郑西客运线简支箱梁预制拼装施工技术

【摘要】箱梁的制架是桥梁建设的重点难点工程，是控制工程的关键，由于箱梁预制要求精度高，粱重、体积大，给制、架设带来极大困难，为保证质量和工期，提高制、架速度和工效，要对预制场的布置、存粱数量，运梁时速最佳平均运距和架桥机进出场道路等因素，须经过认真分析后，为最大限度实现合理配置资源，来确定箱梁制梁方案。本文主要结合我国郑西客运线的施工案例，对该工程中的箱梁预制施工技术探讨做了探讨。

【关键词】后张法预应力；简支箱梁；预制施工

一、工程概况

渭河特大桥第七项目经理部施工段内共计26孔44m节段预制简支箱梁，位于一跨渭河主河道的漫滩上，里程DIIIK402+285.69（18#墩）-DIIIK403+471.29（44#墩）段（1185.6米）。单孔箱梁45.5m长度分11个节段进行预制，节段长为：3m+3.5m+7×3.5m+3.5m+3m，标准节3.5m重95.7吨，变截面3.5m节重110.46吨，端头3m节重154.54吨，共计286个节段。每孔节段箱梁总重为1428.96吨（含湿接缝），砼方量为549.6立方米。

二、混凝土拌合与浇筑

2.1混凝土拌合

（1）混凝土采用微机控制混凝土搅拌方法。混凝土的下料顺序为先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和，干拌30S，再加入70%的水和外加剂，搅拌30S后再投入粗骨料及剩余30%的水，继续搅拌90S。总搅拌时间约为150S 。

（2）为保证砼的入模温度为5℃～30 ℃，冬季采用热水拌合，材料覆盖保温；夏季采用经冷却循环系统冷却的水拌合，材料也进行覆盖。该冷却循环系统3～5h可冷却60m3水到2℃～6 ℃。

（3）混凝土拌制速度应和浇注速度密切配合，拌制服从浇注，以免浇注工作因故停顿而使机内储存混凝土。混凝土施工中还应考虑到泵送性能、初凝时间、工作度等因素。混凝土入模坍落度控制在160—200mm。

2.2混凝土浇筑

（1）混凝土采用一次整体、连续性浇注。先从两侧腹板部位浇注，混凝土向底板中部流动上翻，待腹板部位混凝土浇注高度达到120cm左右时，腹板混凝土停止使用辅着式振动器，改用插入式振动器，然后补灌腹板。此时底板内上翻部分砼足以找平底板中部，用插入式振捣器振捣，人工收浆抹平。再浇筑顶板砼。

（2）浇筑时间尽量选在一天中温度合适段，对模板和砼運输管道采取保温措施。浇注过程中严格按规范和指南要求进行砼指标检测。

（3）混凝土灌注过程中，应避免震捣器碰撞预应力管道和各种预埋件，应检查模板、管道、锚垫板和支座预埋件，保证管道位置准确。

图1混凝土浇筑

三、节段拼装施工过程及质量控制

3.1节段拼装施工过程

1） 节段吊装就位。在小里程桥头进行箱梁节段预制，利用预制场内门式起重机将节段吊运至运梁平车上，移运至架桥机尾端，架桥机上起重天车将节段吊运至相应位置，顺序从两端向中间进行吊装。节段通过精轧螺纹钢吊挂在架桥机扁担梁上，吊挂高度根据架桥机弹性变形值设置。

2） 节段精确就位。纵向要求线路中心线和梁体中心线重合，湿接缝长度按60cm 布置； 梁段高程按设计要求设置预拱度； 精确就位按先纵向调整，再横向调整，最后竖向调整的次序进行反复循环调整。

3） 湿接缝钢筋绑扎、混凝土施工。

4） 预应力张拉。一期张拉： 湿接缝混凝土的抗压强度达到设计强度80% 以上进行预应力张拉。一期张拉后梁体能够承受自重和施工荷载。二期张拉： 湿接缝混凝土的强度及弹性模量达到设计值且龄期≥15d 进行张拉。

3.2节段安装、调整过程中的质量控制

（1）节段梁落梁过程中， 严格按照提前标记的中线和端头定位线调整， 对正后平稳进行落梁。梁体落梁就位后应认真检查每个梁段下的4个螺旋支承， 保证使其在同一水平面， 使梁体和膺架受力均匀， 避免两点支承。

（2）梁段以4个螺旋支撑支点安放在膺架上后，利用双向千斤顶调整前须将4台油顶调到同一个水平面， 在油顶起升过程中操作油顶的4个人应同步进行油顶升降。双向千斤顶按照“纵向调整※横向调整※竖向调整”的次序反复循环调整， 将梁段横向、纵向和竖向3个方向均调整到施工设计要求的位置。

（3）在利用双向千斤顶调整梁段到设计要求为止的过程中， 应对油顶的高程和行程进行严格监控， 保证顶、落梁时4台油顶在梁体上的4点均匀受力。

（4）在油顶升降过程中， 应保证梁段的4个支点平衡均匀受力， 并应及时升降螺旋支承， 使其同步跟进， 及时对双向千斤顶进行保险设置， 调整到位后以4个螺旋支承替换双向千斤顶。

四、线形控制网建立

1） 平面控制网由桥面中轴线组成，控制网借助已建立的施工控制网。平面控制网采用全站仪建立。

2） 高程控制网依托已建立的控制网点，采用二等水准测量，先在桥台后方设一个高程控制点，待第1 跨箱梁安装竣工后，用水准仪将高程控制点前移，满足下1跨高程控制测量。

3） 节段箱梁顶面布置6 个施工控制基准点，基准点A，C，D，F 为桥梁线路纵向里程控制点（ 其中A，C同里程，D，F 同里程） ，基准点B，E 为桥梁线路横向轴线控制点，如图2 所示。基准点标志可用水泥钉制作。

图2箱梁梁体测量控制点布置

4） 节段箱梁顶面布置4个施工高程控制基准点，基准点采用控制点A，B，C，D。为便于过程中的高程调整，将里程相同的两个吊装孔为一个编号，精轧螺纹钢吊杆编号与之对应，如图1所示。

五、施工技术

5.1检测架桥机弹性变形值

架梁施工前，需进行预压试验，验证架桥机主框架及其他结构（ 台车及墩旁托架） 的承载能力和消除其非弹性变形，并通过模拟架桥机在节段箱梁吊装就位和湿接缝浇筑完成两阶段的荷载，检测出弹性变形数值，为节段拼装提供可靠数据。预压试验检测点布置如图3 所示。

图3架桥机预压试验检测点布置

经过预压试验，架桥机2 个阶段弹性变形平均值如表1 所示。

由表1 可知，架桥机最大弹性变形值61mm，小于原架桥机设计的1 /70，满足施工要求。

表1预压试验架桥机弹性变形平均值

5.2节段吊装就位阶段线形控制

节段就位阶段为消除架桥机弹性变形对线形影响，需对精轧螺纹钢吊杠吊挂高度进行调整，吊挂高度计算简图如图4所示。

图4精轧螺纹钢吊杠吊挂高度计算简图

则吊挂高度hx= 1500-δ1x （1）

根据模拟阶段1数据可知，架桥机跨中最大弹性变形值

δ1= 51mm，按二次抛物线法分配。

（2）

式中： δ1x为距左支点x 的精轧螺纹钢吊杠位置架桥机弹性变形值； x 为距左支点的距离； L 为跨长，取54.9m。

各精轧螺纹钢吊杠吊挂高度值如表2 所示。

表2精轧螺纹钢吊杆吊挂高度

为减少高程调整次数，可在架桥机起重天车吊运前安装精轧螺纹钢吊杠时进行吊挂高度设置，吊挂高度根据表2 数据设置。

5.3节段精确就位阶段线形控制

架桥机弹性变形对线形的影响已在节段吊装就位阶段消除，精确就位阶段仅需考虑湿接缝浇筑施工、预应力张拉、二期恒载、中-活载对线形的影响，预拱度设置也需从几个方面计算。

5.3.1理论预拱度计算

根据理论计算，全部钢绞线张拉锚固完成，二期恒载150kN/m 施工完后，梁体跨中上拱度17.8mm。

在中-活载作用下，产生的竖向向下的挠度为17.6mm。按“恒载+1/2静活载”设置预拱度： 17.8-17.6 /2 = 9mm，方向向下。

5.3.2 预拱度设置

根据预压试验，模拟阶段2 施工完后，架桥机跨中最大弹性变形值比模拟阶段1 增加10mm。则节段箱梁在拼装过程中预拱度设置： 9mm（ 理论预拱度）-10mm（ 架桥机弹性变形） =-1mm，方向向上。

考虑精确就位阶段跨中需设置预拱度值较小，其他位置预拱度设置不按二次抛物线分配，仅在5号节段到9号节段（ 精轧螺纹钢吊杠8～17号） 设置预拱度值1mm。现场施工中预拱度设置需根据现场实际情况进行调整，使成桥后上拱度达到设计要求。

5.4膺架搭设

根据现场地质情况，节段拼装箱梁使用膺架进行拼装架设。膺架主梁为两跨简支梁结构，纵向主梁采用双层六四军用梁，分八排布置，箱梁每侧各四排。使用六五墩作为膺架的临时支墩，两端支墩直接立于主线承台上，支墩之间纵向间距为2.0米，以平联连接固定。跨中六五支墩纵向间距约为50cm，分别立于两个临时基础之上。每个临时基础采用桩长26米φ1.25m的钻孔桩，桩顶设置尺寸为1.8×1.8×1.0m承台，横向间距4.5m。

图5膺架布置

5.4.1打设钢管桩

根据设计位置由全站仪测量控制下沉。浮吊配合振动锤将钢管移至设计位置处下沉， 下沉过程中用全站仪观测， 钢管下沉至接触河床底时， 精确调整钢管桩的位置及垂直度， 调整到位后下沉， 先依靠振动锤的重量及钢管桩的自重下沉， 下沉至稳定时开启振动锤使钢管振动下沉， 下沉过程中用全站仪观测控制。当人土深度达到设计要求时， 振动锤停止振动。按同样的程序将所有钢管桩打完。

5.4.2钢管桩顶部修平及加固

钢管桩打完后， 用水准仪测量各钢管桩顶部标高， 按设计标高将钢管桩顶部割平。设计标高按各层构件结构高及六四梁頂的支承短枕木垛搭设高度确定， 确保为钢析梁拼装留有足够的空间， 同时又要保证落梁幅度不能太大， 一般落梁幅度控制在5-10cm 左右， 枕木垛一般搭设两层40cm 左右为宜。钢管顶部是否平整直接影响上部结构的受力状况。

5.4.3安装纵横向工字钢垫梁

钢管顶部修平后， 安装工字钢垫梁。先顺线路方向安装工字钢垫梁， 再顺横向安装工字钢垫梁，工字钢垫梁均为两片工字钢并排焊接牢固成组。工字钢之间及工字钢与钢管桩焊接牢固。横向工字钢置于顺线路方向的工字钢的中部， 且应与上部六四梁的节点相对应。横向工字钢应平顺。工字钢平面布置。

5.4.4安装六四军用梁

六四军用梁应在施工码头上按净跨长度预先拼装好， 用钢销及撑杆销栓连接牢固。再将成片的四片六四军用梁吊装至工字钢垫梁顶部， 每两片六四军用梁用8cm 横联套管螺栓连接成组， 使六四梁相应节点对应下部的工字钢垫梁， 如六四军用梁的个别结点与工字钢垫梁不对应时， 在六四军用梁上对应工字钢垫梁的部位安装加强立杆， 以保证六四军用梁的有足够的稳定性。用手拉葫芦调整六四军用梁的位置， 将两组六四军用梁的中心线间距调整为2m ， 与钢析梁的弦杆间距相对应。

5.4.5安装施工平台及防护设施

施工平台是拼装架设钢析梁的主要场地， 因此安装施工平台具有很高的重要性。六四军用梁就位后在其顶部安装配套钢枕， 钢枕用一号U 型螺栓与四片六四军用梁连接成整体。在钢梁范围内搭设步行板， 膺架平台两侧焊接角钢、圆钢护栏， 增加钢析梁拼装架设施工时的安全性。在六四军用梁顶部对应钢析梁节点位置处搭设短枕木垛， 其顶部用钢板找平， 做钢析梁拼装时的支撑。

六、结束语

随着我国公路建设的快速发展，对线路要求越来越高。简支箱梁以其受力简单、明确，形式简洁，外形美观，抗扭刚度大，施工速度快，建成后的桥梁养护工作量小以及噪声小等特点，在大型的桥梁工程中得到广泛采用，可以预测，今后在高速公路中也会大量应用。

参考文献：

[1]吕永涛，刘小虎.造桥机底部框架结构满应力设计[A].第二届湖北省力学学会青年学术研讨会论文集[C].2006

[2]李松，张宏伟，雷志超，肖向荣.厦门海沧大桥东引桥10跨连续梁DZ-42m/1000t型造桥机设计与施工[A].中国公路学会桥梁和结构工程学会一九九九年桥梁学术讨论会论文集[C].1999

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