扁担河特大桥30m组合箱梁预制与架设施工技术

1、 淮河引桥特大桥30m组合箱梁 预制与架设施工技术单位：中铁十三局集团有限公司阜周高速公路项目经理部作者：刘海军时间：2004年6月淮河引桥特大桥30m组合箱梁预制与架设施工技术摘要 本文介绍了淮河引桥特大桥先简支后连续组合箱梁的预制与架设施工工艺，以及施工中所用设备的检算与施工注意事项等。关键词 组合箱梁 预制 预应力张拉 架设 施工技术一、工程概况本桥起讫桩号为K65+040K68+070，为阜阳至周集高速公路淮河特大桥南岸堤外引桥,桥长3.03km，为双幅桥，单幅桥桥宽13.5m，桥型为10130m p.c连续箱梁。桥梁下部结构：基础为水下砼钻孔灌注桩，桩径为150cm，共404根，共计

2、14656延米；桥墩为D=140cm的柱式墩，A型桥墩采用系梁（低桩承台）连接；盖梁断面尺寸为1200170150cm；桥梁上部结构：30m后张法预应力砼箱梁共808片，全桥101跨，530m共19联，630共1联，全桥共20联，每联先简支后连续；桥面铺装为8cm的50号混凝土和10cm沥青混凝土；护栏内侧采用波形护栏，外侧采用防撞护栏。二、设计要素设计荷载：计算荷载为汽车-超20级、验算荷载为挂车-120。地震烈度：基本烈度6度，按7度设防。设计洪水频率：设计洪水频率为1/300。三、施工工艺（一）、预制箱梁的制作1、预制场地的设置预制场地的设置直接影响着架梁方案的确定。本着简化施工、经济合

3、理的原则，我标段预制场地选在56#61#墩之间的线路上。在完成该部分桩基施工后进行预制场地的建设，对设有台座的位置，先将原地面用生石灰拌制50cm厚的改良土改良，平整碾压，密实度要求达到93%以上，然后按设计进行台座施工。台座施工完后整个梁场地面用C20砼铺底10cm，封闭地面。场内和四周设置排水系统。预制场总体布置见“预制梁场平面布置详图”。 2、制梁台座设计与施工考虑到底座要周转多次，应坚固无沉陷，平整光滑，因此在已经换填改良好的地基上设置台座，台座分上下两层，下层设25cm厚20号混凝土加钢筋网片，上层设20cm厚20号混凝土加钢筋网片，底模尺寸为30m*0.92m。由于箱梁在施工预应力

4、后会产生上拱度，形成两端为支点的简支架，在台座下层两端各2.5m范围内进行加厚加宽处理，厚度由25cm加厚到50cm，宽度由1.32m加宽到1.8m,为防止张拉预应力后及存梁期引起大的上拱度，在底模上设置2.7cm的下拱度，下拱度按抛物线设置。移梁时，为了使吊具不致于破坏底座，在预制梁吊点对应底座预留20cm宽的槽口，槽口用钢板垫平，便于吊装时抽出。为了便于安装底模钢板,将角钢与钢筋组成的格架预埋在台座上层混凝土内，角钢面与混凝土表面平齐，施工时应严格控制混凝土表面的平整度。台座结构图及地基承载力验算过程见如下: 台座地基基础首先必须保证在基底压力作用下防止地基土体发生剪切破坏和丧失稳定性，并

5、具有足够的安全度。因此，台座检算主要是满足地基土的承载力要求。（1）、台座中部基础承载力检算经过现场试验测得粘土的第一指标和第二指标分别如下：e=0.75,0.73,0.74,0.75,0.74,0.73IL=0.69,0.70,0.70,0.69,0.72,0.71可得e=（0.75+0.73+0.74+0.75+0.74+0.73）/6=0.74 IL=（0.69+0.70+0.70+0.69+0.72+0.71）/6=0.701，取0.75查表内差可得土得基本承载力fo=2200kPa其中粘土得第一指标变异系数1=1/11=0.741=(0.752+0.732+0.742+0.752+0

6、.742+0.732-60.752)/(6-1) =0.0395所以1=0.0395/0.74=0.0534第二指标变异系数2=2/22=0.7012=(0.692+0.702+0.702+0.692+0.722+0.712-60.7012)/(6-1) =0.0355所以2=0.0355/0.701=0.0506则变异系数为：=1+2=0.0534+0.10.0506=0.0585修正系数f=1-（2.884/6 + 7.918/62）0.0585=0.918粘土层的地基承载力标准值fk=ffo=0.918220=201.96kPa,取200kPa取梁重100T、模板重17T，基础砼自重28

7、kN/m,基座长30m。则基础线荷载为：1170/3028=67kN/m基底应力为：=671/（1.41）=47.8kPa200kPa因此台座中间部分满足承载力要求，但为了安全起见，台座位置地基回填50cm6%灰土垫层，足以满足施工需要。 （2）、台座端部基础承载力检算梁台座的最不利荷载位置是在梁张拉后，此时梁的持力点为两端。因此两端将是整个梁的支点，各端受力将是梁自重的一半。G=37.22.5=93T（边跨边梁用砼量最大为37.2m3，砼自重取2.5T/m3），为安全起见取110T考虑，则一端受力为110/2=55T。台座端部采取扩大基础形式，底层砼宽1.8m、长2.5m，按近似匀部荷载考虑

8、。基地应力为=550/（1.82.5）=122.2 kPa200kPa台座端部基础满足承载力要求，同时为安全起见采用50cm厚6%灰土垫层基础，足以满足施工需要。3、箱梁钢筋制安由于箱梁钢筋直径较小，顶、底板16，腹板12，底板钢筋在底模上绑扎，顶板、腹板钢筋在加工厂绑扎成片，然后再吊装与底板钢筋相连，以提高钢筋绑扎的精度和效率。底板钢筋在铺完底模后既可进行绑扎，然后安装腹板钢筋,顶板筋在内模安装完以后方可进行绑扎。台座顶面要标出主筋、箍筋、模架、变截面位置及骨架长度。钢筋加工前要调直、除锈，下料、弯制要准确，加工好的半成品钢筋要分类挂牌存放。4、模板制作与安装箱梁模板包括侧模、芯模和封头模板

9、三部分，为保证混凝土表面质量，侧模、芯模、封头模均采用定型钢模板。在端部肋板6m以内（即预应力筋弯起部分）每隔l.5m安装附着式振动器一台，以解决波纹管阻碍插入式振捣器不能插入的振捣难题，充分保证了混凝土的密实。（1）、底模：由8mm厚的钢板加工而成，直接安装在制梁台座上，与台座上预埋角钢和预埋钢筋连焊在一起，并每3m设一道3mm宽的伸缩逢,防止温度应力使钢板产生较大的变形,为了不影响箱梁梁底外观质量,伸缩逢在每次处理底模时用铁腻子打平。（2）、内模:由侧模 、角模、端（中）横隔板及横隔通孔模板、顶模和底模等组成，为了保证砼施工质量，在内模顶部和底部都设有天窗，以便向底板布设砼，天窗每3m布置

10、一个。安装时先将分块模板拼装成2m一节，每片梁15节，再逐节安装。为了防止模板漏浆，各板块拼装时，接缝要严密，板面平整。（3）、侧模：面板采用6mm厚的钢板，每节长度6m，每套10节。侧模均由大块模板组成，侧模架由桁架式模架、纵横模联杆组成。模板安装顺序为：清理、剖光并检查底模涂脱模剂安装底、腹钢筋安装内模安装侧模绑顶板钢筋安装端模。5、混凝土的浇筑梁体混凝土设计为C50级，因为张拉需要掺入早强剂，使其5天强度达到90%以上。混凝土中掺入复合型外掺剂，确保全梁混凝土在初凝前灌注完毕。混凝土从两侧腹板灌入，底板每隔3m预留观察窗口，当底板混凝土浇筑好时，观察窗口混凝土溢出。然后逐渐将混凝土浇筑向

11、腹板另一侧推进。在浇底、腹板时，在顶板上放置钢板，避免混凝土落到顶板钢筋上影响混凝土的质量。采用插入式振捣棒振捣时，严格控制振动时间；只能在灌注部位振动，不得空振模板。振动棒严禁触及波纹管，以免波纹管被振破漏浆，影响张拉。6、预应力张拉预应力钢束采用两端对称张拉，张拉顺序要求对称均匀张拉，采用张拉应力和伸长量双控法施工，锚下控制应力为0.75Rby。（1）、张拉顺序：张拉顺序与张拉方法有关，本工程箱梁的特点是腹板不厚，要求两端对称均匀张拉，张拉时，以控制应力和伸长值进行双控。 （2）、张拉伸长值的计算 根据钢绞线材料试验结果，弹性模量取197600N平方毫米。箱梁腹板中的预应力钢束为既有竖弯又

12、有平弯的空间曲线束，应以空间曲线的包角计算值，X亦应取相应空间曲线的弧长。由于本工程的预应力钢束在平弯方向的直线段较短，平弯角较小，可按平面曲线来计算。经验证，其误差很小。经计算中跨与边跨相应束号的钢绞线伸长量基本相等。由于采用两端同时对称张拉方法，张拉伸长值（中跨N1、N2、N3、N4钢束）如下：钢束编号锚下应力kEkuL(m)(rad)kl+ue-（kl+u）1-e-（kl+u）/kl+u终应力L（m）2L（mm）N113951976000.00150.2540.031420.013850.98620.99311375.812.8044E-022.0445E+021375.81197600

13、0.00150.2560.13090.041720.95910.97941319.584.0916E-021319.581976000.00150.25500.007500.99250.99631309.723.3265E-02N213951976000.00150.2530.031420.012350.98770.99381377.872.1049E-022.0373E+021377.871976000.00150.2550.13090.040220.96060.98021323.553.4173E-021323.551976000.00150.25700.010500.98960.9948

14、1309.724.6642E-02N313951976000.00150.2520.031420.010850.98920.99461379.941.4043E-022.0300E+021379.941976000.00150.2540.13090.038720.96200.98091327.522.7400E-021327.521976000.00150.25900.013500.98660.99331309.726.0058E-02N413951976000.00150.2520.040140.013040.98700.99351376.931.4028E-022.0748E+021376

15、.931976000.00150.251300.019500.9807 0.99031350.348.9710E-02（3）、张拉伸长值的控制范围现场实际张拉从 0.11.03k，根据施工规范要求，张拉伸长值与理论计算伸长值的误差应控制在6，因此 N1束 L1=204mm 波动192216mm N2束 L1=204mm 波动192216mm N3束 L1=203mm 波动191215mmN4束 L1=207mm 波动195219mm根据实测结果，引伸量均在波动范围之内。 7、孔道灌浆孔道灌浆在预应力张拉后尽快进行，水泥采用525普通硅酸盐水泥。为保证必要的性能，在水泥浆内掺带减水和微膨胀作用的

16、外加剂，灌浆用的水灰比控制在0.350.40之内，保证水泥浆强度不低于40MPa。（二）、箱梁架设施工1、吊装方案采用龙门吊和双导梁架桥机配合架梁。因为箱梁预制场设在线路上，先直接用龙门吊将预制好的箱梁架设到预制场两侧的两联上（架设完毕后可供存梁用），再用双导梁架桥机将后续预制的梁向前架设。2、龙门吊检算（1）、龙门吊吊钩用钢丝绳受力检算龙门吊配套637直径21.5mm钢丝绳,单根钢丝绳容许拉力S=P/K=319.6KN0.82/6=43.7 KN P-钢丝绳破断拉力总和换算系数K-安全系数 K=620根钢丝绳允许拉力为43.7 KN20=87.4t48.5t=1/2梁重能够满足本工程的使用要

17、求。（2）、吊梁扁担检算：扁担梁选用工32a工字钢和20mm钢板焊连成型，钢材材质均为A3钢，断面形式见左图预制箱梁梁重96t，取安全系数为1.5，则起吊重量为96/21.5=72t梁宽168cm，钢丝绳间距取180cm（3）、扁担梁受力计算Mmax=324KNm Q=360KN容许拉应力=170MPa 容许剪应力=100MPa（4）、扁担梁强度检算WX=M/=324103/170=1906cm3WX=1/6bh2=1/64442=1290.7cm3 WX”=692 cm3WX=1912.7 cm3= M/WX=324103/1912.7=169.4 MPa =170MPa= QS/IXd=3

18、60103(1/27.511100968)/(111004/12442)4.95=25.3MPa=100MPa（5）、第三强度理论（232）1/2=(169.42325.32)1/2=175 MPa1.1=187MPa挠度f=PL3/48EI=7201031.83/(4821010939494.710-8)=1.05mm=L/1707I=111004/12443=39494.7 cm4满足要求（6）、销孔处检算=P/A=720/(62112)=27.3 MPa=170MPa焊缝检算焊缝长度按1m检算 焊缝高hf=12mm 焊缝=160MPa=720103/(10.71210-3)=85.7 M

19、Pa=160MPa满足要求（7）、龙门吊缆风绳检算：龙门吊设计在6级风以下施工，如果风力高过6级，禁止施工，并且设置桥纵方向的缆风绳保证龙门吊的安全，利用预制梁场的箱梁作为缆风绳地锚。龙门吊纵向受风面积按照侧向投影面积的40%计算，A有效腿=31640%=19.2 m2A有效梁=1.630=48m2按10级风风速28.4m/s、风压力504Pa考虑。缆风绳受到的水平力Ph=(4850416.519.250410.5)16.5=30KN缆风绳与地面水平夹角为450，缆风绳受力为 P= 1.414Ph= 1.41430=42.4 KN故每侧选用6191直径18.5mm两根钢丝绳作为缆风绳,单根容许

20、拉力为37KN,能够满足要求。龙门吊风压图3、双导梁架桥机的内力检算架桥机主桁用六四加强型军用梁，有效跨度37.2m（4910.2），前部长38m，尾部长26m，全长64m。主桁重： 每米重= 670 kg/m主桁：670 64 = 42880 kg= 428.80 kN（1）、架梁时主桁强度计算（跨中）一端梁重480 KN 天车、吊具共70kN合计550 kN力学简图如下M = PL/4+ql2/8 = 65037.2/4 + 6.737.22/8 M = PL/4+ql2/8 = 55037.2/4 +6.737.22/8 = 6274 KNmN = M/H = 6274/(32) = 1

21、046 KN六四式加强型军用梁容许承载力为1300 kN ，满足要求。(2)、悬臂过跨时支点受力计算前支点重50 M = 6.73838/2 5037.2 = 6697.4 kNmN = 6697.4/(32) = 1116.23 KN , 满足要求。(3)、箱梁承载能力计算（架桥机过跨通过能力）钢绞线总根数28根剩余总拉力 N = 186 kN /cm2 1.40 cm22825% = 1822.8 kNM = NH = 2538.91.3 = 3300.57 kNmM = NH = 1822.81.6 = 2916.5 KNmP = M4/L =2916.54/30 = 389 kN 架桥机过跨轴重控制在389 kN 以下。(4)、架桥机过跨轴重计算：主桁重 0.6764 = 42.88 t=428.8 kN前支点重 50 kN 中支点、框架 5020 = 70 kN配重：P = (380.6719537.2260.6713)/24 =18.47 t=184.7 kN轴重：428.87050184.7 = 733.5 kN 单片梁承重：733.5/2 = 366.75 kN 389 kN 满足要求4