1身份证:37232119840902XXXX 山东省济南市 250000 2身份证:37010219900212XXXX 山东省济南市 250000
摘要:随着社会的发展,我国的城市化建设的发展也有了改善。对设计重点进行深入分析,内容包括上部结构设计、下部结构设计和跨径比选,旨在为实际的装配式桥梁工程设计提供参考依据,保证设计的合理性、技术可行性和经济性,为之后的桥梁建设和运营奠定良好基础。
关键词:预制装配式桥梁;城市道路;应用
引言
为克服传统桥梁建造模式存在的弊病,促进装配式桥梁发展,本文首先通过与传统建桥方法进行比较,分析了装配式桥梁的优点,特别是在建造速度快、建设质量高、交通影响小、节能环保优等方面具有优势;其次,阐述了装配式钢筋混凝土箱梁、钢箱梁、钢-混凝土组合结构、预制桥面板等上部结构拼装,以及装配式桥梁墩柱、桥台等下部结构拼装的发展现状;最后,从钢结构及钢-混凝土组合结构、新型材料、BIM技术等方面,提出一些值得进一步研究的建议,以期促进装配式桥梁建设技术的进步和创新发展。
1装配式桥梁工程应用BIM技术的优点
第一,装配式桥梁工程建设的过程中应用BIM技术可以增加设计人员参考的途径,提供准确的设计数据信息,有利于提高设计人员设计施工图纸和施工方案的效率。第二,装配式桥梁工程建设的过程中应用BIM技术可以创建装配式桥梁模型,使工程企业中的管理人员以动态的形式了解施工过程中的具体情况,有利于装配式桥梁工程的管理工作。第三,装配式桥梁工程建设的过程中应用BIM技术可以提高工程建设过程中的安全系数,实时监控建设过程中可能发生的问题,有利于控制工程建设过程中所需要的资源和金钱。总的来说,装配式桥梁工程建设的过程中应用BIM技术可以通过间接的方式增加工程企业的经济利益。BIM技术可以通过充分发挥信息化、协调性等基本特征,拓宽装配式桥梁工程建设过程中交流沟通的途径,同时使工程建设过程中涉及到的图纸方案和构件数据更加科学和准确。通过利用BIM技术创建的装配式桥梁模型可以促进设计人员和施工人员更好地完成工作,提高施工人员在装配式桥梁工程建设过程中的施工操作方式和技术水平。通过在装配式桥梁工程建设的过程中应用BIM技术,有利于装配式桥梁工程在规定的施工时间内完成施工的任务,同时对装配式桥梁行业的发展有着一定的推动作用。
2装配式桥梁的优势
目前,我国的公路和城市桥梁多数采用现浇混凝土这种传统桥梁的建造模式,施工周期长、对交通影响较大、整体耗能高、现场施工人员多、工人劳动强度大。美国早在1970年,便启动了ABC计划,即桥梁快速施工,工厂化预制主梁、桥面板及桥台等,再运到现场桥位进行现场快速拼装。这一施工方法大大加快了桥梁的建造速度,减小了桥梁建设对交通及环境的不利影响。相对于传统建桥方法,装配式桥梁的优势主要表现在:(1)施工效率高。模块化设计及预制装配,流水化作业程度高,可缩短工期、提升质量、大大减少桥梁施工的现场作业,对城市交通流的影响也可降到最低。(2)节能环保。预制构件均已在工厂内制作完成,节约模板用材及施工场地,避免了现场施工对环境的污染,同时降低施工噪音,减少现场物料堆放等。装配式桥梁具有传统桥梁建造方法无法比拟的诸多优点,符合我国节约资源、保护环境的理念,是我国桥梁建造业可持续发展的大趋势。
3预制装配式桥梁在城市道路中的应用
3.1预制构件节点连接的技术难点优化
目前常见的连接方式有灌浆套筒、金属波纹管、现浇湿接头、承插式等方式,每种连接方式都有需待改进之处。1)灌浆套筒连接方式具有施工方便的优势,但其施工精度要求高,套筒对塑性铰区损伤机理有影响。灌浆套筒内灌浆的密实性目前是通过施工工艺过程来控制的,检测困难。2)金属波纹管连接方式力学性能好,类似现浇。
其抗震性能也与现浇结构类似,但是钢筋锚固长度长,安装困难。3)现浇湿接头连接方式具有较好的可靠性和耐久性,抗震性能等同现浇。缺点是预制部分的现场定位较困难,现场仍有大量现浇混凝土作业,一定程度上降低了效率。4)承插式连接方式具有整体性能较好、施工方便、施工精度要求相对不高的优点,其抗震性能也类似现浇结构。但其不足是插槽会损害承台的整体性。在目前装配式结构节点连接的规范、标准尚不完善的情况下,对于多种连接方式,需要因地制宜,根据工程实际情况、成本核算、检测方式、工期等合理选择。同时,应研发更可靠的新型连接方式。装配式结构节点连接本身就是一门科学,要求参与者同时具备材料、设计和建造工艺等多方面的知识和经验,综合理论和实践水平要求甚高。
3.2装配式桥梁下部结构设计
在装配式桥梁的下部结构设计中,要保证下部结构整体强度、刚度与稳定性,此外还要考虑景观、通航及水文等方面的要求。(1)桥墩以柱式墩和桩基础为宜,其中,桩基础大多采用钻孔灌注桩,并宜按照摩擦桩设计。(2)桥台以肋板式或桩柱式为宜。(3)桥墩系梁尺寸需根据墩径和桩径确定,比如,当桥梁的墩径和桩径分别为120cm、150cm时,系梁尺寸为高×宽=150cm×120cm;当桥梁的墩径和桩径分别为130cm、150cm时,系梁尺寸为:高×宽=150cm×120cm;当桥梁的墩径和桩径分别为140cm、150cm时,系梁尺寸为:高×宽=150cm×120cm;当桥梁的墩径和桩径分别为150cm、180cm时,系梁尺寸为:高×宽=160cm×140cm。当墩身高度超过7m时,要在桩顶部位设置系梁,而当墩身高度超过20m时,要在墩身的中央设置一个中横系梁,此时需要注意,为了保证桥梁的美观性,相邻的两个桥墩上的系梁要处在相同的水平线。(4)当跨径为20m时,墩高不能超过12m,盖梁尺寸应为宽度×高度=160cm×130cm,柱径和桩径分别为120cm、150cm;当跨径为25m时,墩高不能超过15m,盖梁尺寸应为宽度×高度=170cm×140cm,柱径和桩径分别为130cm、150cm;当跨径为30m时,墩高不能超过15m,盖梁尺寸应为宽度×高度=180cm×160cm,柱径和桩径分别为140cm、150cm;当跨径为40m时,墩高不能超过20m,盖梁尺寸应为宽度×高度=200cm×180cm,柱径和桩径分别为150cm、180cm。
结语
桥梁的装配式建造是加快施工速度、减少现场污染、实现低碳化建设的有效手段。在国家政策的引导下,装配式桥梁结构在各类工程中虽已得到了部分应用,但还远未完全推广,发展的潜力巨大。我国是产钢大国,但不是钢结构应用强国。在桥梁工程中应用钢结构的比例较低,与发达国家占50-60%的比重相比,还有很大的差距。随着政府对钢结构应用的鼓励和扶持,特别是我国经济持续高速增长,规模大、跨径长的特大型桥梁等大批建设项目待建,为钢结构桥梁提供了广阔的应用前景。装配式桥梁在后续的发展过程中,应重视钢结构及钢-混凝土组合结构的应用。加快UHPC和FRP等新材料的推广应用,改善桥梁的力学性能,提高桥梁的耐久性。通过BIM技术推动装配式桥梁的发展,将桥梁建造从传统的作业方式向现代化施工模式提升,减轻桥梁在建造、使用、拆除的全生命周期内对环境资源的压力,提高桥梁的现代化建设管理水平。
参考文献
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