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與傳統(tǒng)混凝土橋梁施工相比，預(yù)制節(jié)段拼裝施工能夠加快建造速度，節(jié)約資源能源，既降低環(huán)境對(duì)施工的干擾又降低施工對(duì)環(huán)境（含既有交通）的影響，提升建設(shè)質(zhì)量與安全水平。

隨著橋梁的預(yù)制裝配工藝被廣泛應(yīng)用，預(yù)制節(jié)段拼裝橋梁也逐漸成為了研究熱點(diǎn),交通運(yùn)輸部也于2022年推出了《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022）。

本文介紹了預(yù)制節(jié)段拼裝的技術(shù)特點(diǎn)，及節(jié)段梁設(shè)計(jì)與普通混凝土箱梁設(shè)計(jì)的差異。并介紹了使用YJK Bridge軟件，實(shí)現(xiàn)該類橋梁智能化設(shè)計(jì)的全過程。

(相關(guān)資料圖)

01

節(jié)段梁的發(fā)展

橋梁預(yù)制節(jié)段拼裝，是指將梁體分為若干節(jié)段，在工廠預(yù)制后運(yùn)至橋位進(jìn)行組拼，并通過施加預(yù)應(yīng)力將節(jié)段整體拼裝成橋的過程。其施工流程一般分為預(yù)制梁廠建設(shè)、預(yù)制、運(yùn)輸、架橋、拼裝等。

與傳統(tǒng)混凝土橋梁施工相比，預(yù)制節(jié)段拼裝能夠加快建造速度，節(jié)約資源能源，既降低環(huán)境對(duì)施工的干擾又降低施工對(duì)環(huán)境（含既有交通）的影響，提升建設(shè)質(zhì)量與安全水平等。因此，預(yù)制節(jié)段拼裝橋梁，特別適合于既有交通復(fù)雜的市政道路，艱險(xiǎn)環(huán)境下的公路與鐵路建設(shè)。

上世紀(jì)六十年代早期，歐洲首先出現(xiàn)了節(jié)段預(yù)制的混凝土箱梁（1962年，Jean Muller在法國(guó)塞納河上建造的第一座節(jié)段懸拼連續(xù)梁橋-舒瓦齊勒羅瓦大橋）。七十年代，該方法傳到美洲，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和美學(xué)效果，從而逐漸推廣到世界各地，如美國(guó)的長(zhǎng)礁橋（101X36m）、七英哩橋（266X36m）等。

2000年以后，節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)得到了更多工程應(yīng)用，如泰國(guó)全長(zhǎng)55km的曼納高速公路橋。

國(guó)內(nèi)于2001年建成的上海瀏河大橋，首先采用預(yù)制節(jié)段拼裝（全橋156個(gè)節(jié)段）。之后2003年建成的上海滬閔高架二期，2005年的廣州地鐵4號(hào)線等項(xiàng)目的相繼推廣，逐漸積累了大量經(jīng)驗(yàn)。

隨著預(yù)制節(jié)段拼裝技術(shù)的普及與成熟，國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用也越來越多，如：廈門集美大橋、蘇通大橋，上海崇明越江通道北橋、上海中環(huán)線軍工路高架橋、鄭州市南四環(huán)高架橋、貴（陽）南（寧）高鐵銀坡河特大橋、漢巴南鐵路恩陽河特大橋等。

工程大面積推廣的同時(shí)，預(yù)制節(jié)段拼裝設(shè)計(jì)施工的相關(guān)規(guī)范也在逐步完善，單前期主要是地方出臺(tái)的一些節(jié)段式混凝土橋梁設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)性規(guī)范。2022年，交通運(yùn)輸部在地方標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，推出了《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022），為節(jié)段梁的設(shè)計(jì)，提供了更為通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

02

節(jié)段梁的優(yōu)點(diǎn)

相比傳統(tǒng)箱梁，節(jié)段梁具有如下優(yōu)點(diǎn)：

一是節(jié)段梁的梁段體積小，便于運(yùn)輸，拼裝施工速度快。與現(xiàn)澆箱梁相比，在進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)即可進(jìn)行節(jié)段梁預(yù)制；同時(shí)工廠化預(yù)制還可使用混凝土低溫蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，減少節(jié)段的生成周期（每一節(jié)段可縮短到1天）；另外，借組架橋機(jī)等進(jìn)行節(jié)段拼裝，每跨箱梁的架設(shè)時(shí)間也可大大縮減。

二是節(jié)段梁混凝土收縮徐變小,完工后梁體線形變化小。

三是工廠化的節(jié)段梁預(yù)制生產(chǎn),便于生產(chǎn)組織和整體質(zhì)量把控。

四是施工中對(duì)交通及環(huán)境影響小，利于保護(hù)周邊生態(tài)。節(jié)段拼裝施工過程中對(duì)地面交通及行人的干擾比較小，特別適合城市的高架橋梁施工。

五是合適的體外預(yù)應(yīng)力，可減少梁斷面尺寸、提高材料使用效率。

六是集約化生產(chǎn)節(jié)能減排，符合新發(fā)展理念。

03

節(jié)段梁的架設(shè)拼裝

在當(dāng)前我國(guó)的節(jié)段梁橋施工中，懸臂拼裝法和逐孔架設(shè)法是最為常用的兩種架設(shè)方法。

逐孔架設(shè)法是上部結(jié)構(gòu)按一個(gè)方向架設(shè)，一次完成一跨。架設(shè)完的主梁可以簡(jiǎn)支在橋墩上，也可通過后張預(yù)應(yīng)力將幾孔聯(lián)成連續(xù)結(jié)構(gòu)。

相比于其它拼裝方法，整孔架設(shè)更適合于變化的上部結(jié)構(gòu)。那些跨徑中小單路線較長(zhǎng)的高架，或場(chǎng)地條件困難的地方，常常使用該方法。

懸臂拼裝法是以一個(gè)橋墩為中心，對(duì)稱順序拼裝節(jié)段。每一節(jié)段與前面的已裝節(jié)段達(dá)成一體，并作為下一節(jié)段的拼裝基礎(chǔ)。

懸臂施工的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約橋下空間，施工不影響通航或橋下交通，適合于跨越深水、山谷、海洋等處，并適用于變截面預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。

04

節(jié)段梁設(shè)計(jì)與普通混凝土

箱梁的設(shè)計(jì)差異

對(duì)比《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022）和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018），節(jié)段梁設(shè)計(jì)與普通混凝土箱梁設(shè)計(jì)，主要有如下差異：

一是受彎構(gòu)件非接縫區(qū)段的計(jì)算，應(yīng)符合現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362）規(guī)定。

二是承載能力、正常使用、構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算等，均應(yīng)計(jì)入接縫對(duì)受力性能的影響。

三是截面受壓翼板有效寬度算法,應(yīng)按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362）取用。

四是接縫位置也要符合平截面假定。

五是受壓區(qū)高度比值β算法，應(yīng)按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362）取用。

六是受壓驗(yàn)算，應(yīng)符合《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022）規(guī)定。

05

節(jié)段梁在YJK Bridge中的

智能化實(shí)現(xiàn)

鑒于《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022）推出時(shí)間短、節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)新等特點(diǎn)，除盈建科（300935）YJK Bridge外，暫無軟件對(duì)該規(guī)范做技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

YJK Bridge軟件基于其智能化設(shè)計(jì)理念，對(duì)懸臂拼裝法和逐孔架設(shè)法均做了智能化實(shí)現(xiàn)，主要流程為參數(shù)設(shè)置→自動(dòng)生成→運(yùn)行分析→運(yùn)行設(shè)計(jì)→計(jì)算書。

用戶按正常橋梁建模，之后僅需完成節(jié)段及架設(shè)方法設(shè)置，程序即可按照接縫位置及架設(shè)方式智能生成有限元模型，并自動(dòng)考慮計(jì)算差異，按照《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3365-05-2022）進(jìn)行節(jié)段梁橋設(shè)計(jì)。

（1）逐孔架設(shè)法參數(shù)設(shè)置

用戶在跨徑布置窗口，勾選預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)選項(xiàng)，并按分段數(shù)據(jù)輸入接縫位置。

用戶在基本設(shè)置窗口，選擇對(duì)應(yīng)的施工方式選項(xiàng)（逐孔架設(shè)法可對(duì)應(yīng)一次落架及簡(jiǎn)支變連續(xù)施工）。

（2）懸臂拼裝法參數(shù)設(shè)置

用戶在跨徑布置窗口，勾選預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)選項(xiàng)（懸臂拼裝法無需輸入接縫位置，分段信息僅在后繼懸臂施工窗口輸入一次即可）。

用戶在基本設(shè)置窗口，施工方式選擇懸臂施工。并在彈出的懸臂施工窗口，按分段數(shù)據(jù)輸入懸臂段數(shù)據(jù)。

（3）自動(dòng)生成

用戶點(diǎn)擊自動(dòng)生成按鈕，軟件自動(dòng)根據(jù)節(jié)段數(shù)據(jù)及施工方式數(shù)據(jù)，完成如下工作：①根據(jù)節(jié)段設(shè)置和單元精度設(shè)置劃分有限元單元；②根據(jù)用戶輸入的信息生成荷載工況和荷載組合；③根據(jù)定義的施工方式自動(dòng)生成施工階段。

（4）運(yùn)行分析

用戶點(diǎn)擊運(yùn)行分析按鈕，軟件進(jìn)行有限元分析。計(jì)算結(jié)果可查看各個(gè)施工階段及成橋階段的荷載工況及工況組合的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、支座反力、彈性連接內(nèi)力等。對(duì)于移動(dòng)荷載可查看影響線結(jié)果、追蹤最不利荷載加載位置和并發(fā)反力結(jié)果。

（5）運(yùn)行設(shè)計(jì)

用戶在設(shè)計(jì)參數(shù)窗口，選擇JTG/T 3365-2022規(guī)范。

用戶點(diǎn)擊運(yùn)行設(shè)計(jì)按鈕，程序自動(dòng)識(shí)別節(jié)段位置并根據(jù)規(guī)范JTG/T 3365-2022進(jìn)行驗(yàn)算，程序包含的驗(yàn)算項(xiàng)目如下：

（6）計(jì)算書

用戶點(diǎn)擊計(jì)算書按鈕，程序可一鍵輸出整體計(jì)算書。除以構(gòu)件為單位主要展示包絡(luò)圖的總體計(jì)算書外，程序還提供以單元為單位展示詳細(xì)計(jì)算過程的精細(xì)化計(jì)算書。