為克服傳統(tǒng)橋梁建造模式存在的弊病，促進(jìn)裝配式橋梁發(fā)展,，本文通過(guò)與傳統(tǒng)建橋方法進(jìn)行比較,，分析了裝配式橋梁的優(yōu)點(diǎn)，特別是在建造速度快,、建設(shè)質(zhì)量高,、交通影響小、節(jié)能環(huán)保優(yōu)等方面的突出優(yōu)勢(shì),；闡述了裝配式鋼筋混凝土箱梁,、鋼箱梁、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),、預(yù)制橋面板等上部結(jié)構(gòu)拼裝,，以及裝配式橋梁墩柱、橋臺(tái)等下部結(jié)構(gòu)拼裝的發(fā)展現(xiàn)狀,；最后從鋼結(jié)構(gòu)及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),、新型材料、BIM技術(shù)等方面,，提出一些值得進(jìn)一步研究的建議,，以期促進(jìn)裝配式橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式橋梁,；裝配式鋼筋混凝土箱梁,；裝配式橋墩；新型材料,；

裝配式建造是一種施工方式的創(chuàng)新,，把在工廠模塊化生產(chǎn)加工的裝配式構(gòu)件，運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng),，通過(guò)吊裝并整體裝配而成[1]。裝配式建造具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化,、產(chǎn)品模塊化,、生產(chǎn)工廠化、裝配機(jī)械化,、管理精細(xì)化等特點(diǎn)[2],，在節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等方面具有極大的優(yōu)勢(shì),，因此受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,。學(xué)者們通過(guò)與傳統(tǒng)建造模式進(jìn)行對(duì)比，普遍認(rèn)為裝配式建造可以提高生產(chǎn)效率、提高工程質(zhì)量,，縮短施工工期,，減少勞動(dòng)力，減少能源消耗[3],。相比于西方國(guó)家,，我國(guó)建筑裝配化程度不高，市場(chǎng)尚未成熟,，缺乏設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn),，在推廣應(yīng)用中主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：標(biāo)準(zhǔn)體系不健全、建筑多樣性與標(biāo)準(zhǔn)化之間存在矛盾,、成本偏高,、產(chǎn)業(yè)化隊(duì)伍亟待培育等[4]。目前我國(guó)將建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度,，從政策支持到科研投入等多方面推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展,。

本文首先分析裝配式橋梁的優(yōu)勢(shì)，再?gòu)纳喜拷Y(jié)構(gòu)拼裝,、下部結(jié)構(gòu)拼裝兩方面介紹裝配式橋梁的發(fā)展現(xiàn)狀,，最后對(duì)裝配式橋梁的發(fā)展前景做了展望。

目前,，我國(guó)的公路和城市橋梁多數(shù)采用現(xiàn)澆混凝土這種傳統(tǒng)橋梁的建造模式,，施工周期長(zhǎng)、對(duì)交通影響較大,、整體耗能高,、現(xiàn)場(chǎng)施工人員多、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,。美國(guó)早在1970年開(kāi)始,，便啟動(dòng)了ABC計(jì)劃，即橋梁快速施工,，工廠化預(yù)制主梁,、橋面板及橋臺(tái)等，再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)橋位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速拼裝,。這一施工方法大大加快了橋梁的建造速度,，減小了橋梁建設(shè)對(duì)交通及環(huán)境的不利影響[5]。

相對(duì)于傳統(tǒng)建橋方法,，裝配式橋梁的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在[6]：

（1）施工效率高,。模塊化設(shè)計(jì)及預(yù)制裝配，流水化作業(yè)程度高,，可縮短工期,、提升質(zhì)量,、大大減少橋梁施工的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，對(duì)城市交通流的影響也可降到最低,。

（2）節(jié)能環(huán)保,。預(yù)制構(gòu)件均已在工廠內(nèi)制作完成，節(jié)約模板用材及施工場(chǎng)地,，避免了現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)環(huán)境的污染,，同時(shí)降低施工噪音，減少現(xiàn)場(chǎng)物料堆放,，等,。

裝配式橋梁具有傳統(tǒng)橋梁建造方法無(wú)法比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)節(jié)約資源,、保護(hù)環(huán)境的理念,，是我國(guó)橋梁建造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大趨勢(shì)。

2.1.1 裝配式鋼筋混凝土箱梁

裝配式鋼筋混凝土箱梁,。沿縱向把橋梁的梁體劃分為節(jié)段,，在工廠預(yù)制后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)橋位進(jìn)行組拼，并施加預(yù)應(yīng)力使之成為整體[7],。節(jié)段預(yù)制拼裝法主要有長(zhǎng)線法和短線法[8][9],。

（1）長(zhǎng)線法

長(zhǎng)線法是按照橋梁底緣曲線制作一個(gè)足夠長(zhǎng)度的固定臺(tái)座，依次序逐塊預(yù)制,，完成半跨至整跨主梁,，再脫離節(jié)段。該方法為傳統(tǒng)技術(shù),，施工相對(duì)成熟,，但對(duì)臺(tái)座基礎(chǔ)要求高，當(dāng)橋梁縱坡變化大時(shí),，難以適用,。

（2）短線法

預(yù)制臺(tái)座的底模為一個(gè)節(jié)段的長(zhǎng)度，一側(cè)采用端模,，另一側(cè)利用預(yù)制完成的相鄰節(jié)段作為端模,，逐段預(yù)制。短線匹配法節(jié)段預(yù)制拼裝,，靈活機(jī)動(dòng)性大,，施工速度快，適于梁段類型變化多的橋型,，但對(duì)模板的靈活性和剛度要求較高，施工精度要求高,。

按照預(yù)制節(jié)段之間不同的連接形式,，可劃分為濕接縫、膠結(jié)縫和干接縫等。三者區(qū)別在于相鄰預(yù)制梁段間填充物不同,，填充材料包括混凝土或干硬性水泥砂漿,、環(huán)氧樹(shù)脂等，干接縫通過(guò)榫頭和預(yù)應(yīng)力完成連接[10],。隨著起重設(shè)備能力提升,，大節(jié)段整體吊裝方法越來(lái)越多的用于橋梁建設(shè)；減少了拼接縫的數(shù)量,，將制造及主要的控制工作轉(zhuǎn)移到制作工廠內(nèi),；減小了現(xiàn)場(chǎng)控制的難度，易于保證施工質(zhì)量,，建造速度更快,。

廈門集美大橋總長(zhǎng)3470m，分為道路橋和BRT橋兩大部分,，跨徑布置均為55m+2×100m+55m,，兩座橋共長(zhǎng)620m，根部梁高5.6m,，跨中梁高3m,；采用短線法預(yù)制拼裝[11]。集美大橋節(jié)段拼裝如圖 1所示,。

圖 1  集美大橋節(jié)段拼裝

廈門BRT高架橋坐落在交通極度繁忙的廈禾路和蓮前路上,，需縮短施工工期，減少對(duì)現(xiàn)有交通的影響,。采用預(yù)制節(jié)段拼裝連續(xù)箱梁,，其中廈禾路段內(nèi)預(yù)制拼裝總長(zhǎng)3512m，蓮前路及聯(lián)絡(luò)線段內(nèi)預(yù)制拼裝總長(zhǎng)3330m,。施工現(xiàn)場(chǎng)照片如圖 2所示,。

圖 2  廈門BRT高架橋施工現(xiàn)場(chǎng)照片

2.1.2 裝配式鋼箱梁

港珠澳大橋采用約16km的鋼箱梁和6km的組合梁，是國(guó)際上建設(shè)規(guī)模最大的海上鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)橋,。鋼箱梁自重較輕,，在橫風(fēng)作用下穩(wěn)定性好，抗震性能好[12],。港珠澳大橋如圖 3所示,。

圖 3  港珠澳大橋

2.1.3 裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)[13]

（1）鋼桁腹組合梁

鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁橋采用鋼桁式腹桿代替混凝土腹板，是一種新型組合結(jié)構(gòu)橋梁,，適用于中等或大跨徑橋梁結(jié)構(gòu),。如南京繞城高速江山車行天橋（見(jiàn)圖 4）和深圳大學(xué)1號(hào)橋（見(jiàn)圖 5）。

圖 4  南京繞城高速--江山車行天橋

圖 5  深圳大學(xué)1號(hào)橋

（2）裝配式組合鋼箱梁

裝配式組合鋼箱梁采用耐候鋼,、波形鋼腹板等新材料,，結(jié)合雙鋼箱閉合截面新工藝,，提高了承載能力，使得橋梁結(jié)構(gòu)更輕盈,，如京港澳高速保定互通小半徑曲線橋,，其橋墩、蓋梁,、主梁均實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)和裝配化施工,，見(jiàn)圖 6所示。

圖 6  裝配式組合鋼箱梁在曲線橋中的應(yīng)用

（3）波形鋼腹板組合梁

波形鋼腹板組合梁,，把預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中的混凝土腹板采用波形鋼板替代,。工廠預(yù)制波形鋼腹板工字組合梁如圖7所示。

圖 7  波形鋼腹板工字組合梁

常莊水庫(kù)橋也采用波形鋼腹板PC組合箱梁,，如圖8所示,。

圖 8  常莊水庫(kù)大橋

（4）波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁

波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁橋，該橋型結(jié)構(gòu)新穎,，由混凝土頂板,、鋼管混凝土下弦桿、波形鋼腹板組合而成,，其中波形鋼腹板-鋼管混凝土制造中的空間曲面焊接問(wèn)題是結(jié)構(gòu)難點(diǎn)（見(jiàn)圖9）,。

圖 9  組合梁制造

（5）H型波形鋼梁-GFRP橋面板組合梁

H型波形鋼梁-GFRP組合橋面板組合梁，主梁采用H型波形鋼梁,，橋面板采用GFRP橋面板,。工程實(shí)例：京港澳高速柏鄉(xiāng)服務(wù)區(qū)人行橋（如圖10所示）。

圖 10  京港澳高速柏鄉(xiāng)服務(wù)區(qū)人行橋

（6）鋼箱組合梁

將混凝土橋面板與半閉合鋼板箱梁連接成整體,，形成鋼箱組合梁,。這種組合梁能夠充分發(fā)揮鋼材所具有的抗拉性能和混凝土所具有的抗壓性能。采用該結(jié)構(gòu)形式的邢衡高速沙窩溝北支大橋如圖11所示,。

圖 11  沙窩溝北支大橋

（7）鋼板組合梁

鋼板組合梁由外露的工字型鋼與鋼筋混凝土頂板通過(guò)剪力鍵鏈接形成的一種組合結(jié)構(gòu),。該橋型充分發(fā)揮了鋼材和混凝土各自的材料性能，承載力高,、抗震性能和動(dòng)力性能好,、施工快捷。采用該結(jié)構(gòu)形式的曲港高速主線橋如圖12所示,。

圖 12  曲港高速公路主線橋

（8）鋼桁組合梁

鋼桁組合梁以鋼管或型鋼作為主要受力構(gòu)件,，主梁由上、下弦桿,、腹桿和混凝土橋面板組成,，是一種具有高強(qiáng)度、高剛度,、高穩(wěn)定性的鋼桁組合梁,。采用該結(jié)構(gòu)的雅西高速干海子大橋如圖13所示,。

圖 13  雅西高速--干海子大橋

2.1.4 預(yù)制橋面板

預(yù)制橋面板主要為全厚度混凝土橋面板，采用剪力鍵與主梁進(jìn)行連接,。一般有鋼格構(gòu)橋面系、波紋鋼橋面系和華夫板橋面系,。其中波紋鋼橋面系是利用螺栓將波紋鋼板固定在主梁上,，用混凝土或?yàn)r青混凝土灌注填平[14]。湖州五一大橋人行橋預(yù)制橋面板（如圖14所示）,。

圖 14  湖州五一大橋預(yù)制橋面板

2.2.1 裝配式橋梁墩柱

橋墩通常包含帽梁,、墩柱、承臺(tái)和基礎(chǔ)4個(gè)部分,，裝配式橋墩將橋墩分解成若干構(gòu)件,，如承臺(tái)、柱,、蓋梁(墩帽)等,，在工廠或現(xiàn)場(chǎng)集中預(yù)制，再運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)裝配成橋墩[14],，如圖15所示,。相關(guān)研究表明，采用合理連接型式與構(gòu)造措施是實(shí)現(xiàn)快速橋墩拼裝的關(guān)鍵,，拼裝墩柱的性能與現(xiàn)澆混凝土墩柱等同,，甚至具有更好的動(dòng)力特性，可在中,、高地震區(qū)應(yīng)用,；目前對(duì)預(yù)制拼裝橋墩的研究和設(shè)計(jì)分析較多，而對(duì)預(yù)制拼裝橋臺(tái)研究相對(duì)較少,，這方面有待加強(qiáng)[15],。

圖 15  分節(jié)式墩臺(tái)示意圖

2.2.2 裝配式橋臺(tái)

橋臺(tái)通常包含帽梁、臺(tái)身,、翼墻和基礎(chǔ)4個(gè)部分,，構(gòu)件的劃分與連接方式與橋墩類似。由于橋臺(tái)相對(duì)橋墩數(shù)量少,，故相關(guān)的研究和應(yīng)用更少一些,。典型形式有承插式預(yù)制拼裝橋臺(tái)（圖16）和H型鋼樁[14]。

圖 16  承插式預(yù)制拼裝橋臺(tái)

鋼結(jié)構(gòu)橋梁適用于建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、荷載很大,、跨徑很長(zhǎng)的橋梁，適合用于地震高烈度地區(qū),、地震重點(diǎn)設(shè)防區(qū),。我國(guó)受經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和鋼材產(chǎn)能制約,，鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要僅用于特大跨徑橋梁。隨著鋼鐵產(chǎn)能的提高和鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步,，我國(guó)已經(jīng)具備推廣鋼結(jié)構(gòu)橋梁的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件,。當(dāng)前，鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩,、鋼材價(jià)格下降,，是推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)、提升公路橋梁建設(shè)品質(zhì)的良好契機(jī),，是促進(jìn)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措,。目前，砂,、石等建筑材料供應(yīng)越來(lái)越緊張,，商品混凝土生產(chǎn)成無(wú)米之炊，全國(guó)商品混凝土生產(chǎn)產(chǎn)量會(huì)逐年下降,，鋼結(jié)構(gòu)在橋梁中的應(yīng)用將成為大勢(shì)所趨（圖17-圖20）,。

圖 17  梁與拱組合鋼橋

圖 18  梁與懸吊系統(tǒng)組合鋼橋

圖 19  梁與懸索+斜拉索組合鋼橋

圖 20  梁與斜拉索組合鋼橋

值得一提的是，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁,，通過(guò)兩種材料的結(jié)合,，可充分發(fā)揮混凝土抗壓和鋼材抗拉性能上的優(yōu)勢(shì)，避免混凝土受拉開(kāi)裂和鋼材受壓失穩(wěn),。城市橋梁以中小跨徑橋梁居多,，大跨度和特大跨度橋梁較少，鋼-混組合結(jié)構(gòu)橋梁便有了廣闊的應(yīng)用空間,，可以發(fā)展成為我國(guó)城市中小跨徑橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式,。

超高性能混凝土（UHPC）和纖維增強(qiáng)聚合物材料（FRP）等新材料，可以大幅提高抗拉能力,，橋面板引入U(xiǎn)HPC和FRP等新型材料,，能夠改善橋面板力學(xué)性能并提高耐久性[16]-[18]。應(yīng)加快UHPC和FRP等新材料在快速橋梁施工中的應(yīng)用,，提升橋面板性能,、施工工藝和質(zhì)量控制水平。重點(diǎn)研究高性能混凝土材料的拌制及質(zhì)量控制,、混凝土橋面板架設(shè)的施工控制,、現(xiàn)場(chǎng)橋面板間連接構(gòu)造、鋼-混凝土剪力群釘連接的質(zhì)量控制等,。

BIM技術(shù)作為一種高端的信息集成技術(shù),，在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的推廣應(yīng)用。BIM技術(shù)具有可視化，協(xié)調(diào)性,，模擬性,，優(yōu)化性和可出圖性等五大特點(diǎn)，它是以三維模型為載體的數(shù)據(jù)庫(kù),，是模型和信息的共同體[19],。

BIM技術(shù)與裝配式橋梁在多方面存在一致性，主要體現(xiàn)在裝配式橋梁的核心是“集成”,，而B(niǎo)IM突出信息集成,，契合裝配式體系發(fā)展需求，BIM技術(shù)可打通設(shè)計(jì),、采購(gòu)、施工環(huán)節(jié),，真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化,。可使工作流程集成化,，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,，提升施工和運(yùn)維管理水平[20]。因此,，在裝配式橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的意義重大,。在設(shè)計(jì)階段，利用Revit等參數(shù)化建模工具建立橋梁三維實(shí)體模型,，通過(guò)碰撞檢測(cè),，及時(shí)調(diào)整以避免后期設(shè)計(jì)變更，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,；在施工階段,，引入BIM技術(shù)4D、5D特性,，更好地動(dòng)態(tài)精細(xì)化管控項(xiàng)目進(jìn)度,、成本等，優(yōu)化施工方案,，確保橋梁工程的施工質(zhì)量,，減少風(fēng)險(xiǎn)和提高建設(shè)管理水平；在運(yùn)營(yíng)管理階段,，包含設(shè)計(jì),、施工階段及項(xiàng)目其它建造信息的BIM模型，可整體傳遞至運(yùn)管部門,，進(jìn)而可提高運(yùn)營(yíng)管理,、檔案管理水平。

橋梁的裝配式建造是加快施工速度,、減少現(xiàn)場(chǎng)污染,、實(shí)現(xiàn)低碳化建設(shè)的有效手段,。在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，裝配式橋梁結(jié)構(gòu)在各類工程中雖已得到了部分應(yīng)用,，但還遠(yuǎn)未完全推廣,，發(fā)展的潛力巨大。我國(guó)是產(chǎn)鋼大國(guó),，但不是鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用強(qiáng)國(guó),。在橋梁工程中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的比例較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家占50-60%的比重相比,，還有很大的差距,。隨著政府對(duì)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鼓勵(lì)和扶持，特別是我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng),，規(guī)模大,、跨徑長(zhǎng)的特大型橋梁等大批建設(shè)項(xiàng)目待建，為鋼結(jié)構(gòu)橋梁提供了廣闊的應(yīng)用前景,。

裝配式橋梁在后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中,，應(yīng)重視鋼結(jié)構(gòu)及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。加快UHPC和FRP等新材料的推廣應(yīng)用,，改善橋梁的力學(xué)性能,，提高橋梁的耐久性。通過(guò)BIM技術(shù)推動(dòng)裝配式橋梁的發(fā)展,，將橋梁建造從傳統(tǒng)的作業(yè)方式向現(xiàn)代化施工模式提升,，減輕橋梁在建造、使用,、拆除的全生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境資源的壓力,，提高橋梁的現(xiàn)代化建設(shè)管理水平。