1. 引言

節(jié)段預(yù)制裝配式橋梁是當(dāng)前橋梁工程的新熱點(diǎn)。預(yù)制裝配式橋梁并不是一個(gè)全新的概念，已經(jīng)有了較長(zhǎng)的發(fā)展歷史。本文回顧了國(guó)內(nèi)預(yù)制裝配技術(shù)發(fā)展歷程，并分析了上海市預(yù)制裝配技術(shù)應(yīng)用案例，展示了預(yù)制裝配全流程。

2. 國(guó)外發(fā)展歷程

2.1 法國(guó)

20世紀(jì)50年代，橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)誕生。工廠集中生產(chǎn)混凝土構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)拼裝。優(yōu)勢(shì)在于：

• 避免了大量的腳手架和現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑；
• 減少人工工作量；
• 降低施工分險(xiǎn)；

2.2 美國(guó)

20世紀(jì)60年代，環(huán)保運(yùn)動(dòng)激烈，在此背景下大量應(yīng)用預(yù)制拼裝技術(shù)，降低了對(duì)環(huán)境的污染：

• 粉塵
• 噪音
• 光源

3. 中國(guó)發(fā)展歷程

3.1 早期的探索

據(jù)說(shuō)，20世紀(jì)60年代嘗試。
具體案例不詳。

60年代之后沒(méi)有顯著進(jìn)展，除了文革等影響，是否因?yàn)樘粕酱蟮卣饘?dǎo)致了對(duì)裝配式建筑的質(zhì)疑？有待考證。

3.2 特大橋梁的應(yīng)用

橋梁上部結(jié)構(gòu)的的預(yù)制裝配成熟較早，但其他構(gòu)件尚未實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配。在21世紀(jì)初，諸多特大橋梁工程施工中，其他橋梁構(gòu)件的預(yù)制拼裝也得到了大規(guī)模的應(yīng)用。

• 上海長(zhǎng)江大橋，1993-1996
• 東海大橋，2002-2005
  海上橋梁的橋墩和箱梁全部采用預(yù)制拼裝工藝。海上運(yùn)輸采用5000噸駁船改造后進(jìn)行運(yùn)輸，橋墩的吊裝采用1000噸勇士號(hào)浮吊完成作業(yè)，箱梁采用2500噸浮吊完成安裝。
  
  
  

  東海大橋-橋墩預(yù)制
  
  
  
  

  東海大橋-橋墩的裝配
• 杭州灣大橋，2003-0007
  
  
  

  杭州灣大橋-橋墩基礎(chǔ)
  
  
  
  

  杭州灣大橋-箱梁裝配
• 港珠澳大橋，2009-2016

以上工程均為大型跨江與跨海橋梁，預(yù)制裝配式施工方法的得以應(yīng)用的原因主要有：

• 大型橋梁工程量巨大，預(yù)制裝配施工方法應(yīng)用有利于提高施工速度，縮短工期；
• 跨江跨海的大型工程施工環(huán)境惡劣，常規(guī)的現(xiàn)澆施工方法難以應(yīng)用；
• 特大橋梁工程規(guī)模巨大，預(yù)制拼裝施工的成本可以得到充分的攤銷(xiāo)，成本可控；

經(jīng)過(guò)早期的發(fā)展和特大橋梁中的應(yīng)用，橋梁的預(yù)制裝配技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但在量大面廣的公路橋梁、城市高架橋梁中沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用的困難主要有：

• 預(yù)制裝配主要局限于上部結(jié)構(gòu)，而下部結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配尚無(wú)成熟的工藝；
• 構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接仍然需要現(xiàn)澆，施工速度慢

城市橋梁建設(shè)中施工問(wèn)題未能有效解決：

• 交通封閉
  
  
  

  交通封閉
• 環(huán)境污染
• 人工勞動(dòng)

3.3 全預(yù)制拼裝橋梁技術(shù)

實(shí)現(xiàn)全預(yù)制裝配橋梁施工，關(guān)鍵技術(shù)主要有：

• 上下部結(jié)構(gòu)的全預(yù)制拼裝
• 新型預(yù)制連接裝置
  實(shí)現(xiàn)了立柱，蓋梁的快速拼裝

新型預(yù)制連接裝置

4. 典型案例

4.1 上海滬閔路高架道路二期工程

• 時(shí)間：2003竣工
• 特色：節(jié)段拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)弧形箱梁
• 設(shè)備：采用1800t架橋機(jī)

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4.2 上海S26公路

• 時(shí)間：2013
• 特色：大蓋梁的預(yù)制拼裝

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4.3 上海嘉閔高架路（G2公路-S6公路）

• 時(shí)間：2013年開(kāi)工
• 特色：大范圍推廣裝配式橋梁施工，預(yù)制拼裝率達(dá)到約30%
• 應(yīng)用范圍：立柱、蓋梁、小箱梁、防撞墻
  
  
  

  嘉閔高架-立柱預(yù)制
  
  
  
  

  嘉閔高架-蓋梁預(yù)制

4.4 上海S3公路先期段

• 時(shí)間：2016（立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、竣工）
• 特色：
  • 全面預(yù)制拼裝技術(shù)，預(yù)制裝配率達(dá)到90.8%
  • 當(dāng)年立項(xiàng)、當(dāng)年開(kāi)工、當(dāng)年通車(chē)

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工程記錄：

7月15日施工第一根鉆孔灌注樁
8月23日安裝第一根立柱
9月3日安裝第一個(gè)蓋梁
9月8日架設(shè)第一片小箱梁
12月28日通車(chē)。。。

關(guān)鍵技術(shù)：

• 近距離軌交免共振鋼管樁沉樁
• 采用高強(qiáng)度混凝土、設(shè)置臨時(shí)預(yù)應(yīng)力
• 優(yōu)化柱頂節(jié)點(diǎn)連接方式
• 小箱梁接縫關(guān)鍵技術(shù)
• 支座升降法改善鋼—混凝土組合連續(xù)梁負(fù)彎矩受力

施工技術(shù)：

• 立柱吊裝
  
  
  

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• 蓋梁整體吊裝
  
  
  

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• 小箱梁整體吊裝
  
  
  

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5. 預(yù)制裝配全流程

5.1 預(yù)制構(gòu)件廠

橋梁構(gòu)件的預(yù)制首先需要建立預(yù)制構(gòu)件廠。

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5.2 鋼筋成型設(shè)備

混凝土橋梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是鋼筋的加工成型。目前的設(shè)備已經(jīng)可以達(dá)到高度的機(jī)械化。

• 全自動(dòng)鋼筋籠成型機(jī)
  
  
  

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• 16mm線材數(shù)控彎曲中心
  
  
  

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• 棒材數(shù)控彎曲中心自動(dòng)上料架
  
  
  

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• 45mm棒材數(shù)控臥式彎曲中心
  
  
  

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目前機(jī)械化的鋼筋加工設(shè)備，已經(jīng)能夠?qū)⒏鞣N規(guī)格的鋼筋材料加工成混凝土中的鋼筋形狀

• 各類(lèi)鋼筋平面彎曲
• 鋼筋骨架成型
• 鋼筋焊接

加工精度達(dá)到 mm級(jí)別，這一進(jìn)步將極大推動(dòng)橋梁設(shè)計(jì)發(fā)展：

• 更精細(xì)化的設(shè)計(jì)可能實(shí)現(xiàn)；
• 鋼筋的設(shè)計(jì)必須考慮預(yù)制加工的便利性，盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)格化；

5.3 混凝土構(gòu)件的預(yù)制

• 鋼筋加工
  
  
  

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• 鋼筋籠成型
  
  
  

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• 鋼筋骨架與鋼模板結(jié)合
  
  
  

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• 混凝土構(gòu)件澆筑、養(yǎng)生、成型
  
  
  

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5.4 構(gòu)件運(yùn)輸

• 構(gòu)件起吊
  
  
  

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• 構(gòu)件運(yùn)輸
  
  
  

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5.5 現(xiàn)場(chǎng)裝配

• 定位
  
  
  

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• 安裝
  
  
  

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• 接縫澆筑
  
  
  

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6. 全裝配預(yù)制拼裝橋梁優(yōu)勢(shì)

全預(yù)制裝配式橋梁的優(yōu)勢(shì)：

• 施工速度快，工期短
• 減少交通封閉，降低對(duì)車(chē)道的占用
• 減低施工污染（粉塵、噪聲、光源）
• 減少現(xiàn)場(chǎng)施工人員，降低人力成本
• 減少人員高空作業(yè)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)
• 工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高構(gòu)件預(yù)制質(zhì)量
  超高性能混凝土得以推廣應(yīng)用。
• 對(duì)于達(dá)到一定規(guī)模的工程，成本可能低于現(xiàn)澆施工

目前設(shè)計(jì)施工的相關(guān)規(guī)范有：

• 預(yù)制裝配橋墩技術(shù)規(guī)程，上海工程建設(shè)規(guī)范
• 節(jié)段式混凝土橋梁設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)性規(guī)范
• 公路體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)指南
• Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges， AASHTO

國(guó)內(nèi)的規(guī)范體系目前還不完善。

7. 預(yù)制裝配技術(shù)發(fā)展歷程分析

預(yù)制拼裝橋梁的優(yōu)點(diǎn)非常顯著，為何以前沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用？這是由于多方面因素造成的：

• 技術(shù)難度
  • 預(yù)制加工設(shè)備
  • 吊裝
  • 運(yùn)輸
  • 管理能力/人員素質(zhì)
  • 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化
• 社會(huì)因素
  • 環(huán)保理念
  • 人本理念
  • 建設(shè)規(guī)模（橋梁密度）
  • 建設(shè)速度
  • 勞動(dòng)力成本

工程產(chǎn)業(yè)機(jī)械化程度的不足，限制了預(yù)制裝配技術(shù)應(yīng)用。從社會(huì)的需要出發(fā)，橋梁建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大、人力成本的上升以及理念的提升，都需要預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用。預(yù)制拼裝需要更加工業(yè)化的生產(chǎn)和組織能力，需要協(xié)調(diào)設(shè)備、生產(chǎn)、組裝各方面的因素，施工要求更高。對(duì)于早期的交通建設(shè)，橋梁規(guī)模與密度較小，應(yīng)用裝配式可能成本并不劃算。對(duì)于目前的大規(guī)模高速公路、城市高架路、高鐵、軌道交通，橋梁在線路中的比重越來(lái)越高，大規(guī)模的預(yù)制拼裝更加適用了。

8. 感悟

吳軍在《文明之光》中提出一個(gè)觀念：

技術(shù)改變生活，不只需要關(guān)鍵技術(shù)的突破，更需要配套的流程和工藝。

例如，畢升的活字印刷沒(méi)有取代雕版印刷術(shù)，就是因?yàn)槿狈ε涞统杀旧a(chǎn)流程。而古騰堡的印刷術(shù)提出了完整的生產(chǎn)工藝的和流程，解決了一系列的配套技術(shù)，成為最終
影響世界的發(fā)明。

對(duì)于預(yù)制裝配式橋梁的發(fā)展也是如此，基本的概念提出很早。但要大規(guī)模應(yīng)用于工程實(shí)際，需要社會(huì)需求的成熟，并且必須解決一系列的配套技術(shù)：

• 鋼筋加工設(shè)備
• 運(yùn)輸起吊設(shè)備
• 快速連接技術(shù)
• 降低綜合成本

參考文獻(xiàn)

• 上海S26公路預(yù)制裝配橋梁施工，大量圖片，路橋人（微信號(hào)）
• 豈曰一夜飛渡？此乃造橋魔術(shù)！，上海城投（微信號(hào)）
• 166天！市政總院用預(yù)制裝配技術(shù)創(chuàng)造S3先期段高架工程建設(shè)新速度！ ，上海市政總院（微信號(hào)）

本文用時(shí) 4h。