高鐵橋梁施工中常見的材料及幾種施工方法介紹

近年來，隨著我國經濟的快速發展，道路橋梁建設事業發展迅速，人們對于建立快捷安全的運輸環境的要求也越來越強烈。這就要求我國路橋建設在保證快速發展勢頭的同時，保持其施工質量.另外，橋梁是公路的紐帶，其功能好壞直接影響整條線路的暢通。筆者對橋梁施工的材料及幾種施工方法進行了簡單介紹。　　

關鍵詞：高鐵橋梁用微硅粉,微硅粉高強混凝土，施工材料,施工方法　　

一、橋梁施工材料　　

1.1 混凝土　　

       從我國已建成的預應力混凝土橋梁來看，大多都采用C40-C50混凝土，進而采用減水劑等添加劑制備塑性混凝土，并發展了泵送混凝土工藝。隨著橋梁跨度的增加，為減少橋梁結構的自重，混凝土逐漸向高強、輕質方向發展。作為混凝土的改性材料，微硅粉高強混凝土具有易澆注，整體密實，長期穩定及強度高等特點，可提高建筑的內在質量，在橋梁建筑市場上具有極大的推廣應用價值。混凝土將繼續朝高強、高性能方向發展，免振混凝土、密筋混凝土可能在結構中試用。　　

1.2 鋼材　　

      橋梁上使用的預應力鋼材一直在朝著高強度，低松弛，大直徑的方向發展。目前使用的預應力鋼材主要有高強鋼絲，鋼絞線及高強度粗鋼筋三大類。20世紀80年代中期以前，我國的預應力鋼材的性能比國際上落后較多;在80年代后期，國內開始生產1860MPa的低松弛預應力鋼絞線，加上與其配套的大噸位預應力錨具和張拉設備的研制成功，C50與C60混凝土的應用，使得預應力連續梁橋結構輕型化，跨越能力得到很大提高。近年來，材料強度有所增加，但在某些情況下，強度的增加是以降低材料的延性與韌性為代價的，而且強度較高的預應力鋼材，有時會增加氫的應力腐蝕的危險，這些不利的特性應予以重視。　　

1.3 預應力鋼束　　

      大噸位預應力鋼束的采用大大簡化了后張拉工藝。對于采用懸澆施工的橋梁，每一循環預應力束數可大大減少，且通過預應力束平彎使錨點位置在斷面上的布置固定，大大節省了穿束、張拉、壓漿等工序所用的時間，從而加快施工進度。另外采用大噸位預應力束，布束容易，經合理選擇后可以做到因不易布束而加大結構尺寸，造成材料浪費，可減少繁雜的錨固齒塊，便于簡化模板，加快工期。無粘結預應力筋是指帶潤滑防銹涂層的后張預應力筋，施工時這種預應力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無粘結預應力筋無需預留孔道，后期穿束，壓漿等工序并可節省材料，加快施工進度。因此具有施工簡便，施工效率高等優點。但其強度和剛度與相應的有粘結預應力筋相比稍低。從耐久性能看，應對其防銹及認真處理錨具封端。有粘結預應力筋，由于壓漿工藝問題也存在耐久性問題，預應力管道壓漿往往存在壓漿不滿或不密實等問題，由此可能導致的預應力筋銹蝕問題不容忽視。　

1.4 其他新型材料以及各種材料結合應用　　

       新型材料如纖維增強塑料，具有在各種環境下具有耐久和抗腐蝕的特性，重量輕，高強度和無磁性等優點，過去主要用于航天和航空工業，現已進入建筑工業;預應力混凝土與鋼筋混凝土的結合，預應力混凝土與纖維混凝土的結合以及其它材料的結合;無粘結預應力筋其自身的優點將會越來越受到重視，在大跨徑橋梁上的應用正日益增加，但關于其強度和耐久性問題仍然需要進一步加強研究，不斷完善。　　

二、頂推法　　

2.1 施工原理　　

      頂推法就是以千斤頂為動力, 對預制好的梁體, 借助板式滑動支座,縱或橫向推進至設計要求的位置。在頂進過程中,梁上的每個截面的彎矩值處在不斷的正負交替之中, 為了減小梁體前段的懸出長度和負彎矩,應在梁前端安裝導梁,導梁應自重輕而剛度大。　　2.2 施工方法及特點　　

       頂推法施工的主要關鍵是頂推工作, 核心問題在于應用有限的推力將梁頂推就位。聚四氟乙烯的問世,為我們提供了摩擦系數很小的材料,使施工水平有了很大的提高。頂推的施工方法有很多, 按頂推的施力方法分為單點頂推和多點頂推; 按頂推方向分單向頂推和雙向頂推。這里主要介紹單點頂推和多點頂推。　

2.3 單點頂推　　

       單點頂推水平力的施加位置一般集中設置于主梁預制場靠近橋臺或某一橋墩的位置,其他墩臺支點只設置滑道支承。單點頂推裝置又有兩張方式,一種是用單點拉桿千斤頂頂推,考慮頂推力的大小,安裝一臺或多臺水平千斤頂,通過拉桿連接梁的底板或者兩側,牽引拉動梁體在滑道上前移;另一種是直接頂推梁體,在預制臺座的后面,設置一個反力座,安裝一臺或多臺千斤頂,直接頂推梁體向前滑動。　　

2.4 多點頂推　　

      多點頂推的原理是在每個墩臺上設置一對小噸位的水平千斤頂,將集中的頂推力分散到各墩上。由于利用水平千斤頂傳給墩臺的反力來平衡梁體滑移時在橋墩上產生的摩阻力, 而是橋墩在頂推過程中承受較小的水平力,因此可以在柔性墩上采用多點頂推施工。多點頂推與集中單點頂推比較,可以免去大規模的頂推設備,能有效的控制頂推梁的偏離。必須注意,在頂推過程中要嚴格控制梁體兩側千斤頂同步運行。為了防止梁體在平面內發生偏移,通常在墩頂梁體兩側設置橫向導向裝置。　　

三、懸臂施工法　　

3.1 施工原理　　

      懸臂施工法也稱為分段施工法, 多用于建造大跨度預應力混凝土橋梁,通常分為懸臂澆筑施工和懸臂拼裝施工兩類。它利用己建成的橋墩沿橋跨徑方向逐段地懸出接長對稱施工, 因此采用懸臂施工的必要條件是:施工中墩與梁固結,施工過程中橋墩需承受不對稱彎矩。懸臂施工時隨梁段增加即懸臂長度的增長,梁內出現的負彎矩不斷增大,對混凝土橋必須在梁段上緣施加預應力,使其完成的梁段連成整體。懸臂施工是由兩個相鄰的橋墩同時向兩側分段進行,水平推進,直到跨中合攏,各梁段用預應力緊密連成整體。合攏程序一般采用兩岸向跨中的順序,但應注意不同的合攏程序,引起的結構恒載內力不同,體系轉換時由徐變引起的內力分布也不同,所以采用不同的合攏程序將在結構中產生不同的恒載內力,對此在設計和施工中應引起足夠的重視。　　

3.2 懸臂澆筑施工　　

       懸臂澆筑是在橋墩兩側對稱逐段澆筑混凝土, 待混凝土達到一定強度后,張拉預應力束,移動掛籃,繼續澆筑下一梁段。梁節段長度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工荷載密切相關, 一般每個節段的長度為3-4m。懸臂澆筑施工中的主要設備是掛籃,因橋墩根部塊的重量較大,且為了滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長度,經常先用托架澆筑第一梁段。托架上施工幾個梁段達到掛籃起步長度后,拼裝對接掛籃,待其到一定長度之后,再將對接掛籃分開, 形成兩個獨立的掛籃向跨中逐段推進, 新澆梁段達到設計強度后張拉預應力束與前一梁段連成一體。掛籃是一個能自動行走的空中活動腳手架,懸掛在已張拉的箱梁節段上,現澆段的模板安裝、鋼筋綁扎、管道安裝、預應力張拉、壓漿等工作均在掛籃上進行。完成一個梁段后,掛籃可前移一個梁段,循環懸臂澆完所有梁段。掛籃的構造一般由主筋、懸吊系統、平衡重及錨固系統、行走系統、張拉平臺及底模架組成。　　

3.3 懸臂澆筑施工工藝流程　　

       用掛籃懸臂澆筑施工, 除第一梁段等少數梁段用托架施工外,其余利用掛籃施工。每個梁段的混凝土宜一次澆筑,其循環作業工序為:掛籃前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養生、張拉壓漿,施工周期一般為一周左右。懸臂澆筑施工中的關鍵是合攏段施工,當懸臂較長時,結構恒載和施工荷載將產生較大的撓度,這些撓曲變形除在各節段施工中不斷調整外,合攏時需詳細調整。為了控制合攏段的位置,可在合攏段內設置剛性支撐定位,采用早強水泥、控制合攏溫度等措施提高施工質量。設置剛性支撐鎖定措施有:箱梁內外設剛性支撐、外剛性支撐與張拉臨時束或僅設內或外剛性支撐等。　　

3.4 懸臂拼裝施工　　

       懸臂拼裝是將預制好的節段, 用支承在已完成的懸臂梁段上的專用拼裝吊機逐段拼裝。一個節段張拉錨固后,再拼裝下一個節段。懸臂拼裝的分段, 主要決定于懸拼吊機的起重能力,一般節段是2-5m。節段過長則自重大,需要懸拼吊機起重能力大,節段過短則拼裝接縫多,工期也延長。一般在懸臂根部,因截面積較大,節段長度采用較短,以后向端部逐漸增長。　　四、結論　　隨著我國科學技術、經濟實力和交通事業的發展, 大跨度橋梁越來越多的出現在人們的生活當中，各類橋梁日新月異,譜寫了橋梁建設史新的篇章。因此我們要運用科學合理的技術和方法在實踐中積極研究和推廣先進的施工技術和施工組織,不斷的完善和發展這些施工方法。