关键词：装配式桥梁，BIM，EPC模式，标准化，成本优化，设计施工一体化
摘要：在工业4.0 的背景下，国家大力推广装配式建筑。桥梁的装配式施工发展较早，但距离工业化还有诸多问题需要解决，如构件标准化、全桥化、成本控制等。预制装配构件质量可控，适合应用高性能混凝土以实现轻质高强化。装配式桥梁设计与施工联系紧密，在项目模式上适合采用EPC设计施工一体化，在建模技术上宜采用BIM模型涵盖方案、设计、施工维护全过程。

引言

本次论坛有四位嘉宾：

• 林元培，中国工程院院士，上海市政院总工；
• 李国平，同济大学桥梁系教授，混凝土桥梁教研室主任；
• 卢永成，上海市政总院副总工；
• 颜海，上海市政总院大桥院院长；

相关规范：

• 《节段预制拼装混凝土桥梁技术规范》

林元培

特点分析

从施工技术的角度，可以将桥梁分为：

• 装配式桥梁
• 非装配式桥梁

装配式桥梁的优点主要在于：

• 质量好；
  装配式桥梁的主要构件均在工程预制生产，生产条件可控性高，生产过程精细化，因此相对现浇露天养护的构件，质量更好。
• 造价低；
  大批量的装配式桥梁生产，采用工业化方法，可以减少很多人工，减低成本。
  但如果工程规模更小、需要定制化生产、运输成本高，总的造价也可能更高。
• 速度快；
  构件统一预制后，在场地采用机械拼装，相对现浇施工法，速度很快，非常适合施工窗口很短的项目，减少对交通的影响。

装配式施工不仅要考虑结构安全，还要保证施工安全。
装配式桥梁工程实际上是设计-施工一体化，非常适合采用EPC项目模式。

在方案设计阶段，装配式与非装配式方案都要设计。非装配式桥梁的优点就是装配式的不足，即为装配式需要优化和改进的方面。

具体问题具体分析，装配式未必一定优于非装配式。

科学与工程

装配式桥梁还存在很多有待研究的科学问题，但尚未解决的科学问题并不能阻碍工程的应用。
工程设计必须面对科学上的不确定性，在理论的基础上进行设计，以工程经验为补充，推进实践中的发展。

科学家可以在实验室失败，但工程师不能在工程中失败，工程的失败以生命安全和经济损失为代价。

案例分析

桥梁的装配化施工已经有很长的历史，从小跨常规桥梁到大跨度复杂桥梁均有应用。

泖港大桥

泖港大桥为上海黄浦江上一座跨度200 m的斜拉桥。

泖港大桥的主要创新点有：

• 计算机软件研发；
• 钢索制造技术；
• 装配式施工
  • 构件标准化
  • 节点处理
  • 悬臂施工
• 施工控制

其中构件的标准化与节点的处理，已经体现了装配式桥梁施工方法的雏形。

内环高架桥

内环高架桥是上海城区快速系统的关键组成，为世界银行贷款投资项目，工期很短。

市区桥梁主要在陆地，不需要大跨，主要采用标准化预制拼装施工方法。

南浦大桥引桥

南浦大桥总体预算8 亿，拆迁费用4 亿。拆迁成本非常高，因此采用螺旋落地引桥，节约工程占地。
引桥设计难度不大，工期要求与主桥同步完成。

引桥采用装配式施工，引桥分跨跨度大小由吊机起重量决定。装配式施工必须结合工程机械特性。

建筑工程的总体方案由建筑师决定，往往不规则；而桥梁工程的方案完全由桥梁工程师决定，因此桥梁设计更加标准化，易于装配化。

卢浦大桥

550 m钢拱桥，跨越黄浦江。

三类主要构件全部采用预制拼装：

• 钢索；
• 拱肋；
• 桥面构造；

东海大桥

连接上海浦东至东海洋山港，是上海国际航运中心深水港建设的关键工程。

• 工程难度大
  跨海大桥
• 工程规模大
  全长32.5 km；
• 施工条件恶劣；
  海上风浪大，三年半的总工期内，可施工时期仅有180 天。

综上，装配式施工是东海大桥工程的必然选择。大量采用装配式、机械化施工，将这个工程分段包干。

主梁+桥墩+基础全部预制。

创新与风险

创新不一定成功，创新总会有缺点，但不能有错误。

创新总会引出新的问题，一些问题是可以预见的，一些问题无法预见。对于可以预见的问题，必须做出相应的预案。

小工程不只是赚钱，较大的创新可以在较小的工程中应用，低成本验证成果。相反，大型工程更适合稳步推进，应用已经验证的成果

小结

• 在桥梁工程中，上部结构预制很多，下部结构（塔、墩身、基础）中应用较少；
• 桥梁工程师自身要提高艺术修养，让桥梁成为城市的景观。

卢永成

卢永成副总工主要介绍了装配式桥梁的若干应用案例。

中环线国定路匝道工程

承台以上构件的预制装配化率达到82%：

• 立柱；
• 盖梁；
• 小箱梁；
• 钢-砼组合梁；
• 钢梁；

采用装配式-高性能混凝土构件，部件之间的连接是关键，进行了大量力学实验测试。

装配式桥梁在施工效率上远优于现浇桥梁，但目前装配式桥梁主要定制化生产，还没有实现工业化，因此成本高于现浇桥梁，未来的推广必须控制生产成本。

装配式桥梁适合以EPC项目运行。

上海S7公路

预制梁分为两类：

• 预制小箱梁
• 组合钢板梁

结构的优化设计实质上就是减轻构件重量。
变宽段非标准是难点。

颜海

桥梁工程的两大趋势：

• 工业化：装配式桥梁；
• 信息化：BIM技术；

标准与制度建设：

• 完善装配式桥梁工业化评价标准；
• 建立装配式桥梁支撑体系：
  • 政策支撑体系；
  • 技术支撑体系；
  • 产业链支撑体系；

要实现基础设施建设的走出去战略，关键在于输出技术标准。

BIM技术是未来的大趋势。目前BIM技术的应用不成熟，设计、施工、运行阶段采用各自的BIM模型，未来应该统一一个BIM模型在各阶段应用。

EPC模式适合解决复杂工程项目，走出去的战略下，国内企业可能抱团形成联合体共同出海。

总结与思考

总结

个人总结讲座要点如下：

• 装配式桥梁有待解决的问题，
  • 标准化：形成标准图，出台设计、生产、安装标准体系，为技术输出做准备；
  • 全桥化：将装配构件推广到墩台、基础、桥塔，提高装配率；
  • 高性能化：预制构件质量可控，适合推广高性能混凝土（HPC），减轻结构重量；
  • 成本控制：通过标准化生产，形成成熟的业务流程，减低设计施工成本，以便大规模推广；
• 装配式施工与机械、施工方法联系紧密，适合设计-施工一体化的EPC模式；
• BIM技术是未来大势所趋，未来应当实现：
  • 方案设计、施工模拟装配都在BIM中实现；
  • 设计、建设、运维应用统一BIM模型；
• 创新是长期维持竞争优势的必然选择，小项目也可以做出大创新；

未来的工作可以总结为：装配化+标准化+成本控制+HPC+BIM+EPC。

思考

• 铁路桥梁，尤其高铁桥梁更加规范化，标准化。猜测装配式桥梁施工应该最适合在铁路中推广。
• 装配式桥梁与施工技术结合紧密，设计者必须充分了解施工技术，才能做好设计；
• 装配式桥梁构件生产需要整套设备，预制构件重量很大。那么在远离预制厂的场地建设装配式桥梁，经济上是否可行，运输成本是否过高？