短线法节段预制施工讲义(铁五院)

箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺中国铁建中铁第五勘察设计院中铁第五勘察设计院集团有限公司1短线法节段预制施工原理节段拼装桥梁，是将梁体横向划分为若干个混凝土节段，在工厂或工地附近制梁场预制后，运至桥位，然后通过施加预应力将节段整体拼装成为桥梁的一种施工方法。是国外比较流行的一种桥梁施工方法，93年铁五院从国外引进，开始建设国内铁路桥梁，近几年国家大力提倡节段拼装预制桥梁。与其他桥梁施工方法比较，节段拼装施工法具有以下优点：（1）造价较低，节段预制梁的运架设备比较小，造价低，比起铁路上900吨的32米预制箱梁的运架设备，节段拼装梁运梁车很小只需要运输100吨左右的梁段，节段梁尺寸很小，普通的平板运输卡车也可以运输，架桥机也比整孔预制梁架桥机规模小；制梁场选址灵活，节段拼装梁由于可以汽车公路运输，选择预制梁场位置时，不需要再设计桥位旁边征用土地，可以在距离闵，而且预制常可以建造永久性工厂，为多条线路lTJJ—■HTIZ/v闵，而且预制常可以建造永久性工厂，为多条线路桥位较远的地方建设生产节段拼装梁段尤其对于城市桥梁，可以在远郊区选用价格低廉的土地建设桥梁预制厂。2）工期优势，节段拼装由于运输灵活，不像整孔预制桥梁那样，只能用一台或两台架桥机从桥位附近的桥梁场开始，逐孔向远处架设，节段拼装桥梁可以在桥下任何地方把梁段提起架设，这样可以加快架设速度；节段拼装桥梁可以在桥梁厂提前大量预制。（3）安全优势，节段拼装梁重量较轻，运架设备简单，安全性高。（4）质量优势，由于采用工厂化预制，消除了天气对桥梁质量的影响，采用自动化生产设备，专门的养护设备，可以提高质量。5）跨径优势，由于节段拼装桥梁重量轻，运架设备简单，可以设计跨度更大的简支梁，目前高铁简支梁最大跨径为32米，以后最大也不会超过40米。（6）环保优势，节由于在工厂集中生产，采用先进的工艺和自动化机械以及环保设施，可以减少浇筑混凝土对环境的污染，现场拼装为胶结，只有合拢缝为现浇，减少很大的环境污染，尤其对于城市桥梁建设极为有利。梁场规划布局已经完成，临建也快结束了，现在只把短线法预制工艺讲述一下。中铁第五勘察设计院2.节段拼装预制方法2.1长线法，即长线匹配预制法，是在足够长度（大于一跨的长度）的预制台座上，依整跨预制曲线做一次调整后，再将节段逐块结合浇筑，完成一整跨后，再将节段逐块脱离移至存梁区。与整孔箱梁预制或者现浇的桥梁相比，长线法只有运架优势，预制没有什么优势。2.2短线法，即短线预制匹配法，是以一个邻节块为匹配段来控制，一侧采用与大地垂直的固定端模，另一侧利用已浇筑完成的相邻节段作为端模来进行控制，通过对匹配梁段进行三维调整来实现预制节段的三维线形，预制台座上只保留一套模具、一段预制梁。2.3长线法与短线法比较表1长线法短线法优占八、、1.每条生产线两套模板可以同时生产，节省预制时间；2•节段不需要及时吊离、更易保证混凝土初始养护时间；J丄丄1£23•线形及坡度依预制曲线一次完成，制造质量易于保证。4.能够预制不等高的节段梁。作业空间要求较小，预制台座生产线有3倍节段长度即可（加预制节段等强位置）；工地可以同时设置多条生产线，机动性较高；兀|IVU曲线梁容易调整，线形可由软件计算及时调整误差，梁体线形控制较好，无累积误差；采用专用自动装梁运梁运梁车，可以在车间内生产；容易建设永久性的节段预制梁厂。缺占八、、1.需要预制场地较大；2•预制台座基础必须足够牢固，且不得发生沉降；每个生产线台座必须有两套模板利于生产；每条生产线必须一次调整至设计曲线要求时，才可以浇筑；生产过程发生地基沉降时无法及时调模板和台车初期投资较大；每节段生产时测量调整量较大；3•对模板的刚度、灵活性要求高；4.必须有专用GCP软件计算调整制造线形；5•测量水平要求咼，控制精度咼；

整误差；台座平纵曲线不同的桥梁适应性差，不易调整，调整量较大；投入较大。中铁第五勘察设计院3箱梁短线法节段预制流程3.1短线法概述，短线法施工系指每个节段的浇筑均在同一个特殊的模板内进行,其一端为一个固定模,而另一端则为一个先浇筑的节段（见图1）,模板的长度仅为一个节段的长度。采用此法时,模板是不移动的,而梁段则由浇筑位置移至匹配位置，然后运到存放场。浇筑段的位置是不变的,通过调整已浇好的匹配段的几何位置获得规定的平曲线、竖曲线。制梁场的大小取决于工程量,一般按照每1.5天生产一片梁，最快每个台座一天生产一段梁。此法要求匹配段必须非常精确地放置,这就需要高超的测量技术和标高测量误差可以达到0.3mm的测量仪器。短线法不受预制厂机具配置及作业空间的限制。在进行场地规划布置时仅需要考虑预制节段与匹配梁段的作业空间，预制厂可以动态作业，而次一节的几何线形是以已完成的相邻节段为标准，依据相关测量结果及结构相对拱度计算值进行节段匹配预制。当节段混凝土达到强度时，其匹配节段即可吊运至存梁区存放，仅留下刚浇筑完成的节段作为下一块节段施工的匹配节段。短线法的几何线形控制仅存在于浇筑节段与相邻匹配节段之间，因此节段测量控制精度要求比长线法要高。节段预制过程中，施工人员需依据已完成节段的测量结果进行计算并作为调整下一节段的高程和尺寸。按这种工法作业，除可及时修正现场施工与理论设计的误差外，同时也有利于后续拼装作业的顺利进行。ill图2短线匹配照片3.2短线法预制节段梁操作步骤（1）混凝土养护及完成节段检测；（2）内模回缩脱模；（3）以内模台车将回缩完的内模向后移离模床，一般在内模台车轨道上行走；（4）翼板外缘旋下脱模；（5）旧节段移离模床；（6）新完成节段向外移离模床；（7）吊放底模至模床内并将新完成节段移至匹配位置；（8）用台车液压系统调整预制坐标；（9）腹板翼板外模调回固定位置；（10）钢筋笼吊装及调整固定；|"T（ii）内模3内模台车上推入模床，进入钢筋笼内部「［十1齐（12）模板固定及混凝土浇筑前检查；（13）浇筑混凝土；（14）混凝土蒸养；（15）脱模，进入下一循环。短线法预制工艺流程图见下图3。图3短线法施工流程图标准箱梁节段预制方法见下表2。箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺步节段戲昆廉土浇筑完成，对其迸行养护。拆除节段B外侧模:将匹配梁段人与节段E分开「移走内模。匸廐撚古-将梁段B与固定端模分开「并移幵一宏的距离，同时，同梁宏人吊走存放口用吊木JU各节段A的底部调整平台及底模吊到固定端模处，撑起井调整底脚口將节段e移至匹匣梁段ffias幷精确调整其平庇位盲及高程；安集并定位特浇节段（节段C）的外侧模；将SB®相互固定。厂刈機将节段C®跟鈿冒架吊鸟银模,刘其逬行定位。B13LI[II脚EKFHPH1宜J翅舲车移进內模，将其与节段E內面及固定錦模之闻固定厂冼筑节段◎昆;疑土箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺4控制测量“1^*水准栓原节段新节段中心线—靶点锯型墓准件f水平参照面老节段有水平曲度时及水平并方正切缝节段转动靶点L備值畫S掙确定水平曲度测量仪器台座<a)平面测量仪器水准栓新节段•”/严r(b)立面图4基准控制设定1*3rFIf彎JpCcjlA/J(a)平面水准栓C原节段「倾斜高差确定垂直曲度有垂直曲度时(b)立面图5基准控制设定2箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺4.1控制概论预制节段桥梁的几何线形控制是在预制场内完成的。“短线法浇筑系统”是以对在浇筑台座内每个匹配梁段作非常精细的调整而达到的,因此“精确性”至关重要。精确的几何控制并不管梁段某一部分的几何尺寸、厚度变化。所谓精确就是要求对新梁段的浇筑位置与其匹配的相邻段位置之间的相对位置作精确的测量,这些测量是关键的。浇筑场的现场设置,见图4,中线是由设在一永久性台座上的仪器和一个永久性靶标来控制的，就是我们所说的观测塔。在整个生产过程中仪器及靶标都不得受到扰动。否则必须重新建立测量控制体系。为此，需要在厂区设置一个精确的控制网和水准网，定期校核观测塔上强制对中的坐标和沉降量。浇筑台座永远都是铅直,水平和方正的。所以,几何控制主要是通过对老节段按照如前所述之浇筑曲线定位来达到的，见图5(a)(b)。当第1个梁段(0#块)混凝土浇筑完，顶面抹平后,4个标高螺钉A、B、C、D以及2个中线标志E和F安装好，第2天早上测量螺杆标高并记录，以及将■、I中线刻划在中线标志上。标线、测量工作完成后,该节段即可向前滚动移至匹IIIIIIII配位置作匹配梁。paTJ纟*LA/LIUTT节段梁移至匹配位置后，根据浇筑曲线重新设置。直线梁中线同移动之前，保持不变;若为曲线梁，如图5(a)布置;竖曲线可用图5(b)法处理。但即使桥为平直的，也需要为施工挠度作必要调整。如前所述，调整量由浇筑曲线决定。短线法预制节段梁要求有一位出色的测量工程师，必须每天值班，并作精确记录，且必须由另一位工程师细心地校核其工作。匹配好之，即可浇筑新梁段了，次日清晨测量员对新梁段标出中心线并记录其螺杆标。此外，在移走老梁段之前要对其中心线及螺杆标高进行核对，以查明老梁段在新浇梁段期间是否走动。常因轨道下沉，振捣混凝土或安装模板引起它改变位置。精度要求:常规模板安装精度为3mm的相对误差，如为预制梁段，则因在同一跨内有许多梁段，为了获得要求的3mm安装精度，对于任一节段梁，其精度必然相应提高。例如，在一个伸臂中有10个梁段，则台座内精度应达到3箱梁节段短线匹配法预制施工工艺mm的1/10,即0.3mm。对梁段的标高和偏距直接读到0.3mm是常规测量仪器及量具的极限。不过，某些仪器改良装置甚至可以读到0.01mm的精度级别。由于精度取决于前后一致性，所以，重要的是由同一测量人员在每天的同一时间在拆模前对新、老梁段作关键的“浇筑时”观测。通常,这是每天早晨工人到来之前，气温最稳定时刻要做的第一件事。应该注意，浇筑后即行观测的数据最重要，以后，梁段可能有移动。4.2控制测量观测塔布置，观测塔分为观测平台和后视台座，我们设计的是通用的。上面设有强制对中标。（謔聶点）已浇节段1—t横轴线（柜邻节段线）・TAT«B1©C1D乜横轴賞已浇节段1—t横轴线（柜邻节段线）・TAT«B1©C1D乜横轴賞■■待浇节毀蛊定谎模02#理测墩”测屋控制点.）图6测量平面布置图仪器配置。全站仪：TC2003或TC1800（莱卡生产）；标称精度：1+1ppm,测角0.5〃。电子水准仪：DNA03（莱卡生产）；配铟钢条码尺，最小读数0.01mm,1km往返差0.3mm。测量方法。支距，用装有中心针点的金属尺从台座中心线量起，针点对准预埋件的刻痕，尺上装有水泡，以便尺持水平，尺须与中线成直角。标高，螺杆标高读数是用一台设于固定架上的精密水准仪在一装有刻度为至少1.5mm的尺的踏尺上读得的。为了保证每次读数都在同一位置读尺,踏尺下要装一个中心针座，以便插入螺杆上的冲孔。长度测量，用钢尺。最好量相邻预埋件中心标记间距离，同时还要量标高螺杆。读数至少估计到0.6mm。水准螺杆横向支距自中线预埋件量起。最好在端模板上准确标出水准螺杆支距，以便使所有螺杆埋设位置相同。要用远处的水准点定期对台座中心线及端模标高进行检查，以防由设备漂移产生不良误差。所有的控制预埋件都在匹配梁段作为浇筑梁段时砼凝结前安放在梁段顶板上。它们由镀锌十字头螺栓和U型圆钢组成。这些预埋件必须尽量设置在所规定的位置。但是它们的位置不需要绝对的正确，因为它们只是用作相对位置的参考。数据处理。观测值的处理可用数值分析及绘图法。该工程使用计算机专业软件进行计算，把测量所得数据输入计算机,即可用空间坐标精确计算出几何位置并定出其空间曲线，同时计算出下一节段的线形控制数据。计算新浇梁段作为匹配梁段时的位置，需测量（新浇梁段混凝土凝固后移动前测量）的数据包括：\JI字RI固定端模和U型圆钢之间的X方向距离固定端模和镀锌十字头螺栓之间的X方向距离端模中线和预制单元中线之间的Y方向距离（须保持零）端模中线和u型圆钢之间的Y方向距离端模中线和镀锌十字头螺栓之间的Y方向距离测量控制点标高测量镀锌十字头螺栓标高新浇梁段左右边长度在这此数据输入程序后，程序自动对梁段所达到的精度进行验证判断，如能达到要求，程序则显示通过，对超出精度要求的，程序则要求重新调整定位，对符合精度要求，但偏差值较大的，程序则会以红色数字警示，以使在下个梁段时进行更正调整。箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺箱梁节段短线匹配法预制施工工艺4.3匹配梁段定位固定端模：首先在预制台座的中线上确定出端模模面线和其交点，然后在该点架设仪器，用全站仪下倒镜法精确放样出固定端模的模面控制线，以此为基准用经纬仪控制固定端模安放到位，用水准仪测量模板靠近腹板处的两控制点检查模板上缘，使固定端模安装精度满足要求。底模须水平安置并与固定端模下缘良好闭合。底模中心轴线须在水平及竖向与固定端模模面成90°。对外侧模翼缘上拐角的标高进行检查，用可调支架来调整拐角的精确位置，使拼装后外侧模的空间位置与目标空间位置相符。匹配梁段初步定位：匹配梁段的初步定位主要是通过卷扬机和底模台车来完成的。定位时，启动卷扬机，通过设置于地牛上的导向滑车和设置于底模台座端面上的动滑车牵引底模台车作纵向较长距离的移动，使梁段行至待处的大致位置。此时梁段的平面位置主要是通过钢卷尺丈量匹配梁匹配端至固定端模的距离来实现的。卜匹配梁段精确定位：匹配梁段的精确定位主是通过测量仪器观察梁段顶面上的6个控制点，并通过手拉葫芦和底模台车上的8个油压千斤顶进行调整来实现的。手拉葫芦主要是精确控制其纵向距离的微调，8个油压千斤顶主要是精确调整梁段标高和轴线偏角。整个调整过程由专人统一指挥，每一步调整操作均要求缓慢、细致。在梁段精确定位后，测量人员对梁段的控制点进行两组独立的测量，并取平均值。测量数据按专业软件中的表格填写，测量数据经经监理工程师检查复核后，将测量数据的平均值输入到专业软件程序中，电脑自动算出匹配梁段（新浇梁段）的位置。相比较而言，公路节段拼装梁要比铁路节段拼装梁预制要复杂一些，公路的超高设在梁上，铁路梁不考虑超高，铁路超高设在道砟和无砟轨道底座板上。4.4系统误差分析系统误差分析比较复杂，现在一般软件完全自动给计算出来