装配式混凝土构件在市政桥梁方面的实践应用
骆文全 ，张贵兴
（四川同兴达建设咨询有限公司 , 四川 成都 610041）
摘 要：本文从装配式混凝土构件市政桥梁的概念及特点优势出发，并就装配式钢筋混凝土桥梁在结构布置、施工技术，造价影响等方面的具体应用进行了分析与探讨，同时希望自己的一些分析能对市政桥梁工程今后在装配式混凝土构件的实践应用上，能起到一定的参考作用。
关键词：装配式混凝土构件；钢筋混凝土；市政桥梁；造价影响
0 引言
装配式混凝土构件自萌芽以来，已经被逐步推广到发达国家，包括美国、加拿大等。如今，该技术已被广泛应用到工业等建筑中，包括桥梁、公路、水工建筑等。相信在不久的几年，预制装配式混凝土会在发展中国家得到发展。我国经济快速发展，产业结构不断优化，装配式建筑不仅在市政桥梁方面得到应用，而且在住宅工业中也得到了升级。
成都市人民政府关于加快推进装配式建设工程发展的意见成府发〔2016〕16号文规定:
2016年至2018年，加快市场应用。在房建工程和市政工程项目中全面推进装配式建设方式，到2018年，全市房建工程项目单体建筑预制装配率不低于20%，新建政府投资项目单体建筑预制装配率不低于30%；市政工程桥梁项目除必须现浇的部分外，全部实现预制装配化。
目前，在我国市政桥梁工程中，20-50m跨径的桥梁数量占据90%以上，而这部分市政桥梁工程多数都采用装配式钢筋混凝土结构，其具有形式简单、受力明确、施工方便，以及工业化标准高的特点。本文结合实际工作经验，从装配式混凝土构件桥梁优势出发，并就其结构布置、施工技术、造价影响等方面的应用问题进行分析。
1 装配式混凝土桥梁的构造设计
在现代钢筋混凝土桥梁中，最常采用的是简支桥梁。以市政工程为例，其铁路桥梁、公路桥梁多为钢筋混凝土简支桥梁。而装配式钢筋混凝土简支桥梁，又以T型桥梁最为普遍。
1.1 主梁布置设计
1.1.1 主梁间距
当桥面宽度确定以后，如何选择主梁的间距（或片数），这应当是主梁布置中应重点解决的问题。主梁间距的大小，不仅与构件的吊装质量、钢筋混凝土材料质量相关，而且还与翼板刚度等问题相关联。在我国目前编制的标准图中，主梁间距均采用的是2.2m，在市政桥梁实际工程建设中，当吊装条件允许时，主梁间距采用1.8～2.5m为宜。
1.1.2 主梁钢筋构造
由于简支梁主要承受跨中正弯矩作用，因此纵向主钢筋应设置在桥肋的下缘，纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，并随着弯矩向支点处的减少。如需截断，主钢筋可通过计算在跨间适当的位置处截断或弯起。为保证主筋在梁段有足够的锚固长度和加强支点部分的强度，支点处至少有2根，并不少于总数1/5的下层主钢筋应伸过支点截面。
斜钢筋是用于增强梁体的抗剪强度，一般由于钢筋在支点附近弯起，当无主钢筋弯起或弯起钢筋不足时，应配置专门的捍于主筋和架立钢筋上的斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成45°角，弯起钢筋不得采用浮筋。
箍筋的主要作用是增强主梁的抗剪强度，根据简支梁的剪力分布，箍筋在支点附近可布置得稍微密集些，而在梁中间部位则应布置得稀松些，其间距应不大于梁高的1/2；当所箍钢筋为纵向受压钢筋时，其间距不宜大于所箍钢筋直径的15倍，且均不大于400mm。
1.2 横隔梁布置设计
横隔梁可以使各根主梁之间相互连接成一个整体，当横隔梁的刚度越大时，桥梁的整体性也越好，在荷载作用下各根主梁也能更好地共同工作。因此，桥梁端横隔梁是必须设置的，它不仅能加强全桥的整体性，使荷载横向分布更为均匀，有利于制造、运输和按装阶段构件的稳定性。横隔梁的高度通常设计为主梁高度的0.75倍左右，横隔梁的肋宽则是采用的140-180mm。为便于施工脱模，一般做成上宽下载和内宽外窄的楔形。
2 装配式钢筋混凝土构件桥梁施工技术要点分析
2.1 模板和支架
模板和支架虽然只是工程施工中的临时结构，但对桥梁的施工却十分重要，其不仅能控制梁体的尺寸，而且对工程质量、施工进度和工程造价都有着直接的影响。为了保证市政桥梁工程的可靠性，模板和支架应满足以下要求：应具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中可能产生的各项荷载，保证结构设计形状、尺寸和模板各部件之间位置的准确性；尽可能采用组合模板和大模板，以节约木材，提高模板适应性和周转性；模板面平整、光滑、无缝、严密，确保混凝土在强烈震动时不漏浆；应做到便利制作、装拆容易、施工操作方便，确保安全。
采用装配式钢筋混凝土构件桥梁施工，在施工过程中可减少搭设支架、支模、现浇砼、拆模、养护等多个工序，大大减轻工程的工作量，缩短工程工期。
2.2 钢筋工作
钢筋加工工作主要包括了钢筋整直、切断、除锈、弯制、焊接或绑扎成型等工序。由于钢筋在浇筑混凝土后无法检查其质量和数量，而钢筋又是保证桥梁结构强度和稳定的关键因素。因此，必须严格控制钢筋加工的施工质量。
装配式钢筋混凝土构件会在预制场完成所有钢筋预制工作，一方面避免了因施工现场场地不足而造成的材料污染，另一方面避免了与其他工作开展过程中交叉产生的问题，从而有效保证了构件钢筋的质量。
2.3 混凝土工作
混凝土工作主要包括混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、养护以及拆模等多道工序。
（1）混凝土拌制：混凝土普遍采用机械搅拌，上料的顺序一般是先石子，次水泥，后砂子。当混凝土拌合完毕后应检查混凝土的坍落度、保水性、年聚性、均匀性。
（2）混凝土运输：混凝土运输应以最少的转运次数、最短的运输距离，能迅速从拌制地点运送到浇筑位置为原则。如运输距离较近时，可采用无搅拌器的运输工具，而当运输距离较远时，可以采用搅拌运输车进行运输。
（3）混凝土浇筑：在浇筑混凝土之前，必须认真检查钢筋与模板的尺寸，预埋件位置等是否正确，并要检查模板的清洁、润滑和紧密程度，使各项都能达到规定要求。混凝土浇筑过程中的要求，主要有以下几点：混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑；应振捣密实；浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间；应重点防止混凝土发生离析问题。
2.4 装配式混凝土桥梁构件的运输与安装
2.4.1 预制梁的运输
由工地预制场所运送到桥头段的运输，被称为场内运输，通常需要铺设钢轨便道，由预制场所内的龙门吊车将梁装上平车后，再用绞车牵引运送至桥头。在运输过程中，梁应当竖直放置，为了防止构件出现倾倒、滑动或跳动等现象，需要在构件两侧内采用斜撑或木楔等进行临时固定。
2.4.2 预制梁的安装
预制梁的安装是装配式桥梁工程施工中的关键工序。安装预制梁构件是一项较为复杂的高空作业，其方法很多，归纳起来主要可分为人工架设、机械架梁和浮云架梁这三大类。而每一类中又包含有许多不同的方法，在施工过程中应根据梁的种类、长度、工地设备情况、地形地貌情况等，合理的选择架梁的方法。本文主要分析了市政梁工程中最常采用到的两种架梁方法：
（1）自行式吊车架梁
对于桥梁高度不大的中、小跨径桥梁，适宜采用自行式吊车架梁方法。该方法具有架梁速度快、机动性好、施工方便简单的特点，根据吊装重量的不同，可采用一台或两台吊车直接在桥下实施吊装工作；
（2）跨墩门式吊车架梁
该方法主要适用于桥不太高、架桥孔数多，以及沿桥墩两侧铺设轨道不困难的情况，在实施过程中除需要铺设吊车行走轨道以外，还需在其内侧铺设运梁轨道或者设便道用拖运车运梁。可视情况采用一台或两台跨墩门式吊车架梁。梁运到后，用门式吊车起吊、横移，并安装在预定位置。架完一孔后，吊车前移，再架设下一孔。
该方法的优点是架设安装速度较快，在城市施工中也较为经济，且架设时不需要特别复杂的工艺技术，人员的配置要求也较少。
2.5 装配式混凝土构件对造价的影响分析。
主要从以下两方面分析。
2.5.1 招标阶段
装配式混凝土构件的成本影响因素与传统现浇结构相比，需以设计深化为提前，对工程施工技术的掌握也有较强的能力要求。装配式项目的招标投标需造价咨询人员在工程造价和工程技术进行综合的考量，对造价咨询人员也提出了更高的要求。
预制PC构件的单方体积综合单价较高，目前成都的构件每立方米综合单价在3000元~5000元之间。因此，在招标阶段预制构件的价格对招标结果有较大的影响，合理地确定预制构件价格需在招投标阶段对预制构件进行深化设计，以确认造价费用的完整性和准确性。
在招标阶段对投标单位的施工技术标中的PC内容进行投标报价合理化分析，如吊装机械选型是否满足市政桥梁PC预制构件的起重要求、施工临时道路强度是否满足预制构件车辆的运输、施工进度计划是否与预制构件的加工生产相匹配、运输道路是否已考虑加固措施等。针对以上技术标内容，在商务标中分析所产生的费用的合理性，对于报价错漏项较多，严重影响投标报价的可考虑作废标处理。
2.5.2 施工阶段
施工阶段的装配式构件造价控制可从预制构件的构件成本、运输费用、安装费用及与现浇结构的关系等方面进行。
预制构件的构件成本包括预制构件的材料费用、人工费、模具费用、管理费及税金等方面，其中模具成本是预制构件成本确认的难点和重点，而模具成本又与项目的总体施工进度和单体施工进度有关，因此需综合考虑项目的施工进度和预制构件数量来确认模具摊销次数及单位体积内的模具重量。
预制构件的运输成本则需根据预制构件的类型及外形尺寸来合理的进行运输计划布置来确认运输成本费用。
预制构件的安装成本则包含了构件卸货、堆放、起吊、就位、支撑、安装、调整、灌浆及补缝等多道施工工序。造价控制需保证预算费用的完整性、合理性和准确性。
装配式预制构件与现浇结构相互连接和相互影响，因此在工程预算的编制中需仔细确认它们之间的构件关系，如桥梁预制盖梁可以做现浇混凝土箱梁或T梁的底模，在计算梁模板时需扣除这部分底模。
2.6 装配式混凝土构件的发展及特点。
2.6.1 装配式混凝土构件应用的特点
综上所述，相对于传统的现浇混凝土结构市政桥梁进行对比来看，新型的装配式混凝土构件在很大程度上弥补了传统模式的不足。从整体上来看，工程的工序大量减少，例如现浇、拆模、养护等多个工序，为工程减轻了工作量，可以大量节约劳动力的成本。在使用预制装配式结构的构建中，施工速度极快，在平面布置时可以灵活多变，使用便利快捷。
装配式钢筋混凝土构件会在预制场完成模板制作、钢筋预制、混凝土浇筑、养护，拆模等所有预制工作，这样可以很大程度上节约施工场地，方便现场其他专业施工。
同时，装配式混凝土构件在施工中涉及的机械较少，减少了大型泵车、挖掘机、装载机、罐车等的使用率，这样既减少现场湿作业及扬尘，降低工地噪音污染，又可以控制施工现场扬尘、减少雾霾问题，节约用水用电，符合可持续发展战略，符合国家政策，并降低了劳动强度和作业危险系数，改善了作业环境，具有绿色环保等特点。
2.6.2 装配式混凝土构件的发展概述
装配式混凝土构件自萌芽以来，已经被逐步推广到发达国家，包括美国、加拿大等。如今，该技术已被广泛应用到工业等建筑中，包括桥梁、公路、水工建筑等。相信在不久的几年，预制装配式混凝土会在发展中国家得到发展。我国经济快速发展，产业结构不断优化，不仅在市政桥梁方面得到应用，而且在住宅工业中也得到了升级，更多的装配式混凝土构件被运用到住宅体系中。随着预制装配式混凝土技术不断的扩散，许多问题也会得到解决。装配式混凝土构件会在建筑中有着更广阔的发展空间。
3 结语
装配式混凝土构件目前仅在较少专业工程中推行运用，新工艺的发展工程必定会遇到很多困难，但是装配式混凝土构件在市政桥梁工程中的应用已经取得了不错的成效。在施工中采用装配式混凝土构件同时可缩短总工期，大幅减少现场施工中的模板、钢筋、混凝土工程量和劳动力用量，节约施工场地，简化造价内容，节约项目造价成本；也可以减少施工现场湿作业及扬尘，降低工地噪音污染，具有绿色环保等优点；同时也对造价咨询人员提出新的要求：需要更多立体的、多方位和整体的视角去完成装配式项目的造价咨询工作。所以，装配式混凝土构件的实践应用可能是市政桥梁乃至以后更多专业发展的方向。
参考文献：
[1]《四川省装配式混凝土结构工程施工与质量验收规程》（DBJ51/T054）
[2] 成都市装配式混凝土建筑工程质量管理办法（暂行）
[3] 成都市人民政府关于加快推进装配式建设工程发展的意见成府发〔2016〕16号
[4] 涂兵.桥梁工程施工[M].：高等教育出版社，2005.
[5] 刘红卫，冯海梅.装配式桥梁设计[M].北京上：科学出版社，2012.
[6] 汪莲，任伟新.桥梁工程[M].合肥：合肥工业大学出版社，2011.
