900吨箱梁制造工艺介绍.doc

中铁六局箱梁制造技术交流会材料之三 900吨箱梁制造工艺介绍1前言目前9条客运专线的桥梁设计中9095%的桥梁为40m、32m、24m、20m四种跨度箱梁，其中32m箱梁为主要梁型，40m、24m、20m梁型主要用于配跨，除40m梁型一般采用移动模架桥位现浇或移动支架阶段拼装施工外，其余跨度首选整孔预制、运输、架设施工方法。整孔预制箱梁重量一般在530880吨之间。各种跨度梁型结构尺寸及技术参数见表1。各种跨度梁型结构尺寸及技术参数表 表1序号参数名称单位20m梁24m梁24m梁32m梁1全长m20.624.624.632.62跨度m19.523.523.531.53梁高m2.42.4334梁全高m2.4912.4913.0913.0915顶宽m13.413.413.413.46底宽m5.865.865.745.748砼体积m31972302483209梁重t51159966585310保护防水层重t18.722.422.429.711最大吊重t53062169388112运输支点纵向距梁端距离m3.544413运输车运输支点最小承压面积cm2100012001280162014吊具承压面积mm240040040040040040040040015跨中弯距Kn-m3215943888451997653016支座反力kn3381328439344947跨北京环线特大桥总长16012.32m，中心里程DK11+471.66，我制梁场设置在DK17+358处线路左侧，负责生产箱梁441孔。其中32m箱梁366孔，24m箱梁51孔，20m箱梁24孔。2.工装设计2.1模板设计模板设计应考虑其刚度、强度及适用性，以保证梁体的外形尺寸和线型。具有多次循环使用不变形和施工方便性的要求，其设计、加工、安装的精度直接影响箱梁的各部位几何尺寸的精度。根据生产量和工期要求，每个制梁台座配置0.51套外侧模、0.51.5套内模、12套底模和2套端模。底模与外侧模、端模间，端模与外侧模、内模间均设密封耐油橡胶条，防止混凝土浇筑时漏浆。另外模板设计时尚应计算设置反拱度和预留压缩量。(1)外侧模由型钢框架、面板、支架调整装置组成，外侧模底部设置活动铰（如京津6梁场）或纵移小车（如京津1梁场），与台座基础处预埋的铰接点连接，可绕铰接点进行侧向转动（纵横移动时设行走小车或滑移装置） 。顶部设置型钢网架固定装置，混凝土浇注时,此部分同时作为混凝土浇筑时振捣作业的操作平台。单侧外侧模为整体框架式结构，制作时按4-6m分节进行制造，运抵预制场后在制梁台位拼接成整体，同时预设反拱线形。支架调整装置采用丝杠或千斤顶形式，在立模和拆模时通过丝杠或千斤顶升降带动侧模旋转或升降。施工先张预应力箱梁时，可将型钢桁架与反力梁联结设计成整体结构。 (2)内模箱梁预制内模采用全液压收放，整体或分段出模入模，内模系统主要组成为模板部分、芯部纵向钢梁及钢梁支撑、油缸和撑杆等。内模从形式上分标准断面模板和收坡断面模板两部分，标准段模板按48m长度分节制造，相互间法兰连接，每节单元包含顶模一块、侧模和下角膜各两块，接长侧模四块。下脚模设收放油缸两台，上侧模收放油缸根据梁长统一布置，左右对称各两台。在侧模和角膜上沿梁长布置施工撑杆，间距控制在750mm左右。该撑杆将混凝土的侧向力有效地传递到纵向钢梁上，确保混凝土施工过程中油缸不受力。顶模支撑在纵向走行钢梁伸出的支撑上，在液压油缸作用下可以沿竖向上下升降，升降幅度380mm。上侧模通过顶模两侧的各5个铰轴与顶模连接，该铰轴为半铰，旋转至侧模和顶模侧边肋咬合时，限制了侧模的进一步转动。下角模通过类似的销轴铰接在侧模下端肋上，与侧模联动。每4m两侧各设置一个收放油缸，单独控制下脚模的收放，该角模收放动作与侧模分开进行。变坡段模板的内模采取按纵向分三段不同轴收缩，即在箱梁腹腔端部3000mm长范围内,侧模根据箱梁线性变化分三段，由于侧模油缸是独立的，收缩过程是一样的，只是各段动作的转轴不同，所以各段收缩时解开侧模法兰。液压部件采用63mm缸径双作用油缸，活塞行程400mm，300mm两种，液压控制台采用体外或体内布置，置于纵向钢梁前端或腔内。管路采用刚性油管，在局部连接处采用柔性管。纵向走行钢梁采用钢板组焊成箱形，内部设置升降油缸和底横梁；在两侧板底部设置突出翼缘部分，为侧模撑杆和钢梁锚固的生根基础。(3)底模 活动底模采用钢板作面板，工字钢或槽钢做纵横肋。底模下设纵横梁框架结构，根据设置的梁体反拱度及箱梁底面尺寸制作成型。(4)端模端模设置为整体或分块形式，由面板和纵横肋组成。采用螺栓栓接固定在侧模、底模和内模上，制作时后张梁端模的张拉锚穴位置或先张梁的分丝板必须准确。 (5)预留孔洞设置箱梁本身设置有通风孔、泄水孔及吊装孔；施工时按照设计要求予以布置，此部分孔洞模型采用机加工件，设置时与梁体内外模采用栓接固定，保证成孔准确。根据线路的整体布置需要，箱梁制造过程中对应于相邻的孔跨位置需设置预留孔洞；在梁端底板设置检查孔满足维修养护需要，在桥梁端悬臂板位置设置电缆上桥孔洞。开槽尺寸与电缆槽一致,深度200mm，施工时此部位孔洞采用定型模板预留，栓接牢固，保证满足总体的设置要求。2.2预应力设计(1)张拉设备选择先张梁张拉可采用整张整放工艺，即直线预应力筋采用四台1200吨千斤顶 （单端），折线筋采用两台600吨千斤顶（单端）张拉。液压控制采用液压泵站。如采用智能控制张拉仪，该工艺可通过数字化控制器进行数据交换，直接进行预应力张拉，从而实现施工过程数字化和智能化的施工工艺。该控制器对张拉全过程实施张拉力与伸长值的自动控制；自动记录张拉伸长值；当张拉力或张拉伸长值达到设计值时，能够自动报警，自动打印，保证施工纪录的可靠性。另外数字接口可与计算机连接进行数据处理，方便地测出张拉端的锚固损失值，也可测出后张梁的管道摩阻损失。先张梁张拉时还应配备四台25吨单拉千斤顶，用于单根钢绞线的初调或补拉。预应力放张采用位于张拉横梁与反力梁间的钢楔块放张。后张梁张拉采用四台250350吨自锚式千斤顶和配套油泵于箱梁两腹板侧进行对称张拉。采用真空注浆工艺进行孔道压浆。智能控制张拉仪也可用于后张梁的张拉控制。(2)先张梁预应力反力梁由于客运专线先张箱梁预应力筋为折线布筋（在我国为首次），且张拉力较大，所以张拉横梁、锚梁及反力梁受理计算较为复杂。对于直线筋、折线筋分离式布置横梁、锚梁相对容易，但摩阻势必增大。实际使用中最好布置成整体式横（锚）梁，以减小摩阻。但对其受力需进行详细检算。 2.3蒸养设施根据热工计算及以往经验，每条生产线蒸养时需采用1台4t/h快装锅炉供气，考虑到工序的调整和衔接，两条生产线可共用1台锅炉。蒸汽养护设施由快装锅炉、蒸汽养护罩、蒸养管道和监测仪器组成。蒸养罩采用轻型型钢框架和防水高密度无纺布组成，拆装采用龙门吊提吊完成。蒸汽主管采用DN100无缝钢管，支管采用DN50无缝钢管，施工时主、支管需包裹保温材料，排气管采用DN25镀锌钢管，每2030cm间距钻一3mm小孔，安装时小孔正对梁体。监测仪器采用铜探头温度传感器，可将温度传感器与计算机连接进行数据处理。客运专线箱梁预制蒸养温度控制在432，蒸养时间按2630h考虑。3. 制造工艺操作要点(1)钢筋工程双线整孔箱梁非预应力钢筋规格多、数量大，为确保施工精度和绑扎质量，钢筋绑扎作业采取在固定胎架上绑扎，整体吊装入模。钢筋绑扎胎架采用型钢结构作支撑杆件，通过纵横联提供准确的箱梁外轮廓线，在此胎架上进行梁体结构分布筋的纵横向标志确认，绑扎过程通过定型铁板凳和定型间隔器控制绑扎钢筋的间距和线形。A.半成品钢筋加工、下料及成型在钢筋加工车间按照箱梁梁体钢筋的规格、型号进行半成品钢筋加工，分区堆放；预应力钢筋定位网片和预埋件采用专用胎卡具加工。箱梁钢筋绑扎成型分三个阶段。第一阶段为在底、腹板绑扎胎架上绑扎底、腹板钢筋，布设预应力管道；在桥面板钢筋绑扎胎架上绑扎桥面板钢筋。第二阶段为采用两台80t龙门吊将整体内模吊至底腹板钢筋绑扎胎架位置安装，采用一台80t龙门吊及特制扁担吊装绑扎好的桥面板钢筋笼与底腹板钢筋笼连接成整体。第三阶段为两台80t龙门吊将箱梁整体钢筋笼吊装至制梁台位整体入模。B.后张梁预应力管道安装预应力管道在底、腹板钢筋绑扎时安装。 预应力管道采用金属波纹管或抽拔橡胶管,波纹管或抽拔橡胶管的连接采用23mm厚镀锌铁皮,连接同时用胶带包裹。在布管安装前，按设计的管道坐标进行放样，设置定位钢筋。定位钢筋焊接牢固,使其在混凝土浇筑期间管道不产生位移。定位钢筋的间距按50cm设置，对于曲线管道适当加密至40cm。定位钢筋网在胎具上焊接定形，其加工精度保证要求。预应力筋预留孔道的尺寸与位置须正确，孔道平顺，端部的预埋锚垫板垂直于孔道中心线。管道的压浆孔、抽气孔设在锚垫板上，排气孔设在锚具的附件上，压浆管、排气管最小内径为20 mm。管道在模板内安装完毕后，将其端部盖好。预应力管道位置在任何方向与设计位置偏差，距跨中4m范围4mm，其余6mm。 (2)混凝土工程双线整孔箱梁混凝土采用高性能耐久性混凝土。施工前进行混凝土配合比的优化设计，使配制的混凝土既符合强度等级、弹性模量、水胶比、水泥用量、含气量、工作性等，又满足混凝土抗裂性、抗渗性、氯离子渗透电量、抗碱骨料反应性、徐变性、抗压疲劳强度等混凝土耐久性指标要求，满足桥梁设计中100年的使用性能要求和铺设无碴轨道后徐变上拱小于10mm的要求。对于表面有粗糙、不平整、蜂窝或不良外观时，将其相应的部位凿适当深度，并以梁体同等级的混凝土重新填筑和修理表面。修补的混凝土耐久性指标，达到箱梁预制要求的相应等级及标准。外形整修混凝土所用材料，均符合高性能混凝土技术条件要求。所有填充与孔穴表面紧密结合，在填充、养护和干燥后，所有填充坚固、无收缩开裂及鼓形区，表面平整且与相邻表面平齐。(3)预应力工程保证有效预应力的施加、放张和保证孔道压浆的密实性是满足箱梁结构耐久性要求的重要内容，合理控制预应力施加形式也是减小箱梁徐变上拱措施之一。预应力钢筋的下料、穿束A.预应力钢绞线下料、编束钢绞线采用砂轮切割下料,先在切断处画线，在每端距切口3050mm处用铁丝绑扎，不散头。由于钢绞线束孔位不同，其长度也各异，下料后在两端系上铁皮牌标示，注明编号，以免混杂。B.钢绞线穿束先张梁钢绞线在钢筋绑扎台位于钢筋绑扎过程中自上而下逐根穿束；于制梁台位上穿过端模和锚（横）梁的分丝管，穿束时先穿直线筋，再穿折线筋。折线筋穿过转折器时确保位置正确并入槽。后张梁钢绞线对号穿入波纹管内，同一孔道穿束可整束整穿或用穿索机将钢绞线逐根穿入。保证孔道畅通，无水和其他杂物。预应力筋安装后，管道端部密封以防止湿气进入。预应力筋在蒸汽养生完成之后安装。对全部预应力筋和金属件均进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。张拉机具的检验与校正。千斤顶在预施应力前经过校正，校正系数不大于1.05。千斤顶标定有效期不得超过1个月，油压表不得超过一周。千斤顶校验采用压力环校正法，压力环的读数精度按2控制。校正千斤顶用的压力环必须在有效期限内。用于测力千斤顶的油压表，采用防震型，其精度不低于1.0级；压力表盘直径不小于150mm，压力表的最大量程为工作压力的两倍；被量测的压力荷载，在压力表总容量的1/43/4。油压表与千斤顶配套校验，配套使用。先张梁预应力筋张拉与放张 A.摩阻检测 在第一孔箱梁张拉（试生产）时对锚头、分丝管、转辙器等引起的摩阻损失进行实际测定，根据实测结果计算张拉控制力与设计对照修正。 B.张拉l 张拉采用单束初调、整体张拉的工艺进行。张拉仪器为最新科技成果的无粘结预应力智能控制张拉仪。l 张拉采用张拉螺杆的张拉体系，直、折线混合配束自下而上先穿直线筋，再穿折线筋，折线筋应穿过转辙器正确位置，并入槽。l 张拉顺序先将直线筋初调，然后张拉折线筋，最后将直线筋张拉到设计吨位。l 张拉控制应力以油表读数为主，以伸长值作校核，实际伸长值与理论伸长值的差值不得超过6%。l 灌筑前，应对预应力筋进行抽查，应力损失超过3%时进行补拉。张拉后在2小时内灌筑砼。l 预应力筋张拉和砼灌筑时的环境温度保持在0以上，预应力筋张拉与砼灌筑时的环境温度差不得超过5。C.放张工艺 梁体砼强度、弹性模量达到设计要求且其龄期不少于72h后，先松动模板连接螺栓，拆除侧模装置和拉杆后，通过楔块进行整体缓慢放张。放张顺序为先放松折线筋，切断导向装置支撑侧板后，再放松直线筋，梁体外露直线筋长度应能保证折线筋放张后外露直线筋的应力不超过0.8fpk。放张后及时进行封锚作业。后张预应力筋张拉A. 摩阻测试为保证有效预应力施加满足设计要求，在箱梁试生产时，进行管道、锚口和喇叭口摩阻测试。根据实测孔道摩阻，以检查实际预应力损失值与理论计算值的差值，进行预应力调整，确定张拉控制应力，确保梁体获得准确的预施应力值。试生产期间进行不少于2次的瞬时损失测试，正常生产后每100件进行一次测试。 B.张拉梁体预应力筋张拉按三个阶段进行，张拉前清除管道内的杂物和积水。第一阶段为带模张拉，张拉时模板松开，主要防止早期预应力裂纹的产生。第二阶段为初张拉，张拉时箱梁混凝土强度达到设计值的80%以上，主要保证梁体起吊及移动时满足的构造预应力。第三阶段在存梁台位上进行，混凝土强度和弹模达到设计值后，龄期不少于10天，进行梁体控制应力的终张拉。预应力筋采用两端同步张拉，并符合设计张拉顺序。预施应力过程中保持两端伸长量基本一致。预施应力以油压表读数为主，以预应力筋伸长值校核。按预应力筋实际弹性模量计算的伸长值与实测伸长值相差不大于6%；实测伸长值以20%张拉力作为测量的初始点。终张拉时实测梁体弹性上拱值，实测上拱值不得大于1.05倍的设计计算值。预应力张拉时断滑丝数量不超过预应力钢丝总数的0.5%,并不得处于梁体的同一侧，且一束内断丝不超过一丝。预应力控制A.原材料试验把住锚具及钢绞线的进料关，选择质量可靠的钢绞线，锚具达到I类锚具的要求。除制造厂家提供合格证外，钢绞线和锚具按照规范和标准进行外观质量、力学性能和硬度的复验，合格后方能使用。钢绞线符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）的规定，同一型号、同一规格、同一生产工艺的钢铰线每30t为一个检验批。锚具、夹具符合预应力筋用锚具、夹具、和连接器（GB/T143702000）的规定，每批（不超过1000套）检验抽取5，且不少于5套。B.管道质量控制控制锚（横）梁、端模分丝管和转辙器的制作精度，预应力筋安装后，检查调整锚梁、端模和横梁的相对位置，转辙器的安装位置，确保钢绞线同轴和安装精度。在预应力管道曲线段，采取增加定位网数量，加大定位网钢筋直径，增设轨道筋以及定位网钢筋与梁体钢筋焊为一体的方法，以保证管道坐标和成孔质量。另外为加强孔道整体刚度，在波纹管内穿硬质PVC管，以防止混凝土浇筑时波纹管受振破裂漏浆，保证预应力管道成孔质量。后张梁真空压浆为保证预应力筋管道的密实性，延长预应力筋使用寿命，采用真空辅助压浆法。压浆设备选用UBL3螺杆式灌浆泵、SZ-2型真空泵。压浆水泥为强度等级不低于42.5级低碱普通硅酸盐水泥，水胶比不超过0.3，流动度30-50s，抗压强度不小于35MPa。水泥浆掺加高效减水剂和阻锈剂，严禁掺入氯化物或对预应力筋有腐蚀的外加剂。孔道压浆顺序为先下后上，同一管道压浆连续进行，一次完成。(4)封端梁浇筑封端混凝土前，对梁端混凝土凿毛，后张梁尚应检查确认无漏压的管道，铲除承压板表面的粘浆和锚具外部的灰浆，对锚具进行防腐处理。然后安装钢筋网，浇筑封端混凝土。封端混凝土采用无收缩半干硬性混凝土，强度满足设计要求，赶压抹平后薄膜覆盖，并保持湿润养生。(5)吊、移梁整孔箱梁体积大、梁体重；箱梁的运输和存放过程中保证箱梁受力均匀，四支点位于同一平面，误差小于2mm。预制场内采用900吨级龙门吊提吊移运箱梁。(6)箱梁装车：箱梁架设顺序与箱梁预制顺序对应。装车时，运梁车进入装车区，调整好运梁车位置，吊梁龙门吊从存梁场将箱梁提升后，负载走行至运梁车位置，调整对中后落梁于运梁车上，完成装梁作业。装梁作业形式见图10。4. 箱梁制造技术控制要点4.1箱梁预制线型的控制(1)外形几何尺寸的控制箱梁试生产阶段，组成专职人员，对箱梁拆模、张拉、放张、入库等重要环节进行梁长、梁跨、上拱度的追踪测量，并进行静载弯曲抗裂性和挠度试验。运用数理统计方法、找出梁长、梁跨、上拱度等关键项点的发展规律，及时调整底模的反拱设置和预留压缩量。(2)混凝土收缩与徐变的控制整孔无碴轨道箱梁铺设轨道后对混凝土的徐变上拱要求小于10mm，对桥梁的后期变形提出较高要求。影响混凝土的收缩徐变的因素较多，除使用期间的环境条件外，其它因素也较多；设计施工中主要采取以下措施控制箱梁的徐变变形:优化梁体结构设计，合理选择梁体刚度。控制混凝土工作应力；设计中混凝土的应力控制在0.35R之内，以混凝土徐变变形线性理论为基础；施工中严格按设计要求进行预应力的施加，符合结构设计中对有效预应力值的要求。不得随意进行超张拉。适当延长混凝土的加载龄期；加载龄期对徐变变形控制有两个阶段，一是放张和预加应力时混凝土龄期，二是桥面附属工程和无碴轨道基础混凝土浇筑龄期。放张和预加应力时混凝土龄期适当延长，先张梁放张时满足设计中对混凝土的强度、弹模要求和龄期不少于3天。后张梁一期预应力施工时满足设计中对混凝土的强度、弹模要求；在存梁区设置足够的存梁台座，充分提高混凝土的成熟度，终值预应力施工时保证混凝土龄期不低于10天；减少起始应变和极限应变。在满足标段总工期要求条件下，通过调整制、架梁时间安排，适当延长梁体架设后的置放时间，以延长二期恒载上桥时间，保证予施应力后不低于60天。选用优质砂石料，在砼中掺加适量的优质掺合料和专用复合外加剂，优选配合比，配制高性能耐久性混凝土。 加强混凝土施工工艺的控制，从混凝土的拌合、运输、浇筑、养护工艺施工入手，编制详尽的作业手册并培训；确保混凝土施工的工序质量。(3)箱梁产品的检查与验收产品检查与验收成立专门小组，由质检人员、技术人员、测试人员组成，产品检查与验收严格按预应力混凝土预制梁技术条件中规定的检验项目、质量要求和检验频次进行，并进行预制梁的型式检验。采取逐孔检查验收，其验收记录作为验交的依据。(4)箱梁混凝土防裂控制整孔无碴轨道箱梁结构按100年使用期设计,其对结构耐久性要求高；箱梁由于体积及表面积均较大，混凝土一次浇筑，混凝土体内、体外温差较大；同时由于其结构形式为箱室结构，箱内、箱外极易造成较大温差，形成收缩裂纹及温度裂纹；有效控制混凝土裂纹是施工中保证耐久性的一项重要内容,也是箱梁预制的难点。5. 劳力组织与工序作业安排每座制梁场主要劳力组织及工序安排(按1孔/d计) 表8序号作业班组人员数量（人）工作内容1钢筋班组98钢筋搬运、下料、制作、绑扎成型2模型班组22模板清理、支拆模3混凝土班组32上料、搅拌、灌注、振捣、养护等4张拉班组18钢绞线下料、穿束、张拉、压浆、封锚等5移吊梁班组12梁体移运、装梁、龙门吊操作6机电班组8值班、维修、保养7综合班组12场地清理及其它合计2026.箱梁制造注意事项6.1钢筋工程注意事项钢筋下料时应充分考虑其加工过程中弯曲延伸的长度，否则将会造成钢筋保护层过小或钢筋笼难以入模。钢筋型号多达100种以上，钢筋加工后应分型号堆放标识清晰，否则容易造成混淆。梁端支座板、防震预埋板处钢筋较密，绑扎时注意位置的调整，以能保证振捣棒插入为限。钢筋绑扎过程中绑扎铁线毛刺应朝上（底板）、朝内（腹板）、朝下（顶板），防治保护层厚度不够。保护层垫块以每平方米4个设置较好。所有钢筋接头必须采用对焊接头。钢筋笼吊装时吊点应经过计算，保证钢筋笼不变形。预应力管道的定位网片应进行设计并严格安装精度。6.2混凝土灌注注意事项灌注前