公路装配式桥墩的设计方法与施工技术分析

2018年第1期

I

SCIENCE AND TECHNOLOGY OF JILIN COMMUNICATIONS

桥梁修

公路装配式桥墩的设计方法与施工技术分析

袁堂超

交通规划勘察设计研究院(乌鲁木齐830000)

【内容摘要】从设计标准化、预制流程化和安装机械化角度归纳了公路装配式桥墩的技术理念。研究 了装配式桥墩的设计方法与要点，包括墩身节段标准化、节段连接规格化、墩身与承台连接规格化和融合

BIM技术四个方面。总结了装配式桥墩的施工技术与要点，并提出了保障质量的施工标准0以便促进装配式

技术在公路桥墩等下部结构中的应用与实践B

【关键词】公路桥梁桥墩装配式设计方法

施工技术

1 前言

装配式结构通过：C厂流水线工艺进行构件预 制，现场采用机械设备进行组装连接，形成完整的受 力整体，具有施工质量易保障、施效率高节能减 排、环保高效等技术优势，是未来土木工程发展的重 要建造方法。装配式工艺在建筑工程领域已经广泛 发展，例如:装配式住宅。然而，预制装配式桥梁尚处 于初期发展阶段，且主要针对上部桥跨结构，对于桥 墩等下部结构的装配式设计与建造技术’在我国尚 处于研究探索阶段。

随着我国桥梁建设技术的改进与发展.以及工业 化建造理念的落实，越来越多的桥梁构件通过工厂标 准化预制和现场机械化的安装，形成桥梁结构整体, 改进了传统现场浇筑施工工艺，产生了良好的经济和 环保效益，因此装配式工艺被视为桥梁设计与施工发 展的生流方向c•随着桥跨结构的预制标准化建造理 念，桥墩等下部结构也需要发展相应的预制装配式建 造技术《桥墩的受力特性与桥跨结构显著不同，桥墩 生要以承压为主,同时要求墩柱结构具有较好的延性 和稳定性以抵抗突发地震荷载的作用&正是由于墩柱 以受压为主的明确受力特点況展桥墩结构的预制装 配式建造工艺，更真有广阔的应用前景e

根据参与的公路装配式桥墩设计与建造项目, 本文首先总结了装配式桥墩的技术理念，其次总结 了预制桥墩的设计方法与要点,，包含桥墩标准化节 段设计、节段连接、桥墩与承台连接等设计方法，最

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后系统归纳了装配式桥墩施工的关键技术，并阐述 了保证施：n质量的标准和方法,2

装配式桥墩的技术理念

装配式桥墩的核心问题包含标准化设计、m厂化 制造与现场机械化安装3个*容。标准化设计要求将 墩柱结构进行节段构造的标准化分块，以利to:厂流 水线式的制造加:T，通过少量模板系统就能够涵盖所 有的墩柱节段厂化制造要求确定构件廣量检验标 准，确定模板系统和流水线加工流程，通过在预制r 将各种资源的有力配合提画制造加工的嫉率.《同时提 高生产的质量;现场机械化安装则应该制定明确的施

i流程，以利于机械自动化操作，减少现场人工作业

鱟，同时需要制定质量检验标准和质暈管控措施，及 时调整施工偏差，保证墩柱连接觸好。上述三个过 程相互联系与影响，是装配式桥墩设汁与施工的基本 指导思想，这些思想体现在如下层面。

2.1节段构造统一化

装配化的目的是实现工业化流水线式生产，这 需要产品的高度统一和标准化。不仅尺寸外形需要 统一，而益构造局部也要统一,这样可以通过少量的 模板ft产出成批的预制产品，不仅能够保证流水线 式的生产制造效率,还能吏方便地进行质量管控。一墩身特点进行规格的划分。

般来说，桥墩结构的变化性很少，因此主要根据桥墩

2.2连接的标准化

连接的标淮化则可以很大程度降低现场的工作

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量会现场操作时只需要采用标准化的产品进行连接 即可满足结构受力性能的要求。桥墩结构一般为钢 筋混凝土类型，生要连接上下钢筋，实现钢筋受力的 连续性，从而保证结构的整体性以及在突发地震或 者冲击荷载作用下的延性和稳定性。

2.3安装便易性

装配式结构的突出优势是将传统繁琐的现场浇 筑工艺，转化到=厂有序性的生产环节中，而在现场 仅仅需要进行安装施工即可♦然而，如果构件设计不 能满足安装的便易性，就需要在现场花费较多的辅 助设施、机械设备或者人：配合完成安装,这显然 没有发挥装配式施工的优势，进而会增加装配式建 造工艺的成本价格。3

装配式桥墩的设计方法与要点

根据节段构造统一s连接的标准化及安装便易 性等指导思想，装配式桥墩的设计就可以从墩身节 段标准化、节段连接规格化、墩身与承台连接规格化 等方面入手，并充分利用目前的BIM鲁息管理技术 加快建设效率同时利于后期运营全寿命管理。

3.1墩身节段标准化

充分借鉴制造行业X业化建造技术，将任何制 造品均分离成各种规格化的产品。桥墩结构也是一 样，应该在充分掌握桥墩受力性能的要求上,考虑施 流程的便易性，将产品进行标准化设计，例如:根 据桥墩截面型式总体划分实心截面、空心截面和过 渡截面，通过几个规格的截面与构造型式形成整个 桥墩的设计，这是基于构件在满足受力要求的前提 下尽可能进行标准化设计与构造，降低设计工作量， 也提高了施工建设的效率P

丄2节段连接规格化

预制墩节段之间的连接主要体现在钢筋连接方 式上,需要定位钢筋的搭接，这种连接方式有多种， 包括传统的焊接和螺栓连接，也有新型研发的套筒 连接型式。如果连接方式能够设计成规格化，则现场 工作难度降低施工质量和效率都大大提高乃

图2

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筋通过正庫力在其带肋的粗糙表面产生摩擦力，.从 而传递钢筋的轴向应力，保证连接受力的平稳性和安全性〇

3.3墩身与承台连接规格化

预制墩柱与承台连接也是该装配式工艺的重点 和难点，目前有现场浇筑和承插连接两种方法。现场 浇筑跟传统的浇筑工艺相同，通过在承台顶部和预 制墩柱底部分别预留连接钢筋，带墩柱吊装到位进 行浇筑，往往具有施工最大、人力要求多、连接质量 难以保证等特点。承插式是近年来发展的墩柱与承 台连接方式，如图2所示《

承插式墩柱与承台连接构造方式

承插式连接基本思路是将预制墩柱插入承台预 留孔内，并在底部铺设砂浆及四周细石混凝土填实, 浇筑完成连接。由于连接长度较小 >早期这种连接方 式的抗震和抗剪能力较差$但随着目前对于该区段 浇筑混凝土品质的保怔，以及采用旋转成型工艺，使 得混凝土浇筑密实、钢筋焊接牢固，且能够做到设计 规格化，极大减少现场工作量和安装难度*

3.4融合BIM技术进行管理

焊接现场工作量较大，螺栓连接需要现场拧紧 螺栓工作最较大，套筒连接是针对装配式混凝土构 件发展起来的连接型式，如图1所示是典型的套筒 连接方式，通过采用套筒将钢筋连接在一起,并注浆 实现钢筋连续性及其与混凝土的粘结性能。套筒连 接的力学机理是菩灌聚料受到套筒的约束作用后， 灌浆料与内侧套筒壁产生很大的诳向压力作用，钢

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BIM技术可以提供桥梁设计与运會的全寿命管

理平台，因此融入BIM技术进行装配式桥墩的设

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式上,需要定位钢筋的搭接，最好采用BIM技术进 行信息建模，保证节段之间的钢筋不会出现错位无 法连接等问题。对套筒进行灌浆施：]二通过浆体保证 节段之间的钢筋连接完整，最后进行连接区的混凝 土绕筑、振捣及养护。

4.4施工，虜逢标准与:控制

为了提高墩柱安装精度和效率，就需要确定质量 检验标准，为现场施工操作提供参考。安装过程中s需 要对墩柱的轴线、外形尺寸、垂直度等参数确定标准， 以方便施工人员的检查，对于不满足要求的安装及时 进行调整口主要的质量检验项目及标准见表1。

计、施工与管理是重要的工业化理念。例如’采用

BM技术进行桥墩预制构件的建模后，就可以根据

各个工序和阶段.通过信息交互平台发出指令下一 阶段需要在现场装配哪几个构件，如何进行装配和 连接等，这些都有非常直观的兰维图纸;其次，在现 场安装过程中如果发现实际情况与理论存在很大差 别，则只需要在现场传递指令到交互平台，平台根据 提供的实测数据提出施土解决方法，能够做到高效 率快速反馈，这样不影响施工工期，同时能够保证施 工建造的质量;最后，BIM模型记录了装配式桥墩的 全寿命信息，因此在运翁过程中可以很方便地调用 相关信息进行管理决策。4

装配式桥墩的施工技术与质量保障

装配式桥墩的施工主要包含:定位墩施工.、预制 墩与承台连接、预制墩节段连接三个过程，对这些施 过程提出质量控制标准以确保施工的质量>4.1定位墩施工'

定位墩是定位预制墩柱放样位置的构造，是由 承台顶部凸起的构造物，定位墩一方面使得预制墩 柱能够很好地与承台进行连接，另一方面对于快速 安装也起到了很好的作用。定位墩施工前需要对墩 柱中心进行放样，根据设计图纸反复复核定位墩钢 筋后安装定位墩的模板，并进行浇筑，振捣密实。定 位墩浇筑施工完成后需要采取一定措施进行养护，

提高其早期强度，以方便墩柱的及时安装。施工完成 后还需要对定位墩进行精确放样，复梭顶面标高，确 保后期墩柱吊装精确到位^

4.2预制墩与承台连接

施工完成承台和定位墩后，就需要将第一节段 预制墩与承台进行连接，由于定位墩的设置，方便了 安装定位,当连接到位后，采用全站仪复核对应的标 高;然后进行混凝土浇筑，将预制墩、承台、定位墩连 接形成整体。由宁第^节段预制墩的施工质量对于 墩柱整体线形和安装精度具有非常重要的影响，因 此需要严格控制墩柱安装的精度。为了保证定位安 装的精度，可以在连接前由测试人员放样出墩柱中 心线及预制墩的外部轮廓线，定位出缴柱边缘的控 制点，并将施I允许误差控制在10mm,同时控制墩 _柱垂處度

4.3预制墩节段连接

预制墩节段之间的连接主要体现在钢筋连接方

表1装配式桥墩现场安装的质量标准

序号项目

预制墩柱轴线偏差：预制墩柱拼装垂直度截面轮廓与设计线形傰差预制墩柱顶面高程摘_预制墩柱髙度

允许误差

12345

10mm0.5%-20 〜20mm-10〜10mm-10〜15mm

5结论

装配式n:艺是公路桥梁施工技术发展的重要方

向前的研究重点是桥跨结构的装配化技术，对宁 桥墩等下部结构尚处于研究实践的初期阶段。本文 详细总结了公路装配式桥墩的技术理念、设计方法 和施工技术，总体上回答了装配式桥墩的设计与建 造系列问题，推荐装配化技术在公路桥梁下部结构 中的应甩与实践。

参考文献

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(收稿，期：2017.12.29)

[J].城市道桥与防洪,2〇14(6):282-285.下部结构分析[D].沈阳建筑大学,2013.工艺[J].工程与建设，2016(2):254-256.

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