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5.模块化桥梁施工问题
5.1预制桥梁构件和系统
5.1.1简介
在前面的第2章和第4章中，介绍了PBES的概念。 桥梁预加工的元素似乎已经彻底改变了交通运输业，通过更快的交付提高了效率。 预加工是释放ABC好处的关键。 现代建设技术为生产提供了新的途径。 在这一章中指出了最新趋势和使用预制方法购买现成桥梁的许多优点。
适用于所有章节的ABC术语表的词汇表可供参考。
附录2：ABC
表5.1-5.7介绍了近年来在美国完成的各种各样的成功项目的开发案例。 显示了上部结构和下部结构部件的全部预制。各州根据设计要求和快速施工的可用性采用的上部结构要求包括钢梁，桁架，预制混凝土I型和箱形梁，
在过去的几年里，许多国家都加入了美国广播公司的潮流，一直站在推动和实施创新技术的最前沿。 像汽车制造业等许多其他行业一样，“供应应始终满足及时需求”。第8章中提供了有关某些州完成的有趣项目的进一步细节。
下面的桥梁施工方法包含ABC和相关的预制方法。
bull; 新高速公路上的一座新桥。
bull; 在现有建筑上的替代桥:这包括拆除和分期建设，以及临时桥梁或绕道。
bull; 新占地面积上的替代桥：可能需要甲板拓宽和其他车道。
bull;仅更换甲板。
bull;仅修理甲板。
bull;仅更换甲板和大梁。
bull;轴承改造和升级。
bull;仅修理底座。
描述了钢梁和连接所需的修理细节。正在进行的识别和开发新桥梁元素和系统的研究能够帮助加快桥梁建设。
预制桥梁单元和系统（PBES）是在现场制造的，随时可以安装到施工现场。 桥梁构件是桥梁建设的基本组成部分，如甲板板，桁材，墩盖，立柱，桩帽基础和地基。
PBES为小型和大型项目节省成本。 施工可以在有限时间的非高峰车道关闭期间完成。 预制系统允许桥梁在几天或几周而不是几个月或几年内建成，并且制造可以在受控环境中完成，无需考虑工地限制; 这提高了质量并且可以降低成本。
预制组件到工作现场的运输减少了对环境的影响。 最后，预制将元素和系统从项目时间表的关键路径中取出。 预制布料器可以在比现场要求的时间少得多的时间内在受控制的工厂环境中生产高质量的组件或系统。 提高质量意味着降低生命周期成本和延长使用寿命。
预制桥梁的更快安装将最大限度地减少巨大的因每日延迟造成的用户间接成本。 此外，安装和维护交通控制设备，标记，照明和绕行等日常交通管制成本将会影响DOT的预算。
最大限度地降低桥梁生命周期成本：没有一座桥梁的设计可以永远持续下去。 桥梁需要修理，修复或更换，以应对更高的活载和扩建。 维护费用不断增加，工作范围基于年度检查报告。 它们可能适用于某一州桥梁50％以上的花费。
下部结构施工时间：几个月以上的桥梁施工和修复已成为主要的拥堵源头。 在现场施工中，必须先建造桥墩和基台的基础。 然后在梁和甲板放置之前，必须建造墩柱和盖帽。 但是，场外预制技术和流程有助于解决这个问题。
5.1.2预制的实际考虑
预制是分析和设计的专业课程。 组件之间的连接细节需要安全可靠。 承包商需要在许多长期绩效问题上提供指导。 顾问需要进行研究以提出正确的解决方案。 传统的承包制度缺乏对新制造技术问题的关注，反馈只能从施工期间的调查结果获得。
加快建设速度需要有经验丰富的顾问，以及经验丰富的工程师和现场工作人员。 ABC和PBES的其他要求和好处包括以下几点。
培训：技术人员需要在专业制造流程中进行培训。
设备：高容量施工设备的可用性。
更轻的材料：更强更轻的材料的可用性也有助于统一。
桥梁部件的质量。 使用PBES安装的桥梁寿命为75-100年。
运输模块化桥梁：提供自走式模块化运输车（SPMTs）。
ABC应用的领导：由FHWA，AASHTO，TRB等联邦机构提供的更新和技术指导。
设计构建：由于视频会议和电子邮件和手机等的使用，简化的合同管理程序将改善承包商，顾问和业主之间的现代通信，从而有助于加速施工。
加速维修的桥梁优先权：随着库存的增加，固定，维修和更换越来越多的随着年龄增长的桥梁以及高速公路机构迎接挑战的能力逐渐增强。 通过及早完成和修复公路和桥梁，可为公众提供急需的社会福利。
节省时间和成本：ABC在数十亿美元的运输行业中的作用非常显着。预制方面的进展对在多层建筑施工和停车场，体育场馆等的建立将会有所帮助。
劳动力可用性：工厂生产不再需要将大型劳动力搬迁到施工现场进行现场施工。
改进的连接细节和施工规范：由于抗震设计和桥梁防洪措施的研究，现在可以使用这些技术。 大多数桥梁和系统的构造都可以通过受控制造完成。
5.1.3模块化预制楼板的类型
创新的桥梁设计师和建筑商正在设法预制超级结构的整个部分。 这可能涉及预制桁架跨度和预制复合材料单元，这些单元在工程现场或远离工程现场制造或组装，然后在一次操作中装配到位。
桥上的最大静载荷来自重力作用于大梁，轴承，下部结构和地基的桥面板。 如果这个重量可以减小，那么整个支撑部件将会更轻，从而节省费用。
用于桥板的新材料是高性能混凝土（HPC）和缓蚀剂骨料混凝土。 常见的预制甲板形状是矩形，歪斜或弯曲的。
预制结构在制造过程中提高了公差，并且有助于控制弯曲桥梁的最小视距和混凝土甲板的超高，从而减少事故发生。
预制集成了质量控制，避免了钢筋的放置，混凝土浇筑和固化周数。
部分深度的预制甲板面板充当就地形式，有助于加速和控制比完全现浇甲板更耐用的甲板施工。 全深度预制桥面也有助于施工; 桥梁设计师正在寻找创新的方式来连接全深度面板。
5.1.4建筑结构预制成功的优先顺序
长期以来，预制地板已成功用于建筑物。 跨度一般小于15英尺，活动荷载强度比桥梁小得多。 小跨度通常不需要特殊的拖拉机。 平板和梁的重量更轻，而低容量的起重机足以安装。 最初，选择小跨度桥梁和人行天桥（与建筑物相似的活载）进行预制。
由于建筑物和桥梁预制的概念是相似的，近来在大跨度预制技术方面已有发展。 一般来说，多层停车场和体育场馆现在已经采用了预制方法。 这有助于减少繁忙城市街道的拥堵和交通。
5.1.4.1高层建筑模块化施工对桥梁的影响比较
不是只有加速建设可以加快新桥完成。 有一种技术是在工厂组装线上零散地制造建筑物，然后将卡车运到施工现场，然后按照乐高积木的方式竖立起来。
正如2013年3月11日的ASCE Smart-brief所报道的，模块化建筑在纽约市越来越受欢迎。制造这些模块只需要4个月的时间，在此期间，该团队已经在该基地建立了基础。
5.2一般预制标准
与传统结构相比，使用预制的主要好处是节省时间并节省成本。
5.2.1 节约建设时间
使用预制梁柱可显著降低桥梁施工时间。 柱可以选用分割，后张，增强，空心或实心混凝土。 预制桥梁的更快安装将最大限度地减少巨 大的因每日延迟造成的用户间接成本。 通过PBES，可以在单周末组建一座组装好的小跨度桥梁。
传统的施工方法需要进行许多耗时的现场活动，这会延迟项目，如模板施工，钢筋和混凝土浇筑，混凝土养护和模板拆除。 以及其他相关任务，包括办公室计划，协调和这些任务的时间安排。
这些活动许多都依赖天气。 当施工季节受到天气的限制以及项目需要许多因素时，PBES设施为解决这些问题提供了可能。
施工规范通常由公路机构项目管理人员审查和批准。 这些文件可用于未来的项目。 此外，个人或新项目的投标标记和费用记录可用作未来项目规划的指导方针。
5.2.2 节约建设费用
PBES的成本节约同样引人注目。 乔治亚州交通部门（GDOT）采用的方法节省了大约198万美元，即如果它是用传统施工方法建造的话，将节省45％的交换费用。
在建设之前，必须先建造码头和桥台的基础。 在梁和甲板放置之前，先建造墩柱和盖帽。 由于采用了预制技术和工艺，这些元素可以在场外建造，远离交通，并且可以直接投入到项目中。
传统建筑的建设使交通出行时间增加了25％，而PBES的出行延迟却很少。 针对非高峰时段的交货时间进一步减少了对旅行公众的不便。 车道关闭被最小化。
5.2.3满足可持续性：连续建设的设计和环境要求
连续敏感设计（CSD）是一种现代化的开发方式，既能够满足当前的需求，又不会影响后代满足自身需求的能力。 CSD是一种协作式跨学科方法，涉及利益相关方利用“智能桥梁”或“绿桥”概念开发运输设施，同时保持桥梁的安全性和移动性。 这可以带来环境，美学和风景优势，并保护一些历史悠久的桥梁。
CSD是一种跨学科协作方法，涉及保护环境，历史，美学和景观资源，同时保持桥梁的安全性和可动性。
FCEWA在可持续发展方面的举措正在被ASCE和许多州推广。 包括为工程师组织CSD提供培训课程。 其中一些步骤是：
安全性和耐用性
遵守环境保护法律
CSD的应用
耐热性
无需绘图
使用平衡式悬臂方法，无需模板
从桥面收集和过滤径流的生物保留池
交互式触摸屏具有桥梁信息
太阳能屋顶板在桥梁照明和标牌方面的应用。
HP可持续混凝土桥梁：这些桥梁使用煤燃烧产品。 燃煤副产品如粉煤灰，烟气脱硫材料，锅炉炉渣和底灰提供了超常的技术，商业和可持续发展优势。
在可持续发展的例子中，FHWA举措是：
遵守EPA环境保护法。
耐热和耐寒。
使用生物截留池收集和过滤桥面上的径流。
使用交互式触摸屏为司机提供桥梁信息。
bull;在桥梁照明和标牌方面使用太阳能电池板。
bull;采用平衡式悬臂法消除模板施工的需要。
预制通过健康处理建筑垃圾维持桥梁可持续性，并避免对河流桥梁的动植物造成任何伤害。
5.2.4历史桥梁保护中的制约因素
必须指出的是，预制旧桥的任何不寻常的历史组成部分都是一项微妙的操作。 重现与古老桥梁相关的古董和艺术细节并不容易，例如旧护栏。 桥梁组件的预制应符合历史桥梁的要求。
如果桥梁工程需要在历史悠久的桥梁上完成，在初步规划阶段需要与国家历史保护官员（SHPO）进行协调。 现有桥梁的适当部分可以结合到修改或替换桥中。 在工厂条件下，可以将艺术护栏，石头砌面，桥梁纪念碑或斑块打捞出来并添加到新的桥梁组件中。 这种方法可能会提高质量并节约成本。
5.2.5 PBES的最佳人选
根据资金和法律要求，有必要遵循州设计手册中的设计指导。 如果物理条件不允许使用州手册，则需要向州首席桥梁工程师请求使用新设计细节的修改。
桥梁施工往往会对工人的安全和旅行者造成不便，使用PBES可以减轻这些情况。 如果桥梁作为疏散路线是必不可少的，或者桥梁取代了现有的基础结构，PBES的安装速度也使其成为惯例建设的明显选择。
当几个预制项目完成时，根据所获得的经验，应该可以制定类似于AASHTO LRFD技术规范的规定。 预制的最佳选择是那些需要建造许多类似桥梁的项目。 未来，预计相关桥的组装元件的实际细节可以实现标准化。
快速现场施工通过解决诸如以下方面的计划问题来保证获取数据：
应急桥梁更换：这些方案受益于预制系统的使用。 必须在尽可能短的时间内更换现有桥梁，以尽量减少交通中断造成的影响。
敏感的桥梁：位于疏散路线上，或通过铁路或可航行的水路。
公众推广：通过举行市政厅会议从用户和公众获得的反馈可能会有所帮助。 应该向他们解释，预制桥梁是为了公众的利益而使用的，因为它们比传统桥梁具有特别的优势，并且它们大大加快了现场安装的速度。
施工对交通的影响最小化：就需要关闭车道或绕道而言。
高于平均每日交通（ADT）或高于平均每日卡车交通（ADTT）：随着PBES的提前规划实施，安全问题和成本会被降低。
关键路径法（CPM）：桥梁施工应列为整个项目的关键工程。
桥梁关闭：更适合在非高峰时段的交通时段如夜晚和周末。
决策指导：在决定使用PBES时应尽早解决的问题包括：
本地桥梁承包商的知识和经验以及与PBES部件搭建桥梁所需的技术。
缺乏PBES设计方面的知识和经验，并详细说明预制组件之间的新型连接以及连接细节的耐久性和性能。
PBES适应复杂的桥型几何的能力。
组件尺寸的限制和设备组件的可用性。
有能力生产组件的预制件。
5.2.5.1快
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