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                              溯源 | 淺述裝配式橋梁發展史 | 顧奕偉、閆超

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                              本文摘自《建筑智能工業化》雜志2023 Vol.2







                              溯 源

                              Review

                              裝配式橋梁技術作為現代橋梁建造中的一種創新技術,正逐漸成為橋梁建設的重要方式之一。隨著建筑工程技術的不斷演進和發展,裝配式橋梁技術也不斷得到改進和升級,呈現出工業化、智能化、數字化的發展趨勢。預計未來裝配式橋梁技術將更加注重節能減排和環保理念,采用更多新型材料和智能控制技術,提高橋梁的使用壽命和安全性能,同時也將更加注重人性化設計,滿足城市化進程中的多元化需求。








                              閱讀導覽

                              ·引言

                              ·早期橋梁中的裝配式理念(19世紀40年代前)

                              ·近現代橋梁結構的快速發展(19世紀40年代~20世紀末)

                              ·現代裝配式橋梁技術發展現狀

                              ·工業化橋梁智能建造技術

                              ·展望







                              淺述裝配式橋梁發展史

                              The Evolution of Prefabricated Bridges: A Brief History


                              顧奕偉    GU Yiwei

                              上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司博士后


                              閆  超     YAN Chao

                              同濟大學建筑與城市規劃學院助理教授


                              1 引言


                              建筑工業化是伴隨著歐洲的工業革命而誕生的一種概念,隨著歐洲新建筑運動的興起,建筑業開始實行構件預制化生產、現場機械化裝配,這便是建筑工業化雛形的形成。隨著二戰的結束,西方各個國家亟需建造大量的房屋來解決住房需求,在勞動力嚴重不足的情況下,將建筑工業化的概念運用到生產實踐當中,在大大提高了建造效率的同時彌補了勞動力的不足。在我國,建筑工業化的起步較晚,目前正處于建筑工業化大力發展階段,各領域學者對建筑工業化的概念紛紛提出了各自的觀點,意思上大同小異,本文在相關學者觀點的基礎上,對建筑工業化做出如下定義:建筑工業化是指利用標準的設計理念、先進的建造技術、科學的組織管理方法進行建筑工程的社會化大生產,代替傳統的現場人工澆筑,將構配件進行工廠化生產,利用先進的機械設備進行現場裝配,完成建筑建設。按照工業化生產的方式來改造建筑業,使之逐步由社會化大生產替代傳統人工方式生產,形成了一個從設計、構配件生產到建設施工、現場管理的完整的建筑工業體系。不僅能有效地提高生產效率和機械化水平,而且能很大程度地降低資源的浪費并改善現場施工的環境。在建筑工業化的大背景下,橋梁的建造形式也逐漸地發生著改變,從傳統的現澆式生產方式向預制裝配式建造方式的轉變已經成為一個必然趨勢。本文將回顧橋梁結構從古代、近代到現代的發展與演變,探尋裝配式建造技術在橋梁發展史中的足跡,并淺析裝配式橋梁的發展現狀。


                              2 早期橋梁中的裝配式理念(19世紀40年代前)


                              橋梁是連接兩個地點的結構,可以橫跨河流、山谷或道路等障礙物。橋梁是人類文明的產物,橋梁的歷史可以追溯到古代文明,當人們開始意識到橫跨水域或山谷可以提供更好的交通運輸以及通信時,橋梁的概念便形成了。


                              據眾多考古資料及專家學者研究推斷,最早期的橋梁可能出現于新石器時代中晚期(公元前 5000~ 公元前 2000 年),雖然未有明確的考古發掘的實證,但當時的原始人類為了改善或爭奪生存條件與空間,修筑了許多防衛溝、壕溝等結構。陜西西安發現了諸多此類結構的實物遺址,村寨周邊防衛溝深、寬可至 5~6m,壕溝亦可達到 2m 的深度。因此可合理推斷,溝上必有橋。


                              另一方面,距今 7000 年左右人類已經可以用自己的雙手來搭建房子。浙江余姚河姆渡遺址、江蘇常州圩墩新石器時代遺址、浙江桐鄉羅家角遺址等地均出土了大量建造干闌式建筑的榫卯結構(圖 1)。帶有榫卯結構的建筑可以被認為是最早期的裝配式建筑,其中梁柱節點拼接方式、企口板連接形式等仍是現在裝配式結構中的研究重點與核心。綜上兩點,在新石器時代中晚期,建造帶有榫卯結構的橋梁對當時的人類已經不是難題。因而,這是能夠溯源到的最早期的裝配式橋梁結構形式。


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                              圖1 河姆渡遺址的榫卯結構


                              在此之后,中國古代橋梁大體上經歷了六個發展階段,分別為夏至西周共 1300 年的始創階段、東周至秦朝的發展階段、兩漢時期的成熟階段、晉隋唐時期的鼎盛階段、兩宋時期的全盛階段以及元明清時期的遲滯階段。由于缺乏科學理論的指導以及新材料的突破,古代橋梁的演進歷史較為緩慢。整體來看,古代橋梁是以土、木、石等天然材料為主體結構,運用石、木、竹再到銅質、鐵質工具進行建造而成的。這一時期主要誕生了木石梁橋、浮橋、索橋、拱橋形式的橋梁結構。


                              虎渡橋(圖 2)位于龍??h北溪下游,始建于南宋紹熙元年(1190年),最初為浮橋。南宋嘉定三年(1210 年),改建為木橋,命名為“通濟橋”。南宋嘉熙元年(1237 年),木橋遭大火焚毀,后改建為石梁橋,稱之為“虎渡橋”?;⒍蓸蚴鞘澜缟献畲蟮氖簶?,每一橋孔有 3 根石梁,據實測,最大的石梁長 23.7m、寬1.7m、厚 1.9m,重達 207t。


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                              圖2 虎渡橋


                              安瀾橋位于四川都江堰口,始建于北宋淳化元年(990 年),是世界上第一座多跨竹索橋。安瀾橋分 8 孔,總長約 360m,最大一孔跨徑達 61m,橋寬 3m 有余。全橋用細竹篾編成粗 5 寸的竹索 24 根,10 根做底索上鋪木板形成橋面,2 根做壓板索,其余 12 根竹索排列于橋兩側。每隔 1~2m 設置橫木梁與豎直木條形成 U 型木框,行人與車輛可在成型木框內通行。安瀾橋兩岸橋頭各有一橋屋,內置絞索設備,通過木絞車絞緊底索,并用大木柱拉緊兩側扶欄索(圖 3)。


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                              圖3 安瀾橋及絞索結構


                              中國古橋中,拱橋種類繁多,遍布全國。其中,當屬趙州橋(圖 4)最為人們所熟知。趙州橋位于河北省趙縣城南,又名安濟橋,始建于隋朝開皇十五年(595年)。趙州橋總長 50.83m,凈跨37.02m,拱矢凈高 7.23m,是世界上現存年代久遠、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋。趙州橋主拱為敞肩圓弧拱,兩側拱肩位置各設兩個對稱的小拱,可減輕結構自重,增加流水面積。主拱和小拱采用并列砌筑工藝,券石寬度有 25~40cm不等,券石間采用腰鐵聯結加強橫向聯系。趙州橋結構形式精妙,建造工藝獨特,對世界后代橋梁建筑產生了深遠的影響。


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                              圖4 趙州橋


                              實際上,由于鋼筋混凝土材料尚未被發明,這一時期橋梁的主體承重結構,無論是木梁、木柱、磚石,亦或是編織而成的竹索、鐵索等材料,均能滿足現今裝配式橋梁中所描述的“構件工廠化”概念。直至 1867 年,鋼筋混凝土的問世,才徹底顛覆了早期土木工程的建造工藝,裝配式建造方法逐漸被現澆施工工藝所取代。


                              3 近現代橋梁結構的快速發展(19世紀40年代~20世紀末)


                              在 18 世紀和 19 世紀,工業革命的到來使得建筑材料和建造技術得到了極大的改進,鋼材、混凝土材料等新技術的應用使得跨度更大的橋梁得以建造,橋梁結構進入了現代化的快速發展時期。雖然裝配式建造的概念由于鋼筋混凝土材料的出現得到了一定程度的淡化,但這一時期橋梁結構形式、設計理論以及建造技術等方面都取得了重要的進展,為現代化橋梁工程奠定了堅實的基礎,并為未來的橋梁建設以及現代裝配式建造技術的探索提供了更為廣闊的空間和豐富的可能性。


                              1850 年,英國工程師羅伯特 ·斯蒂芬森(R.Stephenson)設計建造了世界第一座用熟鐵鉚接的鋼箱梁橋布列坦尼亞橋(Britannia Bridge);1883 年,德國工程師約翰·羅布林(JohnRoebling)設計建造的紐約布魯克林橋(Brooklyn Bridge)是一座主跨 486m 的公路懸索橋。上述兩座橋梁代表了 19 世紀鋼橋的最高成就。


                              1867 年鋼筋混凝土的出現標志著橋梁結構進入到了一個嶄新的紀元。世界上第一座跨度為 16m 的鋼筋混凝土梁橋由法國工程師莫尼埃于 1875 年設計建成。由于鋼筋混凝土橋梁結構性能優異,養護方便,在 100m 以內的中小跨徑橋梁中,鋼筋混凝土簡支梁橋、帶掛孔的懸臂梁橋以及拱橋逐步替代了小跨度鋼橋,成為了世界各國橋梁建設的主流。


                              國內橋梁建設在這段時期受到了西方的影響,同樣邁進了一個全新的發展階段。1957 年,在蘇聯專家的幫助下,我國修建了“萬里長江第一橋”——武漢長江大橋(圖 5),連接起了中國南北交通大動脈,也是新中國第一座公鐵兩用大橋。1988 年,在同濟大學李國豪教授的大力呼吁下,上海自主建設完成了黃浦江上第一座跨江大橋——南浦大橋,促成了 20 世紀 90 年代在全國范圍內自主建設大跨度橋梁的高潮。在此背景下,國內橋梁正式進入了一條創新與發展的道路,在橋梁結構形式、設計理論、建造方法等方面都實現了跨越式的發展,中國也正式向橋梁大國邁進。


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                              圖5 武漢長江大橋


                              4 現代裝配式橋梁技術發展現狀


                              混凝土技術發明已有 150 多年歷史,其為建筑及城市基礎設施建設及人類文明發展發揮了重要作用,而混凝土構件工業化生產則是伴隨著歐洲的工業革命而誕生的一種概念。建筑工業化的概念運用到生產實踐中,極大地提高了建造效率,并且彌補了勞動力的不足,滿足了二戰后期西方各個國家急需建造大量房屋的需求。


                              相比于建筑工業化的發展,國內橋梁結構的工業化發展起步較慢,但時至今日,也已經形成了一套較為成熟的橋梁工業化體系。一種典型的工業化裝配式建造橋梁(圖 6),可簡單分解為基礎工程、下部結構(承臺、立柱及蓋梁)、上部結構(各種梁型)及附屬結構(橋面鋪裝、人行道、欄桿等)等四部分內容。


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                              圖6 典型工業化裝配式建造橋梁工程


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                              橋梁上部結構的裝配化技術發展較早,法國于 20 世紀 30 年代最先開展了對于裝配式混凝土橋梁的設計與建造技術的探索。受到二戰的影響,裝配式橋梁技術的發展一度停滯,但由于全世界面臨大量的戰后重建需求,鋼材奇缺,一些傳統采用鋼結構的工程都以預應力混凝土結構替代,很大程度上推動了預應力理論和技術的突破,也帶動了裝配式橋梁技術的全面發展與應用。


                              4.1.1 節段預制拼裝橋梁

                              1946 年,法國著名結構工程師、“預應力之父”尤金·弗雷西內(Eugène Freyssinet)設計完成了世界首座節段預制拼裝橋梁——盧贊西橋(Ponte de Luzancy)(圖 7)。盧贊西橋跨度 55m,采用節段預制 + 高強度鋼索張拉技術,橋梁主體(圖 8)在工廠分段預制完成,在現場通過橋架吊裝連接(圖 9)。盧贊西橋無需腳手架的吊裝施工技術,對于當時的混凝土橋梁建造是革命性的技術突破,也代表了“預制 + 預應力”工法的誕生。


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                              圖7 盧贊西橋(Ponte de Luzancy)


                              圖片圖8 盧贊西橋主梁預制構件


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                              圖9 盧贊西橋吊裝施工


                              1952 年,在紐約謝爾登附近,Freyssinet 公司設計了一座單跨橋梁,該橋采用縱向分段拼裝,并首次采用了匹配預制法(match-casting)。匹配預制工法的誕生,使得預制拼裝節段梁技術真正地得到了廣泛的推廣與應用。此后,預制拼裝節段梁技術在此基礎上又得到了進一步的發展與改進。1962 年, 讓·穆勒(Jean Muller)改進了梁段匹配預制施工工藝,在位于巴黎南部塞納河上的舒瓦西勒魯瓦橋(Choisy-Le-Roi Bridge)中,首次采用環氧樹脂膠連接了匹配預制的梁段,并首次采用長線法進行節段預制;1965 年,第一座采用短線法進行節段預制的橋梁由讓·穆勒設計,位于法國皮埃爾 - 貝尼特(Pierre-Bénite),橫跨羅納河(Rh?ne River), 主跨 84m;1971 年, 法國Alpine 高速公路 10 座高架橋上首次實現了預制箱梁的工業化應用,并且在節段接縫間首次采用了多重剪力鍵。1950~1970年代,隨著工業化水平的不斷提升,預制節段施工技術很快在世界范圍內得到了推廣應用(圖 10)。


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                              圖10 預制節段梁技術發展


                              節段預制拼裝技術在我國的應用始于 20 世紀 60 年代,成昆鐵路舊莊河一號橋首次采用了節段預制、懸臂拼裝施工法;孫水河四號橋等幾座橋采用節段預制、逐跨拼裝施工法。1977 年 11月西延鐵路狄家河橋(4×40m 連續梁)完成頂推架梁,該橋是國內首次采用頂推法架設的節段預制膠拼橋梁。由于受當時施工條件的限制,早期的應用效果并不理想,此后,節段預制拼裝技術在國內發展緩慢。經過多年對國外節段預制拼裝技術的借鑒、消化、吸收及創新后,直到 1990 年,福建洪塘大橋才再次采用節段預制逐孔拼裝施工技術。1994 年,鄖陽漢江公路大橋順利完工,該橋為我國第一次采用專用三角吊機進行節段箱梁懸臂拼裝施工,這是針對拼裝技術在機械設備上的進一步發展。1997年建成的湘江鐵路大橋(61.65m+7×96m+61.65m 連續梁、節段預制懸臂拼裝法施工、現澆濕接縫)是我國首次采用專用移動式拼裝支架進行節段懸臂拼裝施工。進入 21 世紀以后發展速度加快,2001 年竣工的上海至江蘇嘉瀏河高速公路的瀏河大橋,為首次采用特制移動式預制節段架橋機拼裝施工技術的體外預應力混凝土簡支梁。2004 年竣工的上海滬閔高架橋二期高架道路工程,全長 5.4km,為采用預制節段架橋機拼裝施工技術的體外預應力混凝土連續梁橋。在國內首次采用短線法生產寬節段,同時該工程中引進 1600t 型架梁設備來拼裝節段,體現了我國高架道路工程設計及施工技術的進步和發展,并為后續工程采用預制拼裝提供了工程借鑒和技術支持(圖 11)。


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                              圖11 節段預制梁橋


                              4.1.2 橫向分片預制梁

                              橫向分片預制梁是另一種常見的橋梁上部結構預制形式,包括有預制空心板梁、預制混凝土 T 梁、預制混凝土小箱梁等多種截面形式,在世界范圍內的市政、公路以及鐵路橋梁中應用廣泛。


                              預制空心板梁(圖 12)是發展最早的橋梁上部結構預制形式,在國外,裝配式空心板梁橋主要應用于交通繁忙的公路和鐵路橋上。采用多片式預制板梁可實現橋梁上部結構現場的快速架設安裝。20 世紀 90 年代前,裝配式空心板梁橋的橫向連接構造主要采用混凝土鉸縫連接形式,并曾一度在國內橋梁工程中廣泛應用。然而近年來,國內早期空心板橋開裂、滲水等病害十分突出。因而,隨著橋梁設計與建造技術的發展,空心板梁橋的接縫構造也得到不斷的優化改進,國內一些地方標準圖中已取消裝配式空心板梁的“小鉸縫”橫向連接,或將橫向連接由鉸接優化為剛接,使得裝配式空心板梁至今仍是我國中小跨徑橋梁的重要組成部分。


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                              圖12 預制空心板梁橋截面形式


                              與空心板梁相比,預制混凝土 T 梁(圖 13)保留了空心板梁建筑高度低、施工方便、經濟性好等優點,同時避免了鉸接縫的常見病害,具有較好的綜合性能。2000 年以后,吉林、安徽、山西、浙江、內蒙古等地方省市針對預制預應力混凝土 T 梁開展了研究,相關成果也成功應用于諸多工程項目。在國外,一些創新型的 T 梁結構形式在近年來也被提出并得到了應用,如美國提出的 Bulb T 梁,日本采用的節段預制裝配式 T 梁,以及超高性能混凝土預制雙 T 梁等。


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                              圖13 預制混凝土 T 梁橋截面形式


                              預制混凝土小箱梁(圖 14)是另一種常見的裝配式橋梁上部結構預制構件,具有結構簡單、經濟指標較低、結構豎向剛度較大、抗扭性能較好的特點。我國于 1995 年完成了第一版《裝配式部分預應力混凝土組合矮箱梁通用圖》的設計。經過二十余年的發展,目前小箱梁通用圖已經發展為交通部通用圖,并在全國市政和公路橋梁上廣泛應用。


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                              圖14 預制混凝土小箱梁


                              除上述幾種形式的裝配式橋梁上部結構預制形式外,還有諸如預制混凝土大箱梁、裝配式鋼 - 混凝土組合梁、鋼梁橋以及 UHPC梁等多種結構形式也已經得到了諸多工程應用,由于篇幅限制這里不再一一展開。整體而言,橋梁上部結構的工業化裝配化起步較早,現如今已經形成了較為成熟的設計方法、建造技術以及工業化體系。


                              4.2 下部結構

                              裝配式外圍護體系的技術推演是建筑表皮體化過程的縮影。這一過程的起點是現代橋墩、橋臺和基礎三部分構成橋梁下部結構,它們的主要作用是承受上部結構傳來的荷載,并通過基礎將此荷載及本身自重傳遞到地基上。相比于上部結構,橋梁下部結構的工業化裝配化發展起步較晚。


                              20 世紀 70 年代,歐美日等國家和地區首先開始了預制拼裝下部結構的實際工程應用。1971 年,美國得克薩斯州首次引入節段預制拼裝橋墩,用于 Corpus Christi 城跨越 JFK 堤道公路橋。節段預制拼裝施工技術將大部分的施工作業由現場轉移到預制工廠,極大地提高了施工效率,縮短了施工工期,顯著降低了對既有交通的影響和對周邊生態環境的沖擊。早期的節段預制拼裝下部結構構件之間通常采用有黏結或無黏結后張預應力筋連接的方式,并配合使用現澆混凝土濕接縫、砂漿填充壓密接縫或環氧膠接縫。但由于對節段預制拼裝橋梁下部結構的抗震性能缺乏研究,以及沒有可供參考的設計規范,美國僅在非地震區或低烈度區使用這種結構。


                              2000 年,美國各州公路工作者協會(AASHTO)成立了技術小組專門研究預制橋梁構件和體系,并提出了普通鋼筋連接器連接,灌漿導管連接,后張預應力連接,插槽式連接及承插式連接等各種可靠且方便使用的連接形式,最終形成了一整套快速橋梁施工技術。近年來,為了將節段預制拼裝橋梁下部結構推廣至中震甚至高震區,眾多學者對如何提高其抗震性能展開了系統的研究。隨著研究的深入,美國各地預制拼裝橋梁下部結構項目也不斷開展,預制承臺,橋臺,墩柱,蓋梁及相鄰預制節段的連接技術得到了很大程度的推廣,并制定出了關于橋墩預制和施工的詳細手冊,用于指導快速橋梁施工建造。美國有代表性的節段預制拼裝橋梁下部結構如表 1 所示。


                              表1 美國有代表性的節段預制拼裝橋梁下部結構

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                              我國于 20 世紀 90 年代初開始了預制拼裝墩柱的研究,早期的工程項目主要集中在跨?;蚩缃瓨蛄褐?。東海大橋 3 標段非通航孔 70m 連續梁段,除島墩現澆外,其余均為預制拼裝墩柱,墩柱截面均為矩形薄壁空心墩;杭州灣跨海大橋中北引橋、南引橋除個別高墩外,均采用了預制拼裝墩柱;上海長江大橋 105m和 70m 跨的墩柱采用了預制拼裝技術;港珠澳大橋 CB05 標非通航孔橋承臺墩身均采用工廠化預制生產;此外,舟山金塘大橋非通航孔間墩柱也采用了預制拼裝技術,降低了施工難度和風險。這些工程都采用了現澆濕接縫接頭連接預制墩身的做法,需要等待混凝土凝固,制約了建設速度的提升,不利于在城市橋梁下部結構建造中推廣采用。


                              2000 年開始,上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司聯同建設單位、施工單位和科研院?;趪H預制裝配技術的創新趨勢,開展了大量全預制裝配式橋梁技術的系統研究,尤其是灌漿套筒、灌漿金屬波紋管為主的橋梁下部結構預制裝配技術,并于 2012 年在上海 S6 公路工程中首次進行了橋梁預制裝配的試驗性應用,2014 年在上海嘉閔高架(G2~S6)工程中實際工程中加以推廣和應用,取得了非常好的綜合效益。目前國內興起了預制裝配橋梁結構研究熱潮,各個機構科研人員開發并測試了大量預制橋墩連接形式包括灌漿套筒、灌漿金屬波紋管、承插式、插槽式、預應力連接、螺栓法蘭連接、濕接縫(含 UHPC 濕接縫)等多種形式(圖 15)。


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                              圖15 部分預制裝配連接形式 左:灌漿套筒連接;右:節段預制 + 預應力連接


                              與此同時,國內預制拼裝蓋梁的研究和應用同樣突飛猛進。目前蓋梁預制裝配方式主要有整體預制,下層預制、上層現澆,橫向分段濕接縫連接和橫向分段懸臂膠接拼裝等幾種(圖 16)。隨著城市的快速發展,蓋梁的預制裝配,尤其是大懸臂、大噸位蓋梁的預制裝配可以大幅改善蓋梁施工過程中對環境及現狀交通的影響,其經濟、技術優勢也逐漸在工程應用中得以體現。


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                              圖16 各種預制蓋梁拼裝模式 左:整體預制蓋梁(上海 S6 工程);右:分段懸臂拼裝預制蓋梁(上海 S26 工程)


                              橋臺是橋梁與兩端道路接坡的過渡,一座橋梁無論多長,橋臺只有兩個,因此橋臺在一座橋梁的施工工程量所占比例很小。目前針對橋臺的預制結構研究較少,但在少數施工條件惡劣或者橋臺施工的路權控制嚴格的情況下,采用預制橋臺也有一定現實意義。上海 S7 公路Ⅰ-4 標首次在國內開展了預制橋臺應用,主線橋臺長約 14m,高約 3.5m,重達 200 余 t。預制橋臺臺帽與樁基之間采用型鋼插槽式連接。橋臺預制時,將耳墻先行單獨水平預制,再作為端模與構件主體二次澆筑連成整體。


                              4.3 附屬結構

                              隨著技術的發展,橋梁裝配化程度不斷提升,目前,預制拼裝橋梁技術已由主體結構推廣至附屬結構。國內外已在預制防撞墻、擋土墻等橋梁附屬結構上進行了一些嘗試。


                              防撞墻是設置于橋面兩側或中央用于阻擋車輛的碰撞,防止車輛駛出橋面等安全保障的構件。防撞墻由于預埋件多、空間尺寸狹長、線形復雜,現場施工質量往往不盡如人意。通過在預制廠加工防撞墻構件,既保證了防撞墻的質量和外觀,又加快了施工進度,更直接提升了橋梁的整體美觀程度。預制防撞墻通常有三種類型,即整體預制、分段預制和部分預制。


                              整體預制防撞墻省去了現場繁瑣的接縫構造,形成流暢的道路邊線,但預制主梁與防撞墻連成整體的構件重量增大,使構件運輸、吊裝的成本相應增加,因而適用于跨徑較小的預制梁。分段預制防撞墻即將防撞墻與主梁分別預制后運輸至現場完成拼接。分段預制防撞墻構件尺寸較小,施工操作靈活方便,與傳統的現澆施工相比可加快施工進度。分段預制防撞墻現場施工拼裝要求的精度較高。部分預制防撞墻即將預制防撞墻外側掛板在工廠中預制后運輸至現場安裝,再在內側現澆鋼筋混凝土,連接成整體。預制防撞墻外側掛板的尺寸較小,施工操作靈活方便。防撞墻外側省去了模板,外表面美觀,但現場工作量與現澆防撞墻差別不大(圖 17)。


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                              圖17 預制防撞墻


                              5 工業化橋梁智能建造技術


                              21 世紀以來,新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起,以數字化、智能化為特征的第四次工業革命的到來,推動了橋梁工程技術不斷向工業化、數字化、智能化升級,助力我國從“橋梁大國”向“橋梁強國”邁進。


                              在裝配式橋梁建造領域,集成了大數據、物聯網、智能傳感、機器人等信息化、數字化技術以及自動化管理的智慧工廠,已經成為了橋梁預制構件生產基地的發展與轉型方向。智能檢測機器人、智能鋼筋彎折機、自動焊接機器臂等智能化設備的開發與運用已經成為了智能建造行業內的研究熱點,部分橋梁預制構件生產基地目前已經試點投產了智能建造設備(圖 18),在提高生產效率、節約人工的同時也進一步提升了預制構件的生產精度與產品質量。


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                              圖18 智能建造設備 上:鋼筋智能下料機器人;下:鋼筋自動焊接機器臂


                              預計未來,裝配式橋梁智能建造基地將更注重智能化和低碳化,系統性地融合硬件感知系統、制造執行系統以及企業資源計劃的管理平臺,搭建智能化預制構件生產流水線。結合可再生能源與低碳環保材料,未來裝配式橋梁智慧工廠將進一步減少橋梁建設過程中對環境的污染和浪費,實現自動化、精細化以及環境可持續性的橋梁工業化智能建造解決方案。


                              6 展望


                              裝配式橋梁技術作為現代橋梁建造中的一種創新技術,正逐漸成為橋梁建設的重要方式之一。隨著建筑工程技術的不斷演進和發展,裝配式橋梁技術也不斷得到改進和升級。從最初榫卯結構的簡單拼裝,到現代的智能化、數字化裝配技術,再到面向未來的綠色環保型裝配式橋梁技術,體現了不斷面向可持續發展的營造價值觀。預計未來裝配式橋梁技術將更加注重節能減排和環保理念,采用更多新型材料和智能控制技術,提高橋梁的使用壽命和安全性能,同時也將更加注重人性化設計,滿足城市化進程中的多元化需求。


                              圖片來源:

                              圖1 項海帆 . 中國橋梁史綱 . 上海:同濟大學出版社,2009.

                              圖2 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1672572408275836988

                              圖3 http://www.mysf.org.cn/detail/index.html?id=691&aid=1470

                              圖4 https://www.meipian.cn/2d6zm18v

                              圖5 https://bbs.oneplus.com/thread/4516452?mod=viewthread&tid=4516452

                              圖6 裝配式橋梁技術實踐與探討 . 作者改繪

                              圖7-9 https://www.douban.com/note/695825116

                              圖10 Walter Podolny, Jr., Jean M. Muller. Construction and Design of Prestressed Concrete Segmental Bridges, John Wiley & Sons , 1982.

                              圖11-18 上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司拍攝


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                              THE END

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