虽然采用了装配式的预制墩柱，但其与承台的连接方式采用湿接缝[3]，实际施工时当混凝土强度达到设计值时才可以将支撑拆除，在后续的预制桥梁建设中湿接缝等连接方式逐渐变成了灌浆套筒。

上海S6沪翔高速公路建成于2012年，该项目将灌浆套筒首次应用在国内桥梁，灌浆套筒主要用于承台与预制桥墩的连接[4]，并预制桥梁结构的小箱梁，将墩柱、小盖梁以及防撞护栏进行装配，为国内装配式桥梁下部结构的优化拉开了帷幕。

嘉闵高架路（G2—S6）建成于2016年，该项目在S6沪翔高速公路的基础上将盖梁也进行了预制并分段进行，其连接方式采用湿接缝连接，其他结构依然采用灌浆套筒进行连接，提前预制桥梁结构的小箱梁，将墩柱、小盖梁、盖梁以及防撞护栏进行装配。同年建成的国定路下匝道在装配式基础上，在国内创新性地在桥梁承台中预埋灌浆金属波纹管，用其进行装配式桥梁的连接。

S3公路先期段建成于2017年，提前预制桥梁结构的盖梁，将小箱梁、墩柱、盖梁以及防撞护栏进行装配，结构采用灌浆套筒进行连接。S26公路入城段建成于2018年，与S3公路先期段相比预制与装配方式均类似，但其盖梁的预制分三段进行。

近期建造的S7公路新建工程在预制桥台与盖梁的拼接技术上进行了创新，装配式桥梁的桥台与基础连接方式为插槽式，盖梁的连接方式为牛腿式垂直拼缝，其余预制构件的拼接方式采用灌浆套筒。

3 装配式桥梁的连接方式选择

装配式桥梁的技术关键在于各个构件的拼接，上海地区装配式桥梁建造的连接方式不断优化，从湿接缝连接不断变成插槽式或承插式接缝连接、灌浆套筒连接、波纹管连接等连接方式。预制装配式桥梁施工中如何确定预制构件的尺寸，并依据桥梁现场的实际情况选择合适的节点连接方式，是装配式桥梁施工中的重点[5]，其连接方式大致分为承台与基础、承台与墩柱、节段墩柱及墩柱与盖梁之间的连接。

装配式桥梁的构件通常在工厂或现场集中预制，再运送到现场装配成整体，现场情况包含构件运输的限制条件，在满足使用要求的情况下尽可能地减少拼接点的数量，并简化预制构件的類型，使拼装施工能够更方便地进行。连接方式的选择除了由结构类型决定以外，还与结构抗震的设防烈度以及预制构件的运输与拼装因素有关。

上海地区东海大桥涉及的湿接缝连接方式多用于盖梁间的连接以及预制墩柱与承台的连接，其缺点为增加了混凝土浇筑的工作量以及钢筋量，但因其施工简便、力学性能稳定等特性应用较为广泛[6]。

上海地区的装配式桥梁施工中，多使用灌浆套筒进行连接，通常将桥台与桥墩结构中每个预制构件进行竖向连接，其施工方便速度较快且效力与传统混凝土构件相差无几，但施工时所要求的精度较高，误差需要控制在2毫米范围内，且需要保证灌浆套筒使用时的灌浆密实度。实际现场施工中由于现场条件限制，往往精密度达不到相关要求，无法保证密实度，因此目前广泛应用于上海等低抗震设防烈度地区，在高抗震设防烈度地区的应用还有待研究。

在上海地区嘉闵高架路（G2—S6）项目中涉及的灌浆金属波纹管连接也是一种有效的连接方式，通常用于预制墩柱、台身与承台、盖梁的连接，是一种锚固类的连接手段。灌浆金属波纹管与灌浆套筒一样，效力与传统混凝土构件相差无几，且误差要求较灌浆套筒连接方式稍小，需控制在5毫米范围内，但其由于施工时因钢筋埋入深度限制，导致钢筋外露极大地增加了运输过程中的不确定性。

承插式连接方式因其抗震性能较差，是一种目前应用范围较小的连接方式，一般应用于抗震设防烈度小于等于6的地区。承插式连接一般应用于桩基与承台连接以及墩柱与承台连接，在上世纪末的北京积水潭桥工程中有应用。

后张预应力筋连接是一种应用于预制墩柱与承台、盖梁连接以及盖梁、墩柱节段连接的连接手段，其在国内已经有比较成熟的应用，该连接方式采用剪力槽与环氧树脂胶接缝对节段进行连接，受到工程师的青睐[7]。

上海地区的S7公路所采用的插槽式连接方式是一种较优良的连接方式，一般用于桩基与承台、桥台连接，现场施工时需浇筑较少量的混凝土，采用该方法连接的构件之间的锚固性能良好且延展性较优秀。

4 结论

装配式桥梁是上海地区城市化进程不断推进的产物，除了关键技术的不断发展与革新以外，需要对所有技术进行思考，以期在现场施工中选择最合适的施工方法;此外在施工的管理流程上，还需要上海政府针对上海地区桥梁现状进行研究并制定对应的政策。

（1）加强上海地区装配式桥梁的分类研究工作，按工程类别以及连接方式分别总结归纳出相应的技术心得，举一反三在后续工作中根据相应工程的特性选择合理的施工方法。

（2）加强同技术领域的交流合作，统一行业内的标准，逐步完善从设计到施工以及验收维护的一系列装配式桥梁技术标准体系。

参考文献：

[1]魏英，扶庭阳.混凝土桥梁全预制装配施工技术[J].城市住宅，2018（6）：115-117.

[2]王继全.全预制装配式桥梁方案研究[J].城市道桥与防洪，2018（4）：75-77.

[3]黄少文.东海大桥海上非通航孔墩身施工技术[J].世界橋梁，2004（S1）：82-84+88.

[4]闫明吉，殷天军，卞蜀陵，等.上海长江大桥工程墩柱分节预制安装施工技术[J].中国港湾建设，2010（3）：44-49.

[5]陈家勇.预制装配桥墩的构造设计及抗震性能研究[D].东南大学，2014.

[6]周翔宇.全预制装配桥梁工程实施要点简析[J].中国市政工程，2017（3）：99-101.

[7]葛继平，王志强，李建中，等.装配式预应力混凝土双柱桥墩抗震性能研究进展[J].地震工程与工程振动，2013

（3）：192-198.