西部地震区桥梁快速建造技术及示范工程

1 华盛顿州的ABC

1.1 华盛顿州快速桥梁建造技术

Jugesh Kapur, Bijan Khaleghi

推荐的预留孔尺寸和灌浆套管的埋置长度

ABC:

1、策略计划

2、ABC顾问委员会

3、ABC网站

4、ABC决定-建立基地

应急替换？车道关闭或绕道？高交通流量？高日交通控制成本？关键的项目路径？创新的合同策略？天气限制？工人安全考虑？环境敏感地点？多个类似跨（桥梁类型）？延误相关的用户花费？

加入Yes>No，考虑ABC

下一步是桥梁建设指数（Bridge Construction Index）计算

5、ABC影响的量化

计算桥梁建设指数

基本标准：为传统建设计算桥梁建设指数

ABC标准measure：为ABC计算桥梁建设指数

计算ABC优势-建设时间 节省时间（天数）=（BCI-C）-（BCI-A），转换为经济性计算

计算ABC优势-减少交通延误

+安全性+环境影响+…..

6、ABC为WSDOT BDM：设计准则、设计实例、STD细部-连接

1.2 华盛顿州的HfL示范项目和快速桥梁建造技术

Bijan Khaleghi Bridge and Structure Office, WSDO, 2011,9.25-28,西部桥梁工程师研讨会

典型的WSDOT预制预应力梁桥具有dropped排架

1、HfL示范项目

连接设计和测试；桥墩-盖梁；桥墩-扩大基础和shaft；节段桥墩。

连接要求：可以建造的；长期性能和足够的抗震能力

短Ie：拔出破坏 长Ie：钢筋断裂

2、HfL桥梁建造

FHWA的HfL技术合作项目

项目团队：BergerABAM；华盛顿大学；混凝土技术公司Concrete Technology Corp.；WSDOT

开挖基础和建造框架 布置基础钢筋

安放桥墩 浇筑基础混凝土

桥墩就位 节段桥墩选择-放置较低阶段

节段桥墩选项—放置中间节段 节段桥墩选项—放置上部节段

节段桥墩选项—设置盖梁 安装主梁在一侧

安装剩下的另一侧主梁 防止上部-阶段的盖梁混凝土（现浇）

节段桥墩选项—设置盖梁 非圆形桥墩的抗震构造

两阶段盖梁；预制下部和现浇上部；主梁与组合的下部盖梁和上部横隔梁构成整体；桥墩与盖梁的连接；预制盖梁连接的大直径钢筋；基础位置的插座式连接

●具有下落盖梁的完全预制排架

上部结构—预制主梁和横隔梁

下部结构—预制桥墩和盖梁

HfL桥梁特点：

12个预制桥墩部分；2个预制先张法盖梁部分；30个预制先张法桥板bulb tee girders

96个灌浆槽连接

界面灌浆 （二氧化硅fume灌浆 12500psi）

预制节段桥墩埋置于现浇混凝土基础 CP: capacity protection; ED: energy dissipation

侧向测试后的试件，基础没有损伤

扩大基础连接 重力加载试验

桥墩压碎在3.5*（1.25DL+1.75LL）；基础没有损伤，没有冲切破坏迹象

华盛顿大学drilled shaft tests

华盛顿大学桥梁项目：预制桥墩建造

HfL预制桥梁概念为Redmond市36号街道桥梁项目

基础：开挖，支撑和钢筋

工作区域：44’-0’’，现浇基础：18’*18’*4’ leveling pad and shims for column erection

预制桥梁第一节段定位 运输桥墩节段到现场，钢框架模板为桥墩的建造（竖立）

基础和预应力桥墩定位 方形到八边形过渡，顶层钢筋，桥墩基础的间隔（垫板）

预制桥墩节段安装

粗糙化桥墩表面在连接处，颜色编号的薄片为桥墩节段安装，1’’空隙为了灌浆，竖向灌浆孔

预制桥墩安放：节段桥墩的完成，竖立支撑拆除，在排架建造之前建造所有的桥墩

预制先张的pretensioned盖梁

建造成2段以方便运输和控制，采用现浇混凝土封闭在现场拼装

两台建造起重机，节段重量（120&165kips），每个节段16个插槽连接，现浇接缝

预制排架建造 钢筋和strand净空（间隙） 现浇混凝土接缝

桥墩和盖梁节点灌浆：安装灌浆构造和密封，抽压浆，封闭灌浆管

灌浆强度, ksi : 2.5(1d), 4.0 (3d), 5.0(7d), 6.0(28d)

给接头灌浆：检查接头里的水泥浆和浆管，修理浆管，检查没有填充的浆管，修复没有填充的浆管

1.2.1 上部结构预制DBT梁

预制梁的建造：大梁的全部重量包括横隔梁80kips，单个起重机

上部结构梁的安装：预制梁安装完成，预制梁包括端部的和中间的横隔梁

预制大梁连接：典型的截面焊接连接，现浇钢筋混凝土板

预制中间隔板：端头的钢筋和装配锚

容许偏差—预制排架系统：预制偏差，建造偏差

1.3 用于高地震区的预制排架系统2011.8

华盛顿大学的研究

目标：发展、测试和验证桥墩与盖梁、扩大基础、钻井的连接

足尺的18号钢筋锚固测试 拔出破坏

连接测试（42%比例）

结论：

1、PC盖梁节省现场大量时间

2、较大的容许偏差使得建造比较容易

3、大直径钢筋很容易发展

4、抗震性能和现浇一样

桥墩-基础连接：扩大基础连接和钻井连接

插座式连接-概念 插座式连接-内力

插座式连接-内力 传统的现浇连接：弯起钢筋突出，荷载传递对弯钩是切向，不是有效的

关键的设计约束：

1、平面尺寸：基于土的特性

2、厚度：基于单向剪切

3、底部rft：基于桥墩弯曲强度

4、顶部rft：规定的最小值（AASHTO LRFD）

5、连接frt：规定的最小值（AASHTO Guide Spec, Caltrans要求）

基础连接-钢筋

侧向加载测试后的试件SF-2 扩大基础连接：重力加载测试

设计测试 扩大基础SF-3，测试后：（破坏：穿孔剪切和弯矩，桥墩大部分完好）

扩大基础结论：

1、容易建造

2、竖向强度很容易满足

3、对于桥墩埋置深度/桥墩直径=1.1，与现浇桥墩抗震性能一样（桥墩破坏）

4、这种连接内有较好的传力途径

1.3.1 桥墩-钻孔连接

桥墩-钻孔drilled shaft连接 井内弯矩

过渡区域墙：最薄的允许值；过渡区长度：连接长度控制

钻孔连接测试试件建造

在过渡区域100%横向钢筋 在过渡区域50%的横向钢筋

DS-1 DS-2

钻孔连接结论：

1、容易建造

2、对于100%孔的螺旋箍筋，地震破坏在桥墩上，抗震性能和现浇桥墩一样

3、对于50%孔的螺旋箍筋，破坏在过渡区

设计说明：

1、在AASHTO规范说明中形成

2、进行设计，ERS&ERE，位移能力，发展，节点设计，独特的传力路径等

建造说明：

1、材料控制

2、偏差控制

3、contract控制建议

Lee.Marsh@abam.com

1.4 经验

预浇筑排架系统：

1、预浇筑片的偏差与调查偏差不一致；

2、承包人更愿意桥墩浇筑在一个部分而不是三个。

3、封闭接头处的横向钢筋应该做成单个弯起钢筋而不是U形蹬形支架

4、利用现浇来而不是预浇筑端部横隔梁

预制节段桥墩

1、承包人更愿意预留槽在较低的截面

2、建造计划包括垫板位置和水泥浆提升压力

3、水泥浆的压力可能顶起节段梁

4、水泥浆形成质量和密封是成功灌浆的关键

5、加入灌浆管作为预浇筑计划的一部分将是有用的。

HfL完成计划：

实验室工作再2011年春天完成，桥梁项目在2011年夏天完成。

HfL项目结题：

2011年秋天的最终报告包括：

1、在SGS中形成设计说明；

2、建造说明—容许偏差；

3、材料说明

4、设计实例和帮助

桥梁快速建造技术国内外研究现状总结