高速铁路(客运专线)桥涵施工技术讲稿二

高速铁路(客运专线)桥涵施工技术讲稿二 第三章 高速铁路混凝土桥梁施工技术 从国外拥有高速铁路的国家可以看出，高速铁路中砼桥梁的上部结构型式可分为以下几类:简支梁、连续梁(包括连续刚构)、拱桥和斜拉桥四大类。简支梁中其截面型式又可分为箱型、T型。简支箱梁又可分为双线整孔箱梁和两个并置的单线箱梁。T型梁则采用多片梁分片架设后将横隔板和桥面联成整体，并通过施加横向预应力来增加整体刚度。 从国外高速铁路桥梁常用的结构形式可以看出，混凝土上部结构的施工方法可分为以下几种: 简支梁:整孔架设、支架上现浇、造桥机制梁。 连续梁:悬臂灌筑、悬臂拼装、支架上现浇、顶推法施工、逐孔架设法等。 拱桥:支架上现浇、拼装，转体法施工等。 斜拉桥:悬臂灌筑、悬臂拼装。 在这些施工方法中，有的属于桥位施工制作，有的则是工厂制作节段(或整孔)然后工地拼装或架设。采用哪种施工方法，需要根据桥梁的结构形式，因地制宜地加以选择，对施工中存在体系转换的超静定结构，施工单位必须按 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求施工。 客运专线的预应力混凝土桥梁的施工要求非常严格，施工的质量必须符合《验标》与《施规》要求，严格施工与科学管理并重。对施工质量、外形外观、尺寸精度、预制梁检验等提出比一般铁路桥梁更为严格的要求。通过全面贯彻，使全线桥梁的施工质量得到严格控制。对大跨径的桥梁更应该精细施工，做好施工控制工作。 高速铁路墩台施工与普通铁路桥梁基本相同，本书不作详细介绍。 第一节 概述 1(重新认识先张梁 客运专线的预应力混凝土桥梁数量大，梁体重，对工程质量与精度要求严格。普通铁路桥梁的施工方法和经验有些已经不再适用。国外高速铁路的常用跨度箱型梁的制造基本上都采用工厂集中预制，生产工艺采取先张法施工工艺、混凝土养生实行压力高温养生工艺，缩短了生产周期，减少了台位占有时间，提高了生产效率，有效降低了生产成本。先张法现场制梁具有下列优点:预应力孔道设置、孔道压浆和梁体封端工序大大减少;工序相对减少，生产周期短:由于张拉使用工具锚，大大节约了锚具成本;不需设置预应力孔道，避免了孔道摩阻所产生的应力损失，节约材料成本;不需存梁场，大大减少占地。由于预应力钢筋与混凝土之间紧密结合，先张梁的耐久性要优于后张梁。 在今后的施工中我们应顺应世界铁路桥梁的发展趋势，深入研究先张法向中、大跨度和大型桥梁方面的发展问题，包括制梁设备、生产工艺、制梁技术和质量控制体系等方面的探讨和研究。 2(简支梁制作与架设 从以前施工的方法上，简支梁多数采用预制架设的方法，架设时如梁体的重量过大，可以用分块然后结合的方法施工:肋式桥一般是在桥梁纵向分块以减轻架梁重量的;节段预制然后拼装是在桥梁横向分块的;钢,混凝土结合梁是在水平方向分块的例子。 据有关资料介绍，京沪高速铁路与秦沈客运专线的桥跨、梁型布设基本相同，箱型砼梁最大跨度为40米，T型砼梁最大跨度为32米，同跨度砼梁梁高相同，全线线路均为双线线路，不同处在于京沪线的设计时速高于秦沈线，线间距分别为5.0米和4.6米，桥面宽度分别为12.8米和12.1米，京沪线梁片重量略大于秦沈线，如40米单箱单室梁片梁重分别为948.2吨和902.0吨;32米单箱单室梁片分别为725.0吨和690.0吨;24米单箱单室梁片分别为531.8吨和501.0 吨，此外，采用T梁时，京沪线设计为5片并置。32米T梁梁重为125.87吨，秦沈线设计为4片并置，32米T梁梁重为143吨(以上重量均为架梁施工时的梁片重量)。因此，不论采用架桥机还是造桥机，基本方针都很明确，即立足秦沈、展望京沪。 鉴于高速铁路桥梁的特点，京沪高速铁路简支梁桥采用双线整孔箱梁、双线并置单箱梁及多片,梁并置三种形式。三种类型的简支梁架设、制造的方法目前有三种:满铺支架、架桥机、造桥机。 3(连续梁、连续刚构桥施工方法 可以使用的施工方法较多，比如膺架法、悬臂浇注(拼装)法、顶推法、逐孔架设法等。悬臂浇注法比较适合大跨连续梁、连续刚构桥的施工，其它的施工方法比较适合修建中等跨度的连续梁、连续刚构桥。 4(拱桥施工方法 施工方法分为有支架施工和无支架施工两类。拱圈的无支架施工有塔架法、劲性骨架法、悬臂浇注法、转体施工法等。 5(斜拉桥施工方法 施工方法多为悬臂浇注法、转体施工法等。 第二节 膺架法桥位制梁 简支梁的桥位制梁一般是在无法进行“工厂集中预制，架桥机架设”时采用的，一般是受到制梁规模和运输困难的限制。其它较大跨度桥梁根据施工方法也可以集中预制的方法，但是由于受目前的监控手段限制，多为桥位制梁的方法。在《施规》中列出的桥位制梁方法有7种，包括:膺架法、连续梁及连续刚构的悬臂浇筑、移动支架悬臂拼装、连续梁顶推、先简支后连续箱梁施工、移动模架造桥机制梁、移动支架造桥机制架梁，这些施工方法在施工普通的铁路桥梁和公路及城市桥梁中都是主要的施工方法，用到客运专线上后，应该根据客运专线桥梁要求制梁精度高的要求严格施工。 膺架法是一种比较简单可靠的施工方法，一般适用于地基条件较好，跨越旱地或浅水河流且桥墩高度较低的简支梁、连续梁、连续刚构梁。应该特别注意以下几个方面: ?膺架应该选用钢结构，其承载力和稳定性必须进行检算。 膺架设计检算应考虑以下荷载:梁体、模板、膺架的重量;施工荷载;风荷载;冬季施工还应考虑雪荷载和保温养护设施荷载;水中施工还应考虑流水侧压力。 膺架杆件应力安全系数应大于1.3，稳定性安全系数应大于1.5。 ?线型要求。 膺架法施工应根据检算的变形量，预留适当的沉落量和施工预拱度，确保梁体线型符合设计要求。膺架宜采用等载预压消除部分变形，观测沉落量。地基沉降、膺架杆件间的接缝等不可恢复的变形都可以经过预压消除，弹性变形可以观测到。尽量减少混凝土的徐变变形，如果混凝土收缩及温度变化影响梁体(如曲线梁)或拱圈混凝土的变形时，需要计算这种影响。 ?简支梁采用膺架法施工时，可根据地形条件，选择原位浇筑、高位浇筑或旁位浇筑。当选用高位或旁位浇筑的膺架，应根据梁体在张拉及落梁过程中，膺架承受荷载的不同，分别对膺架结构进行检算。 ?悬臂梁和连续梁采用膺架法施工时，由于桥墩为刚性支点，桥跨下的支架为弹性支撑，在浇注时支架会产生不均匀的沉降，因此浇注混凝土时应该从跨中向两端桥墩台进行。同时其相邻跨也从跨中向两端墩台进行，在桥墩处设置接缝，待支架沉降稳定后，再浇注墩顶处梁的接缝混凝土。梁段间的接缝一般宽0.8,10m，两端用模板间隔，并留出分布加强钢筋通过的孔洞。 ?梁底模及膺架卸载顺序，严格按照从梁体挠度最大处膺架节点开始，逐步卸落相邻节点，当达到一定卸落量后，膺架方可脱落梁体。 37 第三节 悬臂施工法 一、概述 悬臂施工是在已建桥墩顶部，沿桥梁跨径方向，对称逐段施工的方法，所以也称为分段施工法。每延伸一段，待混凝土达到强度后施加预应力与已成部分形成整体。悬臂对称施工根据施工方法的不同可分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂浇筑是在桥墩两侧利用挂篮，对称浇筑混凝土，待混凝土达到张拉强度后张拉预应力筋，而后移动挂篮继续下一段的悬臂浇筑。悬臂拼装是利用吊机将预制块在桥墩两侧对称吊装，张拉预应力筋后使悬臂不断接长。 对预应力混凝土连续梁桥来讲，悬臂施工时墩和梁铰接，不能承受施工荷载产生的不平衡弯矩，因此，施工过程中墩和梁应临时固结，以承受施工荷载产生的不对称负弯矩，待悬臂施工至少一端合拢后恢复原状态。 悬臂施工时，结构呈T形刚架，待合拢后形成连续梁，因此采用悬臂施工时，在施工过程中存在体系转换。预应力混凝土连续梁采用这种方法时，应考虑由于体系转换及其它因素引起的结构次内力及施工过程的应力状态，及时调整预应力以适应这一转换，同时，为使结构施工受力与运营状态的受力相吻合，悬臂施工的连续梁桥常选用变截面。 悬臂施工法最大的优点是施工不受季节、河道水位的影响，不影响桥下通航，不需大量的支架和临时设备，因此这种施工方法在国内外都得到了广泛的应用。悬臂施工方法是大跨连续梁桥主要施工方法，其中悬臂浇筑法更具有竞争实力。 (一)悬臂拼装法 悬臂拼装法利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位，然后采用环氧树脂胶及钢丝束预施应力连接成整体。采用逐段拼装，一个节段张拉锚固后，再拼装下一节段。悬臂拼装的分段，主要决定于悬拼吊机的起重能力，一般节段长2,5m。节段过长则自重大，需要悬拼吊机起重能力大，节段过短则拼装接缝多，工期也延长。一般在悬臂根部，因截面积较大，节段长度采用较短，以后向端部逐渐增长。 (二)悬臂浇筑法 悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土达到要求强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段的施工。悬臂浇筑每个节段长度一般2,5m，节段过长，将增加混凝土自重及挂篮结构重力，而且要增加平衡重及挂篮后锚设施;节段过短，影响施工进度。所以施工时应根据设备情况及工期，选择合适的节段长度。 (三)悬臂浇筑法与悬臂拼装法的比较 1(施工进度方面 利用挂篮进行悬臂浇筑时，混凝土中加入早强剂，每个节段施工周期通常5,7天。 悬臂拼装施工时，预制节段可以在进行桥梁下部结构的同时进行，拼装时仅占用吊装定位、环氧胶粘贴和穿束张拉等工序。一个节段拼装时间仅1,1.5天。 所以从施工进度方面比较，悬臂拼装速度比悬臂浇筑要快得多，悬臂拼装适合于快速施工。 2(结构整体性方面 采用悬臂浇筑法施工时，因梁体钢筋采用焊接相连，已建梁体表面混凝土凿毛等处理，结构整体性较好。 悬臂拼装法施工时，块件在预制场预制，块件本身质量较易保证，但组拼时采用环氧树脂胶粘接，预应力束在预留孔道中穿束张拉连接，比起悬臂浇筑法来说，结构整体性要差一 38 些。 3(施工变形控制 悬臂浇筑法施工时，施工变形易控制，可采用计算机程序控制，逐段进行底模标高的调整。上采用悬臂浇筑法施工，中间合拢误差可以达到很高的控制精度。 悬臂拼装法施工时，施工变形控制难度较大，需从施工中摸索控制办法，以达到合拢精度要求。 4(施工适应性 悬臂浇筑施工时，遇冬季寒冷气候施工，混凝土蒸汽养护难度较大，所以受地域季节条件影响，但不受桥下地形、水文或建筑物影响。 悬臂拼装施工时，由于节段块件在预制场琐制，养生条件较好，拼装时采用环氧树脂胶接缝，也有在零下15?施工成功的实例。如采用干接缝则不受低温影响。但悬臂拼装时，一般从桥下运输节段，再由悬拼吊机吊起就位，所以对桥下地形及水文等情况有一定要求。 5(起重能力要求 悬臂浇筑法施工时，悬浇起重能力要求不高，仅起吊钢筋骨架及混凝土。 悬臂拼装法施工时，需起吊节段块件，所以要求悬拼吊机起吊能力较大。悬拼吊机一般采用贝雷桁架或万能杆件拼装。 从上面几点分析，可以看出悬臂浇筑法具有结构整体性好，可以不受桥下地形条件限制，优越性较明显，所以大部分大跨径预应力混凝土桥梁采用悬臂浇筑法施工。 下面介绍以上两种施工方法的特点。 二、悬臂浇筑 1. 用挂篮悬臂浇筑施工 用挂篮悬臂浇筑施工又称为迪维达克施工法，这种施工方法一般将梁每2,5m分成一个节段，以挂篮为施工机具进行悬臂对称施工。挂篮的结构型式很多，图3,1给出了挂篮的一般构造，它由底模架1、悬吊系统2、3、4、承重结构5、行走系统6、平衡重7及锚固系统8、工作平台9等部分组成，承重梁是挂篮的主要受力构件，可以由型钢或制式器材焊接组拼而成，它承受施工设备和新浇节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁身上。 挂篮的行走系统可用轨道或聚四氟乙烯滑板，牵引动力一般用电动卷扬机，它包括前牵引装置和尾索保护装置。 为保证浇筑混凝土时挂蓝有足够倾覆稳定性，往往在挂篮的尾部设置后锚固，一般通过预理在梁肋内的竖向预应力筋实现，当后锚能力不够时，也可采用尾部压重等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 图3,1 挂篮结构简图 39 挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量，由工作平台提供张拉、灌浆的场地，调整标高。因此挂篮不仅要求有足够的强度保证，还要有足够的刚度及稳定性，自重轻，便于装拆，移动灵活，便于调整标高等。 2. 挂篮种类 挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备，它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。挂篮的结构型式很多，变化发展也很快。按结构形式分挂篮有:型钢式、桁架式、斜拉式、牵索式和混合式等。按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有:压重式、锚固式和半压重半锚固式等;按其走行方式的不同又可分为滚动式、滑动式和组合式等。不同的桥跨、桥型可选用不同型式的挂篮。 挂篮通常都有以下几部分组成:承重梁、悬吊模板、锚固装置、走行系统和工作平台。承重梁(上部悬臂吊架)是挂篮的主要受力构件，它支承于已灌筑梁段的顶面。如果用钢板梁、工字钢做承重梁，则就是型钢式挂篮。型钢式挂篮用钢量大、笨重，现已较少采用。若用万能杆件或其它杆件组成构架式或弓弦式挂篮，则为桁架式挂篮(图3,2)。将型钢或桁架与斜拉杆(带)、预应力筋(束)结合起来，又可组成各种式样的斜拉式(图3,3)或混合式挂篮。在斜拉桥的施工中，利用斜拉主索牵挂挂篮的又称为牵索式挂篮，这种挂篮的承重梁不再支承在已灌梁段顶面，而是悬挂在已成梁段的下面，这是其最大的特点。 承重梁承受施工设备和新灌筑节段混凝土的全部重量，并通过支点和锚固装置传到已施 图3,2 桁架式挂篮 工完毕的梁体上。挂篮的下部为工作平台，用于架设模板、安装钢筋和张拉预应力束等工作。当一个节段全部施工完毕后，挂篮可通过走行系统向前移动。走行系统可为轨道轮或聚四氟乙烯滑板装置，由电动卷扬机牵引。图3,2为用万能杆件组拼成的挂篮，吊架长20m，高2m，在后端节点处设有后锚杆及平衡重，中间下弦节点设有走行轮，这种装置用橇棍即可移动，且走行平稳，方向和速度都易控制。模板和梁段混凝土重量则通过底模平台、后吊杆及前吊杆再通过吊架，分别传到己成梁段上。这套挂篮设备的缺点是笨重、用钢量大、安装费时，但利用万能杆件是其特点之一，且刚度较大。 挂篮的重量系数(挂篮自重,承重量)，是衡量挂篮技术的主要指标之一，重量系数大，不仅要多用钢材，增加施工难度，而且还直接影响到桥梁截面的设计。桁架式挂篮的重量系数往往达到甚至超过1.0，很不经济。 40 图3,3 斜拉式挂篮 图3,3是斜拉式挂篮，由型钢加工而成，具有加工简单，组装方便等优点，外模架支承在底模上，可和挂篮一起移动。内模是采用大面积悬吊式钢模和组合钢模结合式结构，走行时在箱梁底板上铺设有轨滑道，用小平车拖拉前进。挂篮通过由槽钢组成的轨道和走行装置移动，走行时无需压重，而且主梁、底模及外模能同步走行，这种形式的挂篮，门架拉杆可采用斜拉钢束。斜拉式挂篮的重量系数为0.3,0.5左右。 图3,4 弓弦式挂篮 图3,4为弓弦式挂篮，由弓弦桁架、前吊杆、后锚杆、提升系统、走行系统和模板等组成。挂篮桁架设计成弓弦式桁架，弧杆(上弦)全为拉杆，腹杆全为压杆。桁架共三片，分设于箱梁肋板位置，弓桁下弦杆由二根槽钢组拼成][形断面，与弧杆铰接。弦杆前、后端设有由槽钢组成的空腹工字型承载横梁和后锚梁，以支承挂蓝吊杆和后锚杆。为消除桁架拼装时产生的非弹性变形，对桁架施加了预应力，使弦杆上翅，同时也改善了桁架的受力状况。 该挂篮的前吊杆为12φ25mm的IV级精轧螺纹钢筋，用螺栓连接于桁架前横梁与底模前横梁上，吊杆的作用是将混凝土及模板重量传到桁架上。 后锚杆为10φ25mm的IV级精轧螺纹钢。底模后横梁预留有为调升标高而安装的千斤顶，可通过对后锚杆施以100,15OkN的预拉力，使摸板产生预压弹性变形，承受混凝土重量后不漏浆。 模板的外模用槽钢及角钢作骨架，采用40mm厚的木质板，外帖2.5mm喷塑钢板，用 41 平头螺栓与骨架连接，接缝处用环氧树脂补平。 底模以][字型空腹梁为前后梁，并与前吊杆、后锚栓连接，由槽钢组成的纵梁通过吊杆与前后主梁连接。 走行系统分为桁架走行系统，底模、外模走行系统和内模走行系统三部分。在三片弓弦桁架下面的箱梁顶面上铺设两根钢轨，钢轨与桁架之间设一船形传力支点，用导链或50kN卷扬机牵引桁架滑行到位。弓弦挂篮是一种结构合理的轻型挂篮，其重量系数在0.4以下。 图3,5是我国最新研制成功的适用于斜拉桥施工的牵索式挂篮，已在松花江大桥和武汉长江二桥等成功地得到应用。 图3,5 牵挂式挂篮 牵索式挂篮主要由主桁承重系统、模板系统、牵索系统、锚固系统、调高系统及走行系统共六部分组成。牵索式挂篮的主要特点是:挂篮为上承式结构，底模直接连在承重梁上，增强了挂篮的刚度，扩大了桥梁施工空间，施工荷载大部分由斜拉主索直接传至主塔，混凝土主梁受力小，减少了主梁配筋，降低了工程造价，斜拉桥主梁的一个索距长度可作为一节一次灌筑，加大了施工节段的长度，从而可缩短工期。挂篮承载能力大，自重小，重量系数约为0.3左右。 牵索式挂篮与其它形式挂篮最大的不同之处是增加了牵索系统。牵索系统的主要作用是将挂篮前端的垂直荷载直接传到斜拉桥的主塔上，以减少挂篮作用在主梁上的垂直荷载，牵索系统必须妥善解决受力过程中的体系转换，即施工时缆索锚固在挂篮上，施工完成后缆索锚固在斜拉桥的主梁上。武汉长江二桥利用了桥梁每侧有二根主缆索这一特点，施工时将其中的一根缆索牵挂挂篮，施工完成后二根缆索共同承受主梁荷载的办法来实现受力体系的转换。松花江大桥因桥梁每侧只有一根主缆，它的牵索系统由异形接头、牵引杆、吊耳、扁担架、元宝梁及千斤顶等组成。异形接头一端与缆索冷铸锚联接，另一端与牵引杆连接，根据不同阶段的受力需要实现受力体系的转换。 菱形桁架式挂篮作为悬臂浇筑的主要设备由主桁架、前上横梁、前、后吊装置、底模架、内外侧模板和走行及锚固装置等组成，如图3-6所示。 42 图3,6 菱形桁架式挂篮 例如图3-6所示的挂兰主桁由两片桁架及连接系和门架组成。两片桁架均使用2[40栓接成菱形，由连接系和门架将之联成整体，组成该挂篮主要受力结构。前上横梁由2[40a工字钢组焊而成，连接于主桁前端的节点处，将两片主桁连成整体。前、后钢吊带均由150mmX32mm的16Mn钢板用销子连接而成，设置间距为l00mm的调节孔，用LQ30千斤顶及钢扁担和垫梁调节所需长度。底模架由六根纵梁和前后横梁组成，纵梁为桁架式结构，桁高1(2m，桁架长5(43m;前后横梁由2[40组焊而成。箱梁外侧模板采用5mm钢板和钢框组焊而成。两外侧模各支承在两个走行梁上，走行梁通过吊杆悬吊在前上横梁和巳浇注好的箱梁翼板上。走行梁用2[30a组焊而成。内模由内模桁架、竖带、纵带及组合钢模板组成，内模桁架吊在两根内模走行梁上，走行梁吊在前上横梁和已浇梁段的顶板上，内模脱模后可沿走行梁前行。走行梁亦是采用2[30a组焊而成。 走行系统由轨道、钢(木)枕、前后支座、手动葫芦等组成。轨道与竖向预应力筋锚定。挂篮设前后支座各两个，前支座支承在轨道顶面，下垫聚四氟乙烯滑板，可沿轨道滑行。后支座以反扣轮的形式沿轨道下缘滑动，不需要加设平衡重。挂兰前移时，使用手动葫芦牵引前支座，带动整个挂兰向前移动。 挂兰在灌注混凝土时，后端利用12根直径32精轧螺纹粗钢筋锚固在已成梁段上，轨道锚固在已成梁段的竖向预应力钢筋上，利用千斤顶将后支座钩板脱离轨道，然后锚固。 菱形挂兰自重轻，挂兰重与混凝土块重的比值可到0.3;菱形挂兰受力明确，结构简洁，因设计吊点均位于梁面以上空中，给施工人员提供操作空间大，方便施工。 3. 挂篮设计 挂篮是悬臂施工方法中的专用装备，它除了要承受梁段自重和施工荷载外，还要求自重轻、变形小、稳定性好，装、拆、移动灵活和施工速度快等。因此，选择何种形式的挂篮就显得十分重要，外形简单、受力明确、重量轻常是选择的依据。 挂篮的设计首先要决定箱梁的分段长度。节段大、分段少，施工速度快，但每次浇筑混凝土数量多，要求挂篮的承载力大，节段短，则一切相反。因此要权衡利弊综合考虑。我国一般采用节段长度为2,5m，最长达8m。 挂篮的横断面布置，取决于桥梁的宽度和箱梁的横断面形式，当梁宽在10m以内时， 43 全断面用一个挂篮即可，当梁宽在15m以上而横断面又为双箱梁时，用两个挂篮分别浇筑两个单箱可能较为灵活。挂篮设计荷载有:模板重量;震捣器重量及振捣力(约为震捣器自重的4倍)，施工人员、千斤顶及油泵重量;最大节段混凝土重量、挂篮自重及平衡重等。 挂篮一般按钢结构计算方法计算，因它为可移动支架且属高空作业，在设计上要有足够的安全度，抗倾覆安全系数不宜小于2。 挂篮计算内容应包括挂篮各杆件及锚杆的内力计算和截面设计、挂篮的变形和倾覆稳定计算。计算应按两个挂篮连成一体时、空载走行时、灌筑梁段时等几种情况分别进行。 图3,7a为两挂篮连成一体时的计算图式，图中,为拟灌筑梁段重量，P、P、P为挂123篮自重及施工设备等的重量，由此可求得,、,、,、,及各杆件的内力。 ,上下 图3,7 挂篮计算图式 (a)一体时 (b)空载走行时 图3,7b为挂篮空载走行时，绕,点作倾覆稳定计算图式，要求抗倾覆稳定系数不小于2.0，并由此确定所需要的平衡重量,。 图3,8为灌筑梁段时，后锚及纵梁后端已锚固在已成梁段上，挂篮的计算荷载应包括梁段重、机具设备、施工人员等全部重量，依此确定锚杆及挂篮各杆件的内力。 挂篮的变形主要计算挂篮在最大荷载作用下挂篮前端的挠度值(包括弹性与非弹性变形)，挂篮设计时应预留下沉量，以抵消可能有的挠度值。挂篮吊架在灌筑梁段中所产生变形的调整，可采用调整前吊杆高度的(吊杆两侧设干斤顶起顶)办法，也可采用预压重调整办法(随梁段混凝土灌筑释放压重)，也可通过装在后锚梁处的千斤顶起顶，使挂篮前端上抬等，以免新老混凝土的连接处产生裂缝。 高速铁路对挂篮的要求比较严格，挂篮的设计除应符合强度、刚度及稳定性要求外，尚应满足下列要求: ?悬臂吊架应有向前走行(滑移)设备。 ?施工挂篮行走时，其抗倾覆稳定系数不小于 2。 ?挂篮总重量的变化，不应超过设计重量的 10,。 ?浇筑悬臂梁段时，可将后端临时锚固在已浇 筑的梁段上。 ?支承平台后端横梁，可锚固于已浇筑梁段底 板上。 ?挂篮吊架在浇筑梁段中所产生变形的调整，图3,8 挂篮灌筑梁段时计算图式 44 可采用调整前吊杆高度办法，也可采用预压配重调整办法。 4. 0#块施工托架及墩顶临时锚固措施 悬臂施工时，其在桥墩正上方的的一个节段(即墩顶梁块)，习称0,块，其钢筋构造复杂，力筋管道也较多，施工较困难;0,块又是安装挂篮的基地，一般和其左右相邻的两 ′′节段(l,和1,块)同时浇筑以扩大地盘，1,与1,与0,块同时施工时须设托架;0,块也是传递接点弯矩(悬臂两端不平衡力矩)至桥墩的区域，应与桥墩刚接。对于刚架桥因其梁和墩都是刚接，不需作任何处理，对于连续梁或其他梁墩分离的桥型则需将梁和墩临时刚接。 (1)0,块施工托架 悬臂施工法中桥墩顶部的梁体块 件因混凝土体积大，一般都要就地灌 筑，同时为了拼装挂篮，往往对悬臂根 部节段也与墩上0号块一同就地灌筑， 为支撑这部分重量，就需要在桥墩两侧 搭设临时支承托架。当桥墩较低时，支 架可支承在桥墩承台或地基上(图3,图3,9 0,块支架 9)，桥墩较高时，则可利用桥墩锚设托 架(图3,10)。 托架的作用一是保证墩上两侧悬臂的平衡，二是作为灌筑墩顶梁段的支承平台。在计算 图3,10 0,块托架 托架时必须考虑对悬臂产生不平衡力矩的因素。 ?作用在梁体和挂篮上的顺桥向风力，风压按8MPa计算; ?灌筑时两端悬臂上的不平衡震动力，可按每台附着式震动器9kN计; 3?两悬臂端灌筑混凝土的数量差异，一般可按1,2m考虑; ?走行在两端悬臂上的吊篮相互不等距离所引起的作用力，不与?、?两项组合。 45 除考虑以上力外，采用托架浇筑梁段时要考虑由于托架弹性、杆件连接缝隙、地基沉降、模板变形等因素，防止灌筑梁段时因托架下沉而混凝土出现裂缝。为此应提高托架的刚度、拧紧各节点螺栓减小托架上部结构变形、对托架进行预压、梁段采取分段灌筑预留变形缝等措施，或托架预先挂水箱边灌筑混凝土边放水。 (2)支座临时锁定 当桥墩与梁的联接形式是绞接支座时，支座不能承受施工中产生的不平衡力矩。故需要采用临时措施以保证悬臂的平衡，一般采用以下三种方法:第一种方法是将梁与墩用预应力筋临时固结，拼装完毕后切断。第二种方法是梁段与桥墩两侧的托架联结固定。第三种方法是在桥墩的一侧或两侧设置临时支墩。 图3,11所示为在悬臂托架上梁支座两侧各安放两个千斤顶，用以平衡施工产生的不平衡力矩。图示每千斤顶的最大支承力为52.5t，施工采用200t千斤顶。顶上装油压表，用以测定施工中两不平衡情况。 图3,11 用千斤顶临时锁定支座 用在墩顶边沿设临时钢筋混凝土支墩锁定桥梁的情况见图3,12。临时支座一般用400号混凝土。为便于拆除，临时支座上下用硫磺 砂浆或油毡纸等作隔离层。拆除时用喷灯烧化 硫磺砂浆。也可用静态爆破等其他方法。 5. 混凝土的灌筑 采用挂篮悬臂法灌筑混凝土时，挂篮组拼 后，应作载重试验，以测定挂篮前端各部件的 变形量，同时消除其永久变形。施工时应对每 图3,12 用砼墩临时锁定支座 一梁段前端分别在灌筑前后和张拉前后按设 计提供的挠度值进行测定，以控制设计预拱 度，同时应进行桥梁中轴线的测定(中线偏差不得大于5mm)，混凝土的配合比、灌筑顺序及震捣方法，应严格按施工工艺操作，梁段灌筑应自悬臂端向后分层铺灌震捣。挂篮在梁段灌筑时的弹性变形，应分次进行调整，每次调整值为4,6mm并不得超过实际下挠量。 在合拢段施工过程中，由于昼夜温差影响，现浇混凝土的早期收缩、水化热影响，已完 46 成梁段混凝土的收缩、徐变影响，结构体系的转换及施工荷载等因素影响，因此，需采取必要措施，以保证合拢段的质量: 1(合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用1(5,2(0m。 2(合拢温度选择。一般宜在低温合拢，遇夏季应在晚上合拢，并用草袋等覆盖，并加强接头混凝土养护，使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态。 3(合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入减水剂、早强剂，以便及早达到设计要求强度，及时张拉预应力束筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。 4(合拢段采用临时锁定措施，采用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上下部作支撑，然后张拉部分预应力束筋，待合拢段混凝土达到要求强度后，张拉其余预应力束筋，最后再拆除临时锁定装置。 为方便施工，也可将劲性骨架作预应力束筋的预留管道打人合拢混凝土内，将劲性钢管安装在截面顶板和底板管道位置，钢管长度可用螺纹套管调节，两端支承在梁段混凝土端面上，并在部分管道内张拉预应力筋，待合拢段混凝土达强度要求后，再张拉其余预应力束筋。也可在合拢段配置加强钢筋或劲性管架。 5(为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态，在浇筑之前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配重(或称压重)，加配重要依桥轴线对称加载，按浇筑重量分级卸载。如采用多跨一次合拢的 施工方案 围墙砌筑施工方案免费下载道路清表施工方案下载双排脚手架施工方案脚手架专项施工方案专项施工方案脚手架 ，也应先在边跨合拢，同时需经大量计算，进行工艺设计和设备系统的优化组合。 悬臂灌筑施工的周期一般为6,10d，依节段混凝土的数量和结构复杂程度而定。在悬臂施工中如何提高混凝土的早期强度，对缩短施工周期关系极大，一般可采用由快凝水泥配制的强度为C30,C60的混凝土，在自然条件下灌筑30,36h后，混凝土强度可达到设计强度的70,左右。 悬臂施工法的主要缺点是梁体不能与墩台平衡施工，梁段砼的加载龄期短，对砼收缩、徐变影响较大。 6. 悬臂施工的桥面标高控制 悬臂浇筑施工控制是桥梁施工中的一个难点，控制不好，两端悬臂浇注至合拢时，梁底高程误差会大大超出允许范围(公路桥梁挠度允许误差为20mm，轴线允许偏位10mm)，既对结构受力不利，且因梁底曲线产生转折点而影响美观，形成永久性缺陷。国内一些单位对悬臂施工采用计算机程序逐段控制已在大跨径桥梁施工中应用并取得令人满意的结果，达到国际水平。 悬臂浇筑大跨径桥梁施工过程中，由于有许多因素的影响，施工中的实际结构状态将偏离预定的目标，这种偏差严重的将影响结构的使用。为了使悬臂浇筑状态尽可能达到预定的目标，必须在施工过程中逐段进行跟踪控制和调整。采用计算机程序控制，可提高控制速度和精度。 应用计算机程序进行跟踪控制的步骤为: 1(将施工中实际结构状态信息如量测的标高、钢束张拉力、温度变化、截面应力，以及设计参数的实测值，如混凝土、钢材的容重和弹性模量，构件几何尺寸，施工荷载，混凝土的徐变系数等输入计算机程序。 2(通过对各种量测信息的综合处理，得到结构的误差。 3(对成果进行判断，决定是否要采取有效措施来纠正已偏离目标的结构状态。纠正措施 47 可采用调整浇筑梁段的标高，改变预应力束的张拉次序，改变张拉力等办法。 通过上述每个节段反复循环的跟踪控制调整办法，使结构与预定目标始终控制在很小误差范围内，最后合拢时，可达到理想目标。 悬臂梁段在浇筑前后和预应力张拉前后应按设计要求进行严格的梁体线型控制，控制 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 应符合《暂规》的规定:桥梁轴线偏位:?10mm;桥梁顶面高程:?10mm。 7. 悬臂灌筑法施工实例:泰和赣江特大桥主桥箱型连续梁悬臂灌筑法施工 (1)概况 泰和赣江特大桥全长1900.2m，该桥的主桥为一联6孔预应力混凝土连续箱梁，6孔预应力混凝土连续箱梁全长417.2m(京台至,,墩)，其跨度为48,，4,80,，48,，梁为单箱单室，截面底宽5.2,，顶板宽10.0,，端支点及跨中处梁高3.5,，中支点处梁高6.3,，设横隔板11处。采用三向预应力体系:纵向、横向预应力筋用钢绞线，竖向预应力筋用?级φ25精轧螺纹钢筋。预应力筋管道均用波纹管成孔。纵向用,,锚具，横向用,,(扁锚是铁路桥施工首次采用)，竖向用轧丝锚具。 全梁分113节梁段施工，一般梁段长4m和3m，,,段长6m，直线段(仅在全梁两头)长7.6,，合拢段长2m。 连续箱梁施工采用先,构后连续的方案，即先按,构悬臂灌筑，最后合拢成为连续梁。 (2)悬灌法施工 ?安装永久支座 永久支座采用TPZ-1型盆式橡胶支座，每一支点设两2个，中支点用25000kN级，端支点用6000kN级。3,墩用固定支座，其余各墩均为活动支座。各支点的2个活动支座中，一为纵向型设于上游侧，一为多向型设于下游侧。 安装支座前，在支承垫石上准确定出固定锚栓位置，精确找平垫石顶面标高，误差不大于2mm，用环氧树脂砂浆固定锚栓，然后吊装支座，上紧螺栓，锁定上、下摆。 为了承受悬臂施工中,构梁重量及不平衡弯矩，在支承垫石两侧对称设置,个临时支座，其长为85.0cm，宽80.0cm，高89.4cm，用C38级普通混凝土和硫磺混凝土分,层间隔灌筑，其中硫磺混凝土(埋设电阻丝),层，普通混凝土,层。此外，还在支座顺桥向外侧各设置一排16根长3.5m的φ32螺纹钢筋，上下端分别锚固于墩台横帽和梁体内。 ?架设膺架 施工方案确定,,、,,梁段均在墩顶和两侧膺架上立模一次灌筑成型。为此，在桥墩两侧承台上搭设膺架，方法是:用六五式军用墩器材组成军用墩并与墩身预埋件联结牢靠，军用墩顶设,层由45号工字钢组成的分配梁，上层分配梁的一端直接支承在墩顶。 ?,,梁段施工 ′,,梁段长,,，,,、,,梁段各长,,，这,节梁段在膺架上一次灌筑成型。施 ′′工程序:安设,,、,,、,,梁段底模板?吊装,,、,,、,,梁段外侧板和钢筋(钢筋中已安装好竖向预应力筋和管道)?安设内模板?绑扎顶板钢筋?安装纵、横向预应力管 48 道?搭设混凝土施工平台?灌筑混凝土?拆模?穿钢绞线束?张拉压浆。混凝土灌筑量为 ,234,。 这三节梁段均为三向预应力，管道纵、横、竖交错，构造钢筋分布密集，梁截面尺寸变化大，施工中须谨慎对待。,,梁段外侧模加工成整体块的形式，并在其外侧附设桁架，以承受翼缘施工荷载，并能使外模稳定地立于膺架平台上，内模则采用钢模拼装;1#、1’#梁段内、外侧模可以利用,,,10,梁段施工的内、外侧模，其中模架支承在特制的“板凳”上。混凝土捣固采用附着式震捣器，将其安装在外模上。 ′′?,,,10,、,,,10,梁段施工 这几节梁段长度分,,、,,两种，高度由5.614m过渡到3.500m，混凝土量最大的一 3节为47.6m。这几段均采用菱形挂篮施工，挂篮悬挂在已经张拉锚固并与墩身连成整体形 ′成,构的梁段上。将挂篮对称地安装在,,、,,梁段位置上，在挂篮上完成这两节梁段 ′的立模直至张拉预应力的压浆等全部作业，然后将挂篮整体滑移到,,、,,梁段位置进 ′行作业，如此一节一节地做下去，直至完成10,、10,梁段。每节梁段的施工周期平均,,,天。 ?直线梁段施工 在连续梁的两端头(京台和,,墩)各有一节直线梁段，梁高33.5m，长7.6m，灌筑 3混凝土89.5m，均在膺架上一次灌成型。施工程序是:搭设膺架?搭设模板支立平台?支立模板?绑扎钢筋?安装预应力管道?搭设混凝土支立平台?灌筑混凝土?养生?拆模。 京端直线段支架立于基岩顶面，系用,个混凝土立柱，其上设纵横分配梁;,,墩直线段支架用军用墩杆件搭设，共设12根立柱。上设纵横分配梁。外侧模用,,梁段外模改装而成，也是整体大块形式，重约,,，两直线段共用一套。底模用木模。内模为组合钢模，在地面上拼装好整体吊装就位。 ?合拢梁段施工 这是连续梁施工的最后阶段。整个连续梁共,节合拢梁段，从两端向中间分三段施工，第一步施工,、,合拢段，第二步施工,、,合拢段，第三步施工,、,合拢段。每,节合拢段完成立模、灌筑混凝土、拆除相应桥墩上的临时支座、张拉预应力束、压浆这一系列作业后，再进行另,节合拢段施工。 图3,13 合拢段施工步骤 ,合拢利用挂篮模板在膺架上施工，,合拢段利用挂篮模板，底模一端支在直线梁段的膺架上，另一端悬吊在相邻的,,,梁段箱梁底板上，内外模用滑移梁悬吊在顶板上;,合 49 拢段用,,,构京侧挂篮 、,合拢段用,,,构九龙侧挂篮安装模板;,、,合拢段用,,,构两端的挂篮安装板。 合拢段都使用微膨胀混凝土，膨胀剂掺量通过试验确定。除,、,两合拢段外，其余各合拢段在灌筑混凝土过程中均须加平衡重。平衡重采用水箱加压法，在灌筑混凝土的同时向水箱内注水。 各合拢段预应力束张拉的顺序是:先顶板后底板，先短束后长束;每次对称地张拉,束，顶板、底板交错进行，直到全部张拉完成;每一合拢段张拉完成后再压浆。 ?梁的体系转换 ,,,,,墩上的,,,10,梁段施工完毕后，梁体通过临时支座与墩固结在一起形成,个,型刚构体系，合拢段施工完毕后，全桥则转换成五次超静定结构。转换是在合拢段纵向连续预应力束张拉、压浆完成后实现的，这时临时支座的反力转移具体的转换顺序是:,、,合拢段完成，将,,、,,墩永久支座锁定、临时支座拆除后，两边跨各形成静定结构;,、,合拢完成，解除,,、,,墩永久支座的锁定，拆除,,、,,临时支座，锁定,,、,,墩永久支座、张拉钢束、压浆结束后，一跨和二跨及五跨和六跨分别由两个静定结构转为两个超静定结构;,、,合拢段完成，解除,,、,,墩永久支座的锁定，拆除,,墩临时支座，钢束张拉、压浆完毕后，全梁即形成一个五次超静定结构。 (,)施工线型控制 箱梁合拢时要求两悬臂端高程误差小于,;,，施工前编制了“预应力箱形连续梁悬臂灌筑施工技术”软件程序，对照施工现场的测试数据，由计算机计算出挠度增量(将以后的变化量反向做抛高)，研究分析并确定立模标高。由于该桥各梁段始终在电子计算机监控下施工，因此，保证了各梁段和合拢段施工的顺利进行。 三、悬臂拼装 悬臂拼装法施工是在工厂或桥位附近将梁体沿轴线划分成适当长度的块件进行预制，然后运至架设地点，用活动吊机等起吊后向墩柱两侧对称均衡地拼装就位，张拉预应力筋。重复这些工序直至拼装完全部块件为止。 悬臂拼装法与悬臂灌筑法相比较，有如下特点: (1)节段预制可与墩台施工同步进行，拼装时仅有节段吊装、穿束张拉等工序，一个节段施工1,1.5d，较悬臂灌筑法要快得多; (2)拼装块件在专门场地制造，质量易于保证，受气候影响小;节段提前预制，可减少混凝土收缩、徐变的影响; (3)可不需要挂篮等设备，但要有起重能力大的吊机(一般在40,60t以上); (4)非预应力钢筋的连续性不如悬臂灌筑法好处理，施工变形也不如悬臂灌筑法容易控制; (5)需有较大的预制场地和运输道路条件。 悬臂拼装法的施工分为:梁段预制、存储、运输、起吊，拼装、施加预应力以及合龙段的施工等。 50 1. 节段预制 悬臂拼装施工法要求构件各节段尺寸准确、外表光洁、钢束管道或主筋位置正确，接缝处理方便，钢束管道压浆及非粘结钢筋的防锈可靠。 预制节段的长度取决于运输和吊装设备的能力。从桥跨结构和安装设备考虑，块件长度以2,6m、重量以30,60t为宜。节段预制方法视节段间的接缝形式而定，当采用宽接缝时，结构的中线、水平和曲率均可在接缝处调整。拼装质量主要取决于安装工作的准确性，与节段本身制造的准确度关系较少。因此节段可以分开单独灌筑。但仍须保证外形尺寸及钢筋(或管道)位置准确。 如采用密接接缝，则相邻两端必须平整且角度符合设计要求。为了保证施工拼装质量，节段预制应采用密接灌筑法(或称间隔灌筑法)，此法是将每个台座上的奇数或偶数块件先后分两批灌筑，在前一批梁块端面涂隔离剂(如石灰水)作为下一批灌筑梁块的端模，预制好的块件在接缝处应作出对准标志，以便拼装时控制块件位置，保证接缝密贴，外形准确。 预制块件的具体施工方法可分为长线法和短线法两种。 (1)长线法预制 长线法是将一跨梁(或一个悬臂)按桥梁底缘曲线制成固定的长台座(或称预制床)， 图3,14 长线法预制 在台座上安装底模进行节段密接预制。形成梁底缘的台座有多种方法，它可以堆筑土胎，经加固夯实后铺砂石层并在其上做混凝土底板，也可用石块砌成所需的梁底缘形状，地质较差的预制场可采用桩排架形成梁底曲线。图3一14。 长线法预制需要较大的预制场地，底模的长度至少需有桥梁跨长的一半，并要求操作设备可在预制场地上移动。因此，长线法适宜在有固定梁底缘形状的多跨桥上来用，以提高设备的使用效率。 (2)短线法预制 51 短线法是将待灌梁段 贴住已灌好的相邻混凝土 块件的端头灌筑，灌好后将 其邻块运走，而将新灌筑的 节段移到原邻块的位置上， 在原位上又灌筑另一节段 混凝土。短线法通常在可调 整外部及内部模板的台车 上与端模架来完成(图3一 15)。 短线预制法适合在工 厂进行节段预制，设备可周 转使用，每条生产线平均5d 可生产4块，但节段的尺寸 和相对位置的调整比较复 杂。 图3,15 短线法预制 2. 悬臂拼装方法 预制块件的悬臂拼装可根据现场布置和设备条件采用不同的方法。移动支架前移到位，墩上的‘0’号段已现浇完成且预制的桥梁节段满足悬臂拼装要求后方可进行悬臂拼装桥梁节段。“0”段与墩顶的临时固结必须满足设计要求。梁体其余预制节段的悬臂拼装: (1)拼装前应计算梁体实际安装线形、修整预制节段的匹配面、确定环氧树脂胶结料配方。 (2)悬臂拼装宜按以下步骤进行:梁体节段就位、预拼——匹配面涂胶——胶拼——张拉悬臂预应力束和压浆——起重钢丝绳松钩，继续下一节段施工——测量线形。 (3)当一“T”构最后一个节段拼装完成后，即进行合拢，合拢混凝土在吊架上现浇。其合拢步骤宜为: ?安装合拢段吊架、模板、钢筋及体外劲性钢骨架; ?张拉临时预应力束; ?选择合适的温度浇筑合拢段混凝土; ?混凝土达到设计强度后解除墩梁临时固结，落梁; ?张拉合拢预应力束，孔道压浆。 (4)一跨合拢后造桥机前移，进行下一“T”构的施工，依次逐跨合拢，直至施工完成。 (5)当实测线形与计算值有差别时，则需在下一节段进行调整。调整主要为中线调整和高程调整两个方面。 1)调整前必须先计算出最后一个节段的调整值与本节段的线形关系，计算出调整值;调整应分次进行，直至满足设计要求。 52 2)调整措施可采用环氧树脂净浆浸透的不含浸透脂的石棉网布，按楔点法进行操作。 当靠岸边的桥跨高度不高，可以在陆地或便桥上施工时，可以采用自行式起重机(如履带起重机)、门式起重机来拼装。对于河中桥孔也可采用水上浮吊进行安装。如果桥墩很高、或水流湍急而不便在陆上、水上施工时，应利用各种起重机设备进行高空悬拼施工。 图3,16 伸臂吊机悬臂拼装 图3,16为沿轨道移动的伸臂吊机进行悬臂拼装，预制块件用船运至桥下。国外用此法曾拼装了长6m重170t的箱形块件。 用缆索起重机吊运和拼装块件，也是一种常用的方法，如四川省的石棉大渡河桥就是用缆索起重机进行悬臂拼装施工，其缆索跨度为200m，预制块重量为25,30t。 用拼装式活动吊车进行悬臂拼装施工是最常用的一种施工方法。起重机的承重结构与悬臂灌筑法中的挂篮相仿(图3,16)。当起重机就位固定后，起重车可沿承重梁顶面的轨道作纵向移动，承重梁(整体吊机)的移动可用轨道滚轮或钢滚轴等办法。这种起重机结构简 图3,17 移动式桁架悬臂拼装 单、使用方便，施工单位可自行拼制。 大跨度桥梁采用较大节段悬臂拼装法施工时，起重机的起重量将很大，因而可以将各节段的悬臂拼装发展为采用特制的移动式桁梁进行分段拼装，梁的分段长度可以加大至10m以上。对于无法用浮运设备运送块件至桥下而需要从桥的一岸出发修建多孔大跨度桥梁时，也可以采用这种移动式桁梁进行悬臂拼装(图3,17)。 53 图3,18 第二类桁梁拼装 (a)桁梁前移 (b)对称悬拼 移动式桁架起重机由钢桁架承重梁(必要时可加加劲索)、两个支架及能沿桁架下弦轨道移动的起重车组组成。承重桁架分二类，一类桁架的长度大于桥梁的最大跨度，桁梁支承在已拼装完的梁段上和待拼墩顶上(图3,17)，由起重车在桁架下弦移运，并进行节段悬臂拼装。固定支架可使运送块件的平车在中间通过，起重车组则不仅能纵向移动，并可在水平面上作90度转动，采用这种方法进行悬臂拼装，速度快、机械化程度高，操作方便，最高有一天拼装10个块件的记录。 第二类桁架长度大于两倍桥梁的跨度，桁架的支点均支承在桥墩上，而不增加已拼梁的施工荷重。同时前方墩的0号块可与悬臂拼装同时进行(图3,18)。这种承重桁架有三个支承点，每移动一次可同时进行两跨桥孔的结构安装。 3. 接缝处理 悬臂拼装中预制节段的接缝处理可以有湿接缝、胶接缝和干接缝等几种形式。往往一孔桥跨拼装的不同施工阶段和不同部位，可以采用不同的接缝形式。通常1号块件及合龙段以湿接缝相连，墩柱两侧的1号块件是悬臂拼装的基准块件，悬拼施工时防止上翘、下挠的关键在于l号块件的准确定位，因此，必须采用各种定位方法确保1号块件的定位精度。湿接缝一般宽0.1,0.2m，拼装时块件可由吊机悬吊支承，或在下面设临时托架支承，当拼装梁段的位置调整准确后，用高铝快凝水泥砂浆(或小石子混凝土)填实(3d混凝土强度可达30MPa)。在其它节段拼装过程中，如因拼装误差过大，难以用其它办法补救时，也可以用增设一道湿接缝来调整。 桥跨其它节段可用胶接缝或干接缝连接。胶接缝是用环氧树脂胶粘剂连接，胶粘剂由环氧树脂、间苯二胺、邻苯二甲酸、二丁脂和水泥拌合而成，其配方应根据施工环境、温度、固化时间和强度要求选定，胶粘剂的抗压强度在24h内可达60MPa以上，抗拉强度可达16MPa以上，抗剪强度高于混凝土的强度。接缝施工时要求胶粘剂在36h以内达到梁体混凝土设计强度，固化时间应不少于10h。 梁段拼装时要求相邻段接缝处各方向错位不大于2mm，全梁纵向轴线偏移值不大于 54 5mm。涂胶应均匀涂满全部拼接面。胶拼后应用0.2,0.25MPa压力予以拼压，使胶缝不大于1mm。因此，在拼装时必须张拉一定数量的钢丝束，使接缝胶粘剂在一定压力下挤压密实直至固化。 胶接缝不仅能使接触面密贴，还可提高结构的抗剪能力、整体刚度和不透水性，已广泛应用于悬臂拼装中。干接缝因其接缝间无任何填充料，实际工程中很少采用，主要担心接缝不密封会导致钢筋锈蚀。 4. 施工控制 移动支架悬臂拼装法，一般墩上的‘0’号段已现浇完成且预制的桥梁节段满足悬臂拼装要求后方可进行悬臂拼装桥梁节段。公路桥梁中的0号块有时也可预制，这里考虑0号块的施工采用现浇的方法，是因为现浇容易对0号块进行控制与调整，0号块的施工对整个桥梁的线型影响最大。 悬臂拼装的挠度，主要涉及到梁体自重、预应力、混凝土徐变、施工荷载等作用。由于施工挠度与许多因素有关(例如各段混凝土间材料性能、温度、湿度以及养护等方面的差异、各段的工期也很难准确估计)，并由于施工中荷载的随时间变化以及梁体截面组成也随施工进程中预应力钢筋的增多而发生变化等等，所以精确计算施工挠度是非常困难的。 当实测线形与计算值有差别时，则需在下一节段进行调整。调整主要为中线调整和高程调整两个方面。 ?调整前必须先计算出最后一个节段的调整值与本节段的线形关系，计算出调整值;调整应分次进行，直至满足设计要求。 ?调整措施可采用环氧树脂净浆浸透的不含浸透脂的石棉网布，按楔点法进行操作。 ?在设计时梁节段间加湿接缝是调整的有效措施。 表7 预应力混凝土连续箱梁外形尺寸允许偏差 序号 项目 允许偏差(mm) 1 梁全长 ?30 2 边孔梁长 ?20 3 各变高梁段长度及位置 ?10 4 边孔跨度 ?20 +10，0 5 梁底宽度 0 6 桥面中心位置 +10 7 梁高 +15，-5 +10，0 8 挡碴墙厚度 -5 9 表面垂直度 每米不大于3 10 梁上拱度与设计值比 ?10 11 底板厚度 +10，0 12 腹板厚度 +10，0 55 13 顶板厚度 +10，0 14 桥面高程 ?20 桥面宽度 15 ?10 平整度 16 平整度 3 17 构造钢筋保护层 +5，-2 18 腹板间距 ?10 四角高度差 1 支 19 座 螺栓中心位置 2 板 平整度 2 第四节 连续梁顶推 连续梁顶推施工的允许偏差应符合下表的规定。成桥线型应符合设计要求。 表8 预应力混凝土连续梁顶推就位允许偏差 序号 检 查 项 目 允许偏差(mm) 1 梁体中线与桥梁线路设计中心线偏移 ?2 固定支座处支承中心里程与设计里程纵向偏2 ?15 差 3 同墩两侧梁底面高差 ?1 4 相邻墩处梁底面标高偏差 ?2 5 梁段尾部的梁端面不垂直度 不大于1/1000梁高 第五节 先简支后连续箱梁施工 为保证高速铁路对轨道线路的高平顺度要求，采用先简支、后连续技术进行连续梁施工已经被国外铁路界认同，采用这种结构同时还增强了桥梁的整体性，提高桥梁的纵、横向刚度，改善了桥梁受力状况。简支梁可以工厂预制也可以现场预制，这样加快了施工的速度，简支变连续的施工方法一般是等跨的连续梁的施工方法。 先简支后连续梁全桥线型的控制应根据连续梁成桥后全桥线型的布置，依照体系转换前后全桥线型的变化，算出每跨处于简支状态时的梁体线型。需对接的梁端预留孔道位置偏差应不大于4 mm。连续梁中支点接合处湿接头混凝土强度达到设计强度的80%和规定的弹性模量后，方可进行顶板预应力钢筋和通长预应力钢筋的张拉。中支点处顶板预应力钢筋应按设计对称张拉。通长预应力钢筋也应对称张拉。 第六节 移动模架造桥机制梁 56 一、概述 移动模架造桥机制梁适用于现场浇筑预应力混凝土简支或连续箱梁。其外模、底模和支架及导梁可纵向移动，如用于连续梁则可一次浇筑数孔，减少移支架次数，加快制梁进度。其内模则可收缩后从箱室内逐节退出。移动模架造桥机制梁的主要工艺流程如下: ?安装墩旁托架。 ?安装造桥机，上、下游移动模架同步横移合拢。 ?调整底、外模及梁底预拱度。 ?安放支座，吊放底板和腹板钢筋骨架。 ?安装内模、吊放顶板钢筋骨架。 ?浇筑梁体混凝土，养护。 ?张拉，脱模，模架横移分开。 ?利用造桥机辅助门吊，倒换、安装前方墩旁托架。 ?造桥机纵移过墩到位，同步横移合拢模架。 ?进入前一孔梁的循环。待前孔梁底板钢筋扎好后，内模用小车移到前孔梁。 移动模架造桥机制梁，在分批张拉预应力筋同时应注意混凝土梁的反拱度是否与设计相符，不得出现由于造桥机主梁的反弹而使混凝土梁体上翼缘超拉应力，必要时应配合预应力的张拉分级调低底模高程。用于浇筑单孔简支梁的移动模架造桥机在纵向前移时，任何情况下，造桥机抗倾覆稳定系数应不小于1.3。 二、移动模架造桥机应用实例 位于秦沈客运专线中段的小凌河特大桥位于锦州市东南水手营子村附近,全桥长1 617 m ,采用32 m 双线预应力混凝土箱梁共49 孔。该箱梁全长32. 6 m ,高2. 6 m ,桥面宽12. 4 m ,箱底最宽处达6. 4 m ,箱梁断面见图3-19。每孔混凝土量288 m3 ,质量720 t ,受运架设备限制,采用在墩顶原位制梁施工方案。箱梁施工采用中铁大桥局集团研制的MZ32 型移动模架造桥机整孔原位现浇施工方案。 图3-19 箱梁横断面(单位:cm) (一)MZ32 型移动模架造桥机结构 1、 墩旁托架: 安装在桥墩两侧,支撑于承台顶面或墩身预留孔内,其功能是将造桥机自重、预应力混凝土箱梁自重及临时施工荷载传递给桥墩基础。墩旁两侧托架通过上下两排轧丝锚连接成整体共同受力。 MZ32 造桥机墩旁托架共6 组,每组总质量约20t ,其结构形式主要为箱形梁。各单件结 57 构之间采用法兰联接,因此单件多。托架横梁上设有台车滑移轨道,长度约8 m ,总宽约1. 4 m ,而且要求加工精度高,均超过厂内设备加工能力。由于混凝土梁体及造桥机上部结构重量全部通过墩旁托架传给桥墩,托架结构受力很大,所以其主要焊缝均为全熔透焊缝。 为利用现有设备,降低加工难度,确定先拼成小件单独加工再总拼的加工拼装次序;箱梁中间增加工艺隔板,主焊缝采用半自动焊,并确定了相应的焊接工艺;法兰采用样板钻孔;单件箱梁之单件法兰采取先总拼相对定位后再单件焊接的次序;单件箱梁之成对法兰采取定位工装单独定位的方法,以保证尺寸的互换性。 根据以上工艺方案,编制了《墩旁托架制造工艺》,设计制造了墩旁托架钻孔样板及定位工装。试制过程中,由于工厂设备加工能力不够,墩旁托架轨道面的加工质量不能满足设计要求。在分析了各种原因以后,采用两种工艺方法进行比较。一是采用落地镗床加工平面;二是采用龙门刨床粗加工尺寸到位后,用砂轮机打磨平,再精磨到设计要求的粗糙度。从加工时间和测量结果比较可知,后一种方法虽然单件加工时间要长些,但加工质量相对要好些。经分析论证,采用后一种工艺方法,保证了设计要求。 58 图3-20 MZ32 型移动模架造桥机横断面 2、 支承台车: 安装在托架横梁顶的滑轨之上主梁之下,台车上装有托辊和纵横向移动机构,可实现模架纵移和横移。 3、 主梁: 由中部承重钢箱梁和两端桁架式导梁组成,全长75 m。中部钢箱梁是主要承重结构,分段制造,螺栓连接,增减节段数量可适应跨度20,32 m 预应力混凝土箱梁制造。主梁上设有数组耳板,用以连接外模支承螺杆。两端桁架式导梁,是为主梁纵移时整机保持稳定而设。主梁和导梁间设有竖向及横向铰和调节螺杆,可适应在曲线半径不小于1 000 m 的桥上制梁。2 片主梁间设有数组横向桁架以安装底模,横向桁架与底模间设有若干螺旋顶,用此调整底模拱度。桁架和底模在桥梁纵向中心线处为螺栓连接,可拆开为2 组,随主梁横向分开。 MZ32 移动模架造桥机每根主梁各由5 节高2. 7m、宽1. 6 m、长8 m 的钢箱梁组成(图3-21) ,主焊缝为全熔透焊缝,箱梁之间采用拼接板和高强度螺栓联接,设计要求各节点能够互换,单条主梁总拼后在自重作用下无下挠,且不允许有向外的旁弯。节点互换性、主梁挠度及旁弯就成了工艺控制的关键。 59 图3-21 造桥机主梁箱梁(单位:mm) 由于箱梁截面大、梁体长,根据工厂现有设备,采用常规的后孔法制造显然行不通。经过分析论证,决定改用先孔法。其主要工艺原则是:严格控制下料及板边加工尺寸;采用数控钻床钻拼接板孔;控制箱梁内、外腹板的划线质量,利用拼接板孔成对(内、外腹板各一件为成对) 套钻箱梁腹板,套钻次数不得超过2次;设计、制造高精度定位拼装工装(具有足够的刚度) ;利用该工装,以螺栓孔整体定位拼装箱梁。 经分析,主梁挠度和旁弯受5 个方面的影响,一是上、下盖板的两端孔群距离误差;二是腹板两端孔群距离及各孔群中心线的偏转角;三是箱梁各杆件的拼装次序;四是大量的全熔透焊引起的结构变形;五是螺栓付的受力形式及总拼后节点处由于螺栓孔及螺杆之间的实际间隙而产生的旋转。对此,确定以下工艺方案:上、下盖板及内、外腹板下料时,增加预收缩量;严格控制孔群中心距离;前、后箱梁之内、外腹板端头孔群中心线划线时设企高为1 mm 的偏转角;确定合理的拼装次序;确定合理的焊接工艺;螺栓付联接面打砂除锈后喷铝,提高钢板表面摩擦因数。 60 图3-22 底模桁架(单位:mm) 4、 模板: 模板分内模、外侧模及底模。内模为纵向分段横向分块制造,设水平和竖向支撑。拆模时用专用台车及台车上的油顶,将每段内模的各块分别拆下,半收缩贴紧台车,可通过混凝土箱梁的端隔板孔运至下一孔待制梁安装。外侧模分段制造的用螺栓连成整体,它通过螺杆支撑固定在主梁上,用螺杆可调整外模准确就位。侧模顶部的外侧铺有轨道,上置起重量50,100 kN 门吊,门吊横跨预应力混凝土箱梁顶板全宽,可沿纵向移动,用以吊装钢筋及施工设备。外模和底模间用螺栓连接。底模铺设在两主梁间的横向桁架上,并可根据需要调整底模拱度,底模为两块整体结构,仅在桥梁纵向中心线处设置拼接缝由螺栓连接,可随主梁横向分开。 模板作为梁体现浇施工的模床,其表观质量最终决定打出的梁体外观质量,其总体尺寸决定了梁体的总体尺寸。因此,模板的表面质量、总体尺寸及总拼质量就成了关键点。 MZ32 移动模架造桥机模板部分包括内模、外模及底模3 部分。模板主要特点是薄板结构,结构焊接量比较大,极易引起焊接变形。其外观质量主要控制点是总体及局部平面度、棱角的直线度、单件模板周边的垂直度、面板拼接间隙及错台高差、总拼时各节段之间的设计间隙及高差等。由于设计上的需要,模板总体上分成了8 节段,控制单元较多。由于各件之间采用螺栓联接,单件质量相对还好控制些,但总拼质量就很难保证了。对于内模,还要做到易拼易拆,使用内模车拆装时收缩自如。 为了保证模板的质量,确定了以下主要的工艺措施:确定高于国家标准的工厂制造验收标准;面板材料采用定尺精整板;面板按图纸尺寸采用激光下料一次到位(预留焊接收缩量) ,以保证总体尺寸及周边垂直度和板边加工精度;制造整体拼装胎架,其中外模(又分侧模和翼模) 拼装胎架可实现一次成形6 件,最大限度减少了拼装单元;拼装时,以拼装胎架定位面板,以面板定位模板骨架;拼焊时,花焊间距取设计要求的上限,花焊长度取设计要求的下限;确定合理的拼焊次序,先焊骨架之间的焊缝,待冷却后再焊骨架与面板之间的焊缝,并确定相应的焊接工艺参数,以尽量减少焊缝收缩对面板尺寸的影响;各模板之间的联接角钢孔成对制造;底模周边联接角钢胎模拼装时全部定位,外模(及内模) 之间的联接角钢胎模拼装时定位,外模与底模之间的联接角钢待总拼时配定位。内模与内模车之间的联接耳板等总拼时以内模车之尺 61 寸配定位,以保证各节相应尺寸均与内模车相配。 5、底模桁架 底模桁架共9 榀,每榀由2 个半榀组成,每半榀全部是由小箱形杆件组焊成的整体节点平面桁架。小箱形杆件全部为全熔透焊缝,截面尺寸160 mm ×140 mm ,单件长5. 4 m。桁架端头法兰与主梁箱梁联接,中间法兰互联后成一榀,造桥机施工中有开合动作。混凝土梁体及模板重量全部通过底模桁架传给主梁箱梁。法兰与桁架小箱梁为全熔透焊缝,底模桁架,见图3-22。 为此,采取以下工艺措施: 所有杆件板料下料后留余量加工周边及坡口;小箱形结构采用专用工装组拼,中间增加工艺隔板;焊缝采用半自动焊成形,并制订相应的焊接工艺;桁架组拼时采用专用工装,成形后与法兰联接面加工到工艺尺寸(留有焊接收缩余量) ;结构与法兰的定位采用整体胎模定位的方法,以确保整体焊接质量及孔群尺寸的互换性和总体尺寸符合设计要求。 6、 总拼 由于造桥机是由大量零部件通过螺栓或销轴联接成一体的,各级零部件的单重、体积都相当大,现场施工条件相当差,拼装任务繁重,客观上讲是不容拼装次序有误的,而且每一步的拼装质量都必须一次到位。尤其是模板,上道拼装工序的质量直接决定了下道工序质量的好坏,而且必将影响模床的总拼质量。另外,为了克服每道拼装工序增加重量产生的下挠及制梁时梁重产生的下挠,模板总拼时还必须设置预拱。为此,确定了从下而上的拼装思路,本道工序为下道工序质量基础的拼装方针,根据经验值和计算值,在底模拼装时将预拱值一次设置到位,再分4 道工序进行复测实际值,验证计算方法是否正确,并进行适当的调整。根据以上分析,编制了《总体试拼工艺》指导施工。 (二)MZ32 型移动模架造桥机工作原理 MZ32 型下导梁移动模架造桥机,是利用支承在墩旁托架上的2 组钢箱梁承重,在其上安装可调式底模和侧模,并配置专用内模和内模拆运小车,在桥墩上原位制造双线铁路预应力混凝土箱形简支梁或连续梁的大型桥梁施工机械。主梁携带底模和侧模在墩旁托架上纵移,可逐孔完成位于直线或半径不小于1 000 m 曲线上的多跨预应力混凝土箱梁的制造。更换相应的模板,可以原位制造跨度20,32 m的预应力混凝土箱梁。 (三)造桥机拼装 造桥机现场使用前的拼装按由下至上的顺序进行,其过程如下: (1) 清理承台表面,将墩旁托架与承台的接触面抄平,安装托架,将托架间的轧丝分3 批进行张拉,每根均匀施加预应力。在托架顶安放支承台车,接好电气、液压管路。 (2) 在待制梁的墩跨间设立临时拼装膺架,膺架顶按二次抛物线设置20 mm 的上拱度,拼装造桥机的主梁、导梁。 (3) 将主梁与膺架分离,使主梁落到支承台车上,调整主梁位置,安装底模桁架并连接,将两边主梁连成整体,顶升支承千斤顶使主梁就位。 (4) 安装底模并调整底模预拱度,底模预拱度根据造桥机主梁挠度计算值和实验数据,结合箱梁自重、梁体反拱值设置。 (5) 对称安装造桥机外侧模,调节撑杆的长度,将外侧模的安装尺寸控制在允许范围之内,安装梁上吊机轨道。 (6) 将梁上吊机在地面组拼好,整体起吊安装,接好电气管路。 (7) 分段在地面组拼内模,待梁体底腹板钢筋安装完成以后,吊装内模。利用梁上吊机或内模小车调整内模。 (8) 安装配重平台和施工平台,并将配重可靠固定。 62 1. 导梁 2. 钢箱梁 3. 配重 4. 底模及其桁架 5. 10t 龙门吊机 6. 内模系统 7. 内模小车 8. 并在旁位加此支撑支点最大反力180t 9. 若桥墩很矮时, 不用斜撑和立柱, 设此短柱 10. 若桥墩较高时加此支护 11. 墩旁托架垫块 12. 墩旁托架 13. 支承台车 14. 侧模及其支撑 图3-23 造桥机总图 (四)造桥机移位 造桥机能够通过支承台车的动作,实现自行移动,移动过程如下: (1) 箱梁灌筑完成后进行初张拉,箱梁自重荷载直接由支座传递至墩台基础。松开支承千斤顶的保险箍,4 个千斤顶同步下落。在自重作用下,外侧模板和底模板与混凝土面脱开,造桥机主梁落到支承台车的轮面上。 (2) 拆除底模中缝的连接,同时开动墩身两侧横移机构,同步将造桥机主梁及外侧模、底模等向墩旁托架的外侧移动。 (3) 利用已制梁前端两侧墩旁托架上的纵移机构,同步将造桥机向前移动。 (4) 造桥机导梁接近前方墩旁托架时,调整导梁的方向和高度,使主梁底面的轨道顺利落到台车轮面上,继续前移造桥机。 (5) 开启墩旁托架上的横移机构,造桥机向内横移,至合龙位置时,进行底模桁架的对接,恢复造桥机落架时的状态,调整造桥机纵向、横向位置后,开动支承千斤顶,顶升造桥机到设计位置,调整模板。 (五)施工工艺 采用造桥机原位制造箱梁与其它方法制造箱梁的工序基本相同,造桥机在待制桥孔就位后,依次进行箱梁钢筋成型加工,并安装、混凝土灌筑、预应力初张拉、造桥机落模架及走行至下一孔。终张拉、压浆及封端施工另择时进行。 63 图3-24 施工工艺流程图 第七节 移动支架造桥机制架梁 移动支架造桥机制架梁适用于预制梁段原位拼装双线或单线预应力混凝土简支箱梁或连续梁的施工。 移动支架造桥机制梁的主要工艺流程如下: ?拼装墩旁托架。 ?安装滚轮箱。 ?铺设台后临时轨道，临时轨道方向与线路方向一致。 ?组拼造桥机 ?造桥机拖拉就位 ?梁段预制参见《暂规》有关规定。 ?梁段组拼、成梁: 当梁接缝采用湿接缝时，梁段组拼、成梁的施工顺序宜为: ?移梁:按现场场地布置选择合适的方法将梁段从存梁场移到运梁小车上，运梁小车将梁段送至造桥机尾部桁吊下。 ?梁段吊运至造桥机腹内移梁小车。 ?梁段就位:梁段按顺序运至设计位置，移出移梁小车，梁段支承在螺旋支承上。最后 64 一个梁段由桁吊直接就位。 ?梁段调位:梁段位置宜以双坐标千斤顶反复调整、逐渐趋近，直至达到设计要求。 ?穿束、湿接缝钢筋绑扎:穿束前应用压力水冲洗孔道内杂物，观测孔道有无串孔现象，吹干孔道内水分。宜采用一孔整体穿束。钢筋绑扎前应将梁段两端伸出的纵向钢筋理直，与湿接缝钢筋满足搭接要求。 ?浇筑湿接缝混凝土并养护 ?张拉并压浆。 ?梁接缝采用胶接缝时，可参照《暂规》有关内容办理。 表9 箱梁梁段组拼允许偏差 序号 项 目 容许偏差(mm) 1 箱梁全长 ?15 2 箱梁跨度 ?15 3 梁段纵向偏离设计位置 ?5 4 梁段横向偏离设计位置 ?5 5 相邻梁段中心线偏差 2 6 梁段摆放的垂直度 每米高度内?3 7 挠度调整与设计值偏差 ?2 8 湿接缝长度偏差 ?10 第八节 箱梁预制架设 近些年由于高速铁路，高速公路及轻轨交通的迅速发展，大型混凝土整孔箱梁桥的修建倍受青睐，相应的架设设备也趋于成熟。在国际桥梁界，普遍认为这种方法特别适用于跨度为25,50米，梁体宽度为6,16米的整体箱梁，桥梁纵向坡度0.15,,3,，目前，大型架桥机的可架设梁吨位最大已达900多吨。 国外高速铁路建设的经验表明:在长桥或高架桥桥梁架设中，采用“工厂集中预制，架桥机架设”的施工工艺是最经济的方法。采用在工厂集中预制混凝土箱型梁、使用架桥机进行逐跨吊装架设、利用箱梁运输车完成箱梁自预制场到架设地的运输的成套施工方法，具有施工组织周期性较强、大大减少了现场的工作量、可大量节省施工费用、压缩施工工期、降低各种事故发生的概率等优点，是十分有效的施工组织形式。 1、国外桥梁的架桥机架设 采用“工厂集中预制，架桥机架设”的施工工艺具有施工速度加快，从制梁开始到吊装完毕，可以达到平均每天架设一孔，被认为特别适用于几十孔或上百孔的长大桥的施工。由于预制场、运梁与吊梁机具需要巨额的投资，一般认为:采用此法对环境是有相当的条件，必须有足够的规模经济长度，至少需要100跨梁或_>3km长，才能达成工厂化生产的经济性，及快速施工的目的。在国外的桥梁施工中应用十分广泛。架桥机施工及设备水平最高的国家是意大利。主要施工范例有: 意大利是架桥机架设预制箱型梁水平最高的国家，其对架桥机的研究居世界领先水平。1978年，在美国纽约举办的“FIP”(一个世界性的预力混凝土专业工程学会，总部设在法国巴黎)第7届年会中，意大利的桥梁工程师即己发表了“工厂预制，架桥机架设”应用于意大利Caserta经Nola至Salerno的公路桥梁工程的技术文献，报导了在Naples附近一座由91孔32m双单室箱型梁并列组成的长2900m高速公路桥(左右桥面各宽13m、梁长、梁重 65 520Ton)的施工案例。相关工程还有，自Rome至Felanze的高速铁路桥长2548m，是由120孔单支单室箱型梁组成，桥面宽11(8m、梁重540t; 自Rome至Livorno间的高速公路桥，其单室箱型梁重已达850t。所有的预铸箱型梁皆为单室(Single Cell)、均无端隔梁(End Diaphragm Beam)，吊装时为简支，公路桥则为临时简支，再改为连续梁，由永久性的桥梁金属支承，取代以砂罐制成的、其形如圆柱盒之临时性支承。1985年完成之自沙乌地(Saudi)至巴林(Bahrain)，全长25km的Causeway，跨海大桥五座，全长约12(5km，也采用“工厂预制+架桥机架设”的方法进行施工，该工程由荷兰Ballast NedamGroupN(V(公司与Bandar公司为首的欧州营造公司合组的BNG侣allast NaserGroup)联合总包承建。该跨海大桥的上部结构，为左右各宽12(3m的制式桥梁，系采长度分为66m及34m的等断面之预铸箱型梁，先吊装66m长的预铸梁于双圆柱的门型桥墩土，此66m预铸梁之两端是悬出前后桥墩各8m，再吊装34m长的预铸梁，架设在66m梁的悬出端，桥墩的间距为50m。跨越主航道的桥段，受到主航道净高度28m的限制，主跨采136m的跨距，次要航道净高18m，其它跨采用45m的跨径，皆为变断面的箱型梁，施工也是先预铸后再运往吊装。预铸梯形箱型梁高2.5m、底版宽4.3m、腹版厚40cm,70cm、桥面版厚20cm,40cm，总桥面宽12.3m，重约612t，有纵向及横向的预力。 德国在高速铁路的桥梁设计中，采用44m的简支箱型梁;意大利采用43m的简支箱型梁:而法国高速铁路高架桥，由于法国TGV的列车组转向架(Bogie)设在前后两车厢之间，为前后两节车厢共享，其转向架的间距有一致的等距性，为了防止TGV列车组运行时，在简支梁土产生反复的共振的倾向，大量采用了2×25m、3×25m、4×25m、3×30m或2×40m布设的连续梁。施工中一般采取架桥机架设、先简支后连续的施工方法。 法国和韩国高速铁路的桥梁基本上采用2×25m、3×25m的形式，施工基本采取架桥机架设、先简支后连续的施工方法。 正在施工的台湾高速铁路的桥梁基本上采用25+n×30m+25、n×30m等形式，施工采取架桥机架设、先简支后连续的施工方法。 国外经验充分表明，“工厂集中预制，架桥机架设”的施工方法是经济、高效的。 按照架桥机构造形式，架桥机可以分为简支式架桥机、导梁式两类;按按照桥梁的运输方式，运梁车可以分为轨行式和轮胎式两类;从功能上看，有单一功能的架桥机与运梁车组合，有运架一体式架桥机。最近在台湾又有一种采用简支和导梁相结合的复合导梁式架桥机。 各种架桥机适用于高速铁路桥、轻轨高架桥和高速公路桥的整体箱梁架设，梁型32,50米、9,16米宽的整体箱梁(无需横移)，纵合工作坡度可达0.15%,3%，梁吨位200,900t，喂梁方式为后部(液压控制前、后支腿)，操控系统为电气与液压。按此施工方法可以达到一至两天完成一个桥跨的施工。按40米梁计，平均总的施工速度为30米/天，则有可能在三个月内完成一座三公里高架桥的架设任务。 2、国内常规架桥机工艺流程介绍 方案一、采用我单位和石家庄铁道学院联合研制的SPJ900型拼装式箱梁架桥机; 方案二、采用中铁工程机械设计研究院研制的JO900型步履式箱梁架桥机; 方案三、采用铁道建筑研究设计院研制的TLJ900型双导梁式架桥机; 方案四、采用郑州大方桥梁机械有限公司研制的DF900型步履式箱梁架桥机。 导梁式架桥机 架梁作业的主要工艺流程:拼架桥机和导梁—>运架桥机和导梁就位—>运梁车喂梁就位—>起吊箱梁—>前移下导梁—>安装支座，落梁就位—>架桥机前移一跨。 辅助导梁式架桥机专门用于架设20/24/32米铁路双线整孔箱型截面为13x3.6米、重量为900吨的混凝土梁的设备。导梁式架桥机与运梁车配合完成架梁作业。架桥机在移位时可以通过运梁车驮运实现短途运输。经过简单拆解，架桥机可由运梁车驮运通过高速铁路双线隧道。 66 图3-25 导梁式架桥机 图3,26 750t导梁式架桥机示意图 由上图可见，双箱形的主梁后部固接于O形后支腿上。主梁前部铰支于前支腿上，主梁前端经横移机构装刚性伸缩柱6。根据高速铁路最小曲率半径最小2800米的要求，横移机构的横移量约为左右各120mm。图中刚性伸缩柱6的纵向位置，应尽量靠拢前支腿5，即图中所示的e值力求最小，并以不发生机构布置的困难和运动副干涉为度。刚性伸缩柱的下端，经上下两排滚轮使其与导梁二者形成标准的一个自由度的滑动副。这样，在横移机构作用下，可方便地解决曲线架梁的需求。当运梁车运梁靠拢到O形后支腿时，前吊梁台车2吊起箱梁前端，箱梁后端经聚四氟乙烯减磨板在运梁车顶面轨道上前滑，直到箱梁前端滑到其后端位于后吊梁台车1的下方。后吊梁台车1协同前吊梁台车2，以三点支承法，将欲架箱梁前移到桥位，落梁。 步履式架桥机 架梁作业的主要工艺流程:拼架桥机—运梁车驮运架桥机就位—放下前支腿和中支腿，抬起后支腿，退运梁车—放下后支腿，收起中支腿，起重小车运行到主梁后部指定位置—架 67 桥机纵移到位—利用支腿倒换运梁车喂梁就位—支立前后支腿收起中间支腿，起重小车吊起箱梁前移到位—装支座，落梁就位。 中国铁路建筑总公司铁道建筑研究设计院对高速铁路桥梁的架设也提出了自己的设备及方法，其所开发的架桥机称为步履式架桥机。 对步履式架桥机方案的架梁作业程序，有两种总体方案分述如下: 图3,27 架桥机方案作业流程图之一 (1)第一总体方案 第一总体方案的作业流程示于图3,27。现对照该图将架桥过程说明如下。此方案运用于架单线整体不带步板箱形梁，梁体可从中腿(龙门柱)内穿过。 ?架桥机支架由运梁台车驮运至桥头路堤上支立好:前腿支于台顶，腿脚与台顶预埋件联牢，中腿支立在路堤上，后腿支立在运梁台车上。台车向前行驶，带动主梁(机臂)沿前、中两腿顶部向前滑移伸出。 ?台车驶近后腿(龙门柱)，使后腿与中腿靠拢后，缩起后腿，让台车撤出，并将后腿牢固地支立在地面上，再缩起中腿并沿主梁向前滑移，至桥台胸墙上支立好。此时由图中可见前、中两腿已经靠拢，主梁前端已经到达前方墩上方，台车驶向后方准备运梁。 ?缩起前腿，使其沿主梁向前滑移至前方墩支立好，腿脚与墩顶预埋件连牢，后腿张开翘起，让运载着箱形梁的台车驶入支架腹内。 ?后腿恢复原状支立好(关门，即将箱形梁关在支架腹内)，吊梁行车吊起箱形梁并沿主梁向前方孔位行驶，穿过中腿龙门拄。台车停在后腿龙门柱之外待命。 ?箱形梁对位落下，即第一孔梁已架好。后腿缩起，支立于台车之上，台车重新向前行驶。 68 ?当后腿已与中腿靠拢后，撤出台车，将后腿支牢在地面上，台车驶向后方准备运第二孔梁。 ?中腿向前滑移到已架好的箱形梁的前端支牢，再缩起前腿向前方墩滑移。到此支架已向前迈进了一步(一孔)。又回到第?步，开始第二孔梁。 注意在迈步过程中，当主梁将要处于悬臂状态时(前悬臂或后悬臂)，吊梁行车必须提前停靠在主梁后端(当前悬臂时)或前端(当后悬臂时)，以当作平衡重用，如图中所示。 (2)第二总体方案 第二总体方案的作业流程示于图3,28。现对照该图将架梁作业过程说明如下。此方案适用于架双线整体箱形梁和单线整体箱形梁，带不带步行板均可，因为箱梁不必从中腿龙门柱内穿过。 图3,28 架桥机方案作业流程图之二 ?架桥机支架由运梁台车驮运至桥头路堤上支立好:前腿支于台顶，腿脚与台顶预埋件联牢，中腿支立在路堤上，后腿支立在运梁台车上。台车向前行驶，带动主梁(机臂)沿前、中两腿顶部向前滑移伸出。 ?台车驶近后腿(龙门柱)，使后腿与中腿靠拢后，缩起后腿，让台车撤出，并将后腿牢固地支立在路面上，再缩起中腿并沿主梁向前滑移，至桥台胸墙上支立好。此时由图中可见前、中两腿已经靠拢，主梁前端已经到达前方墩上方，台车驶向后方准备运梁。 ?缩起前腿，使其沿主梁向前滑移至前方墩支立好，腿脚与墩顶预埋件连牢。再将中腿由胸墙顶挪至桥台顶支立牢靠(这一步是为了腾出空间使有足够的停放待架梁的区段长段)。然后，后腿张开翘起，让运载着箱形梁的台车驶入支架腹内。 ?后腿恢复原状支立好(关门)，中腿张开翘起并滑移至后腿内侧，吊梁行车由主梁前 69 端后撤，吊运箱形梁至桥孔，台车后撤在后腿之后待命。 ?箱形梁对位落下，即第一孔梁已架好。中腿向前滑移至已架好的箱形梁后端支立好。缩起后腿并支立在台车之上，台车重新向前行驶。 ?当后腿已与中腿靠拢后，撤出台车，将后腿支牢在地面上，中腿开始向前滑移。 ?中腿向前滑移到已架好的箱形梁的前端支牢，再缩起前腿向前方墩滑移。到此支架已向前迈进了一步(一孔)。又回到第?步，开始架第二孔梁。 注意与第一方案的情况相同，吊梁行车必须当作活动的平衡重用。 运梁一体式架桥机 架梁作业的主要工艺流程:拼架桥机—下导梁就位—安装支座—梁场取梁—运梁—喂梁—落梁—架桥机退回—支腿转移。 运架梁机在桥上或路基上行驶时，其前后轮组总是分配在轴距33 米以上的路面上，最大限度降低了轮组作用在1 孔梁体上或一段路基上的载荷。运架梁机轮对可以原地90?转向，使运架梁机在制梁场可以灵活地横向、纵向移动，吊取箱梁。升吊系统采用三点吊装平衡系统，保证箱梁在各种使用工况下(提升、运输和架梁)不会受到扭曲。设备启动制动时，纵向水平力不超过载荷的5%，各轮负荷偏差不超过2%。下导梁各支腿可自行换位，不需使用辅助机械。 图 3-29 运梁一体式架桥机 70 图3-30 运梁一体式架桥机架设过程 3、《施规》对架桥机的要求 架桥机架梁作业时，抗倾覆稳定系数不得小于1.3;过孔时，起重小车应位于对稳定最有利的位置，抗倾覆稳定系数不得小于1.5。 运梁车运梁时必须保持平稳，严禁箱梁碰撞架桥机支腿。当需要一台起重小车吊住箱梁前端向前移动时，起重小车的前进速度必须与运梁车的前进速度保持同步。严禁梁体受损。 4、运梁车 巨大的梁体运送过程是十分复杂而困难的。利用已架设好桥面运送预制梁显然是最安全、最经济、最简单的方法。但是在已架好的梁上通过，运梁设施及梁本身的重量总和已超过已架好的梁体重量，甚至远大于梁本身的计算动负荷。无限制降低运梁设备的重量是不可能的，如果想使运梁的总负荷低于梁体计算动负荷，这必将使梁体尺寸加大，这显然也不经济。 图 运梁车 因而要求这个运梁系统必须具备以下特征: ?白重应尽可能小。不能在运梁车通过已架好的桥面时，对已架桥梁构成破坏危胁。 ?尽可能将梁体的负荷分散，以减少作用在已架好的桥面上的集中负荷绝对值。 ?为了将动态因素引起的负荷增加(动负荷)降至最低，运梁设备需要有高的弹性吸收能力(缓冲性能)。 ?在不十分规则平顺的路面或轨道上行驶时，对作用在各轮子上的负荷应具有自动平衡和补偿能力。 71 ?设备的外形尺寸要尽量小而紧凑，便于解决运梁车与架桥机的匹配问题，运梁设备越紧凑，架设梁的高度问题就越容易解决。 ?由于一旦出现问题，将直接影响施工周期，因此要求运梁系统应结构简单，可靠性高，以降低损坏或故障的风险。 ?整个运动系统要能够实现均匀而同步地运动，不能有加速、减速等一些危险因素作用在负载上，包括启动、停止、反向运动均需渐渐缓慢均匀地运动。 ?为了保证桥梁能够准确地进入架桥机，要求设备操作上的要能微动，微动的数量级要达到厘米级。 第九节 多片T梁的架设 单从高速铁路T型砼梁的跨度及梁重考虑，国内现有的铁路架桥机可满足吊梁要求。但因高速铁路须一次性铺设无缝线路，铺轨后不允许其它施工机械上路作业，即高速铁路须采用筑路——架桥——铺轨(先架后铺)的施工程序，这样，既有铁路建设的工厂制梁——运梁至工地——倒装梁片——机动平车喂梁——架桥机架梁的施工模式不能沿用。即使对于高速铁路多片式T型砼梁集中的长桥群，设想采用现场制梁——桥面上铺设临时轨道——运梁、喂梁——利用现有铁路架桥机架梁作业也是不行的，因为:(1)、现有铁路架桥机或不具备空中机械移梁功能或横移量不够，架设京沪线5片式T梁时尚可考虑人工墩台移梁;而架设秦沈线4片式T梁时则因桥墩台宽度有限，不能采用人工墩台移梁方式，即不能架设;(2)、现有铁路架桥机悬臂自行及架梁时轴重较大，架设京沪线5片式T梁时，运梁及架梁作业均由中间梁片承担施工载荷，梁片承载力不够。(3)、高速铁路采用分片式T梁时，相邻梁体中心距较大，梁片顶面间隙较大，无法阻止临时轨道下所铺道碴下落;由此可见，现有铁路架桥机不能满足高速铁路多片式T梁的架梁要求。 近年来，随着高速公路的快速发展，国内公路架桥机的研制进程加快，目前形成产品系列的以铁道部武汉工程机械研究所研制的JQG系列工程架桥机为代表。JQG系列公路架桥机已生产20余台，并成功地用于广深珠、杭涌等高速公路的建设。该系列架桥机在实现整机步履纵移、带梁横移、安全保护、计算机实时监控和远距离遥控方面均取得了成功的经验。JQG系列公路架桥机最大架梁跨度为50米，最大梁片重量为160吨，桥面宽度及每孔梁片数不受限制，每片梁均可直接落梁就位，且由于采用整机步履纵移方式，各工况下立柱均支立在桥墩台或梁端桥面上，施工载荷通过立柱下的横移枕梁传至各片T梁，使梁片受力均匀。 从架梁能力及施工作业程序考虑，武汉所研制的JQG系列公路架桥机可基本满足高速铁路多片式T型砼梁的架设要求。但因公路桥T梁的跨度、梁体尺寸、梁重等均不等同于高速铁路多片式T梁，且高速铁路多片式T梁架设后还需施加横向预应力，落梁精度及施工工艺要求更高。 高速铁路多片式T型砼梁架桥机可以JQG系列公路架桥机、长征160,78及红旗130,78为设计原型，作架梁跨度、吊梁重量、落梁精度、净空尺寸等技术参数、结构型式的调整及重要部件的优化设计，并制定适宜的架梁工艺，以适应高速铁路桥梁建设新的要求。 第十节 支座安装与调整 我国公路、铁路桥梁过去以使用钢支座为主，自60年代起开始使用橡胶支座。66年广东肇庆的一座公路桥，69年安徽固镇一座12m铁路预应力混凝土桥首先采用了板式橡胶支座，70年代唐山的滦河公路大桥和柳州的红水河铁路斜拉桥首次在公、铁路桥梁上使用了盆式橡 72 胶支座，91年上海南浦大桥使用了球型支座。铁道科学研究院自70年代起，对板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球型支座等多种新型桥梁支座开展了系统的研究、设计和推广应用工作。 (1)各种支座介绍 ?板式橡胶支座 板式橡胶支座通过在橡胶中设置加劲钢板，来约束橡胶的变形，从而提高了橡胶的承载能力。铁科院在78年通过对180多块不同规格的板式橡胶支座的抗压、剪切、转动、疲劳和破坏试验，确定了板式橡胶支座的各项设计参数，90年又对200多块矩形和圆形板式橡胶支座进行了系统的试验。这些参数主要体现在TBJl893-87“铁路桥梁板式橡胶支座技术条件”和JT/T4-93“公路桥梁板式橡胶支座”标准中。目前我国公路桥梁板式橡胶支座设计反力已达10000kN，铁路板式橡胶支座主要用于跨度20m以下的混凝土简支梁桥。随着列车运营速度的提高，目前正在研究板式橡胶支座横向限位装置，以减小列车过桥时的横向摇摆，进一步发挥板式橡胶支座的优点。 对于板式橡胶支座的老化和使用寿命是桥梁工作者普遍关心的问题。我国曾对支座用橡胶片及在公路桥上使用17年的支座、铁路桥上使用10年的支座进行过解剖试验和力学性能试验，结果表明橡胶支座在使用过程中存在一定程度的老化现象，但其老化过程是由支座表面向内层橡胶发展。使用了10,17年的支座表层橡胶存在较明显的老化，其硬度可增大10,15度，但内层橡胶变化都很小，硬度变化仅5度左右，拉伸强度变化不明显，伸长率下降约20,。94年我院和北京局等单位合作对京包铁路上使用了16、19和22年的天然橡胶支座，更换下来做了成品力学性能及支座胶料解剖试验和实桥动载性能试验。结果表明支座抗压模量增长约20,，剪切模量增长19,27,，支座表面老化深度约5mm，支座仍能正常使用，初步估算支座使用寿命可达80,110年。为了对运营桥梁上的板式橡胶支座进行评定，铁道部在97年制定了TB/T2820.3“铁路桥梁支座劣化评定标准”，为板式橡胶支座和其他类型支座的使用性能评定提供了依据。 参照欧洲标准化委员167技术委员会(CEN TCl67)颁布的结构物支座标准制定了统一的国家标准“桥梁板式橡胶支座技术条件”正在批准之中，它将进一步提高我国板式橡胶支座的技术水平，为在我国桥梁上更广泛应用及进入国际市场奠定基础。 ?盆式橡胶支座 我国自73年起开始从事盆式橡胶支座的研究，先后对盆式橡胶支座的抗压、转动、疲劳和破坏等性能进行了系统的研究，并对聚四氟乙烯滑板与不锈钢板的摩擦及磨耗性能进行了大量试验，进而设计了公、铁路桥梁用的盆式橡胶支座。目前公、铁路桥梁支座设计反力达50000kN，铁路桥梁使用的最大支座反力为27500kN(钱塘江第二大桥)，公路桥梁最大的支座——南京长江第二大桥北汊桥支座反力为65000kN，铁科院负责支座设计和监制，目前支座已运至工地待安装。 结合盆式橡胶支座的构造特点，先后研制成抗震型盆式橡胶支座、盆式橡胶测力支座等新型支座，以适应桥梁和其他工程结构不同用途的需要。铁科院97年开展了高速铁路桥梁用橡胶支座的研究，秦沈客运专线采用了高速铁路桥梁盆式橡胶系列支座。 抗震型盆式橡胶支座在钱塘江第二大桥公路和铁路桥上首次使用，设计反力为27500kN，之后在上海奉浦大桥(45000kN)和南京长江二桥北汊桥(65000kN)等多座桥梁上使用。该支座的特点是在固定支座上设有一个摩擦系数大于0(2的滑动面，顺桥向两端装有减震橡胶条。正常使用时，由于滑动面的摩擦系数大于活动支座的摩擦系数，在温度和活载作用下梁体伸缩时，起固定支座的作用。地震发生时，固定支座处水平力大于0(2倍的垂直反力后，滑动面略有滑移挤压减震橡胶条，随着水平力的加大，减震橡胶条下的钢挡板屈服，支座滑动面进一步滑移，释放部分地震能量，由梁体和墩顶间的抗震榫承受地震水平力，从而减弱了地震引起的动力和冲击效应，降低了振动频率，使桥梁结构免遭地震引起的突发性破坏。 73 我国地震区较多，桥梁的抗震措施是设计者非常重视的问题，抗震型盆式橡胶支座，在普通支座的基础上略作改进，成本增加有限，对桥梁结构的安全发挥了重要作用，地震区的桥梁使用该种支座可有效地保护桥梁免受地震危害。 连续梁桥是超静定结构，由于基础的不均匀沉陷、温度变化、施工阶段的体系转换、砼的收缩徐变及有效预应力等因素，实际支点反力很难与理论计算值吻合。支点反力直接影响梁体及墩身的受力，准确地测定支点反力对于分析实桥的受力状态有重要意义。铁科院研制的盆式橡胶测力支座，使用方便，测力准确可靠，精度可达支座反力的1,。广深线石龙大桥使用了8个5000kN的测力支座，京九线卫运河特大桥、赣州贡水特大桥、秦皇岛大里营转体施工斜拉桥和一些公路桥都使用了测力支座。石龙桥是两座40+3X72+40m连续梁桥，边支座为测力支座。两桥合拢后每桥要张拉19批共239根钢绞线，每批钢绞线张拉后边支座反力的变化小者几吨、大者20多吨。实测结果与理论计算极为接近，灵敏性高，表明测试手段准确可靠。秦皇岛大里营斜拉桥转体后两边跨上、下游支座反力相差近一倍，主要是转体后落梁不均匀引起的，该桥为调高型测力支座，通过对支座高度进行调整，使支座反力均匀，保证了梁体受力合理。 通过测定支座反力，不仅可验证设计计算值，而且还可通过调整梁体预应力或支座高度使支座反力与计算值吻合，以保证桥梁结构的安全。它的应用，使设计者可准确的得到支点反力，对梁体截面的内力能准确的判断，为大跨度连续梁的设计带来方便。 ?球型支座 球型支座是铁科院和交通部新津筑路机械厂共同研制成功，填补国内空白的新型桥梁支座。它具有承载力大、转动灵活、转动力矩小、容许转角大、适用温度范围广、养护工作量少等优点，特别适用于弯桥、坡桥和大跨度桥梁。 由于它的转动发生在球面之间，并有硅脂润滑，因此转动摩擦系数低于0(03，转动力矩小，对上、下部结构有利;它不使用橡胶，无橡胶老化问题，更适合于低温地区;聚四氟乙烯板做过大量的试验，其摩擦系数和磨耗性能都能很好地满足设计要求，支座的使用寿命较长。目前球型支座已在北京的机场路、上海的南浦和杨浦大桥、重庆、深圳、广州等地的立交桥中大量使用，嫩江铁路大桥也使用了球型支座。到目前止已累计使用近3000个。由于它具有诸多独特的特点，倍受桥梁设计者的青睐，在弯桥和转角较大的大跨度桥梁中使用球型支座，将进一步改善桥梁结构的工作状况，延长桥梁的使用寿命。 此外，在球型支座的基础上，为适应梁体单向转动的要求，我们研制开发了柱面支座。北京西单新建的中国银行大厦的中央大厅和屋顶花园支承在跨度近40米的井字梁上，为满足井字梁单向转动和位移的要求，我们使用了柱面型固定支座和活动支座，每个支座反力7000kN，共8个。 ?铅芯橡胶支座 铅芯橡胶支座是在板式橡胶支座的中心预留圆孔，在孔内嵌进铅芯而成，铅芯在支座内受到橡胶的紧密约束。由于铅芯有缓慢塑性变形的特点，可象普通板式橡胶支座一样工作，它还可以减少动载对桥梁及墩台的冲击，降低地震对结构的影响。通过对铅芯橡胶支座的动力试验，表明其剪切滞回曲线饱满，临界阻尼比在15,25,之间，可耗散大量的能量，显著改善结构的抗震性能。在地震区使用铅芯橡胶支座作为一种减震体系是经济有效的措施。 铁科院自92年起开始了铅芯支座的研究，已在首都机场新航站楼工程2#和4号桥上使用了反力为3000,8000kN的铅芯橡胶支座。目前正进行桥梁采用铅芯橡胶支座后，在地震作用下，桥梁动力响应的分析研究。经初步分析，简支梁桥采用铅芯橡胶支座后，墩顶位移及墩底应力均可比钢支座减小一倍以上，连续梁桥采用铅芯橡胶支座后，可显著改善固定墩和活动墩在地震力作用下的受力状态，使固定墩和活动墩的受力趋于均衡。使用铅芯橡胶支座，对于桥梁下部结构水平力的合理分布是有利的，可节约墩台造价。 74 (2)支座的安装控制要点 ?预制梁落下后应采用测力千斤顶作为临时支点，应保证每支点反力与四个支点的平均值相差不超过?5,。 ?支承垫石项面与支座底面间隙应采用压力注浆填实。 ?落梁时，支承垫石顶面与支座底面之间注浆材料的强度不应低于垫石混凝土的设计强度，弹性模量不小于30GPa，厚度不小于l0mm。注浆压力不小于1.0MPa。 ?预制梁架设后，与相邻预制梁端的桥面高差应不大于l0mm，支点处桥面标高误差应在+0~,20mm。 ?预制梁架设后安装桥梁伸缩装置预埋件，伸缩装置应符合《施规》和《验规》要求。支座的防尘装置应严格按照设计图纸的要求制造和安装。 支座组装必须严格按设计图的要求执行。安装橡胶板时，其表面必须涂匀硅脂;聚四氟乙烯板储油坑内必须注满硅脂，其排列方向与支座滑动方向一致;不锈钢板表面用酒精或丙酮擦洗干净;组装后的平均高度误差不得大于?2mm。支座安装应严格按《施规》和《验规》的要求执行，制定可靠的施工工艺，保证每孔梁的四个支座受力均匀。 第十一节 质量控制要点 1 高性能混凝土的应用 高性能混凝土的应用必须符合《京沪高速铁路高性能混凝土技术条件》的有关规定。 2 保护层厚度控制及预应力管道定位 普通钢筋的保护层厚度不小于设计值，预应力筋保护层厚度应满足设计要求。为控制管道坐标位置,应设置定位网,以保证波纹管顺直，各方向偏差符合铁道部现行《预制后张法预应力混凝土铁路桥简支梁》(GB7418)中的有关规定。 3 混凝土养护 当梁体混凝土浇筑完成，即应按《铁路混凝土与砌体工程施工 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(TB10210-2001)的规定，进行覆盖和养护。自然养护应执行该规范;如果采用蒸汽养护，则蒸汽养护又分蒸汽养护和自然养护两个阶段，规定如下: (1)蒸汽养护阶段: 蒸汽养护的混凝土在浇筑4,6h 后开始加温 ， 升温速度不得大于每小时10?。恒温应控制在 60?以下，降温速度不得大于每小时10?，拆模时梁体表面温度与环境温度之差不得大于15?。 气温较高、空气干燥的环境下，浇筑完后静停养护阶段应洒水养护。在养护过程中应定时测温，并作好记录。温度计的分布宜在跨中1/4截面、梁端各布置两块，梁端箱内、孔道各布置一块。恒温时每2小时测一次温度，升、降温每小时测一次。 (2)自然养护阶段: 梁体拆模后自然养护时，箱梁表面应予以覆盖，洒水次数以混凝土表面潮湿为度，养护天数当环境相对湿度小于60%时应洒水养护14天。箱梁的内室降温较慢，可适当采取通风措施，并应自然养生7天以上。当昼夜平均温度低于5?或最低温度低于-3?时应按冬季施工办理，采取保温措施。混凝土入模的温度，不得低于5?。炎热天气应逐段覆盖洒水养护。 4 预应力钢筋的张拉 (1)预应力钢绞线的张拉 ?为了使梁体不发生早期裂缝，应在混凝土强度达到设计强度50%,60%时拆除内模，外模只拆不移的情况下张拉部分预应力，张拉值应由设计单位提供。当梁体混凝土强度达到设计强度的80%且弹性模量达到设计要求后，即可进行早期部分张拉。在梁体混凝土强度达到设计强度的100%且弹性模量达100%时，混凝土龄期满足10天方能进行终张拉。 ?在进行第一孔梁张拉时需要对管道摩阻损失、锚圈口摩阻损失进行测量。根据实测结果对张拉控制应力作适当调整，确保有效应力值。 75 ?箱梁两侧腹板宜对称张拉，其不平衡束最大不超过一束，张拉同束钢绞线应由两端对称同步进行，且按设计图规定的编号及张拉顺序张拉。 ?预应力筋张拉程序为: 0?0.1σk(作伸长量标记)?σk(静停5分钟)?补拉σk(测伸长量)?锚固。 ?张拉操作工艺: 按每束根数与相应的锚具配套，带好夹片，将钢绞线从千斤顶中心穿过。张拉时当钢绞线的初始应力达0.1σk，时停止供油。检查夹片情况完好后，画线作标记。 向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。张拉值的大小以油压表的读数为主，以预应力钢绞线的伸长值加以校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内，每端钢丝回缩量应控制在6mm以内。 油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持5分钟，测量钢绞线伸长量加以校核。在保持5分钟以后，若油压稍有下降，须补油到设计吨位的油压值，千斤顶回油，夹片自动锁定则该束张拉结束，及时作好记录。全梁断丝，滑丝总数不得超过钢丝总数的0.5%，且一束内断丝不得超过一丝，也不得在同一侧。 (2)有关张拉的其他规定: ?张拉钢绞线之前，对梁体应作全面检查，如有缺陷，须事先征得监理工程师同意修补完好且达到设计强度，并将承压垫板及锚下管道扩大部分的残余灰浆铲除干净，否则不得进行张拉。 ?高压油表必须经过校验合格后方允许使用。校验有效期不得超过一周。 ?千斤顶必须经过校正合格后方允许使用。校正期限不得超过一个月。 ?每跨梁张拉时，必须有专人负责及时填写张拉记录。 ?千斤顶不准超载，不准超出规定的行程。转移油泵时必须将油压表拆卸下来另行携带转送。 ?张拉钢绞线时，必须两边同时给千斤顶主油缸徐徐充油张拉，两端伸长应基本保持一致，严禁一端张拉。如设计有特殊规定时可按设计文件办理。 5 管道压浆 (1) 后张预制梁终拉完成后，宜在两天内进行管道压浆。压浆前管道内应清除杂物及积水。压浆用水泥应为强度等级不低于42.5级低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥，水灰比不超过0.30，水泥浆的泌水率不得超过2%，流动度宜控制在14,18s，浆体膨胀率小于5%，初凝时间应大于3h，终凝时间应小于24h，压浆时浆体温度应不超过35?，抗压强度不小于35MPa。压入管道的水泥浆应饱满密实。 (2) 水泥浆应掺高效减水剂、阻锈剂;高效减水剂应符合GB8076的规定，掺量由试3验确定;阻锈剂掺量宜为12 kg/m或按产品使用说明掺加。严禁掺入氯化物或其它对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。 (3) 预应力管道压浆应采用真空辅助压浆工艺。真空泵和压浆泵应分别与同一管道的排气口和压浆口连接;排气口应设在管道一端的上方，压浆口应设在管道另一端的下方。 (4) 压浆设备:水泥浆拌合机应能制备具有胶稠状水泥浆，水泥浆搅拌结束后应采用连续式压浆机尽快连续压注，搅拌至压入管道的时间间隔不应超过40min。水泥浆泵应能压浆完成的管道上保持压力，导管中无压力损失。 (5) 压浆前管道真空度应稳定在-0.06,-0.10 MPa之间。当压浆管口流出的浆体浓度与压浆泵中的浆体浓度一致时，连接管道的压浆口，开启压浆口阀门进行压浆。 (6) 浆体通过透明管时，方可关闭真空泵排气口阀门。 (7) 当排气管流出的浆体稠度与灌入前一致时方可关闭排气阀，并继续压浆使管道内压力上升至0.50,0.60 MPa后，持压2min关闭压浆阀。 (8) 同一管道压浆应连续进行，一次完成。 (9) 冬季压浆时应采取保温措施，水泥浆应掺入防冻剂。 (10) 浇筑梁体封端混凝土之前，应先将承压板表面的粘浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净，对锚具进行防锈处理，同时检查确认无漏压的管道后，才允许浇筑封端混凝土。为保证混凝土接缝处接合良好，应将原混凝土表面凿毛，并焊上钢筋网片。封端混凝土应采用无收缩混凝土进行封堵，其混凝土强度不得低于设计要求，也不得低于35MPa。浇筑封端混凝土时应做好封头上部的防水措施。 76 6 箱梁四支点均匀受力 落梁时，应将箱梁先落在千斤顶上再进行支座灌浆，同一梁端的千斤顶油压管路应保证同端的支座受力一致，采用并联。支座安装前，应对墩台锚栓孔进行检查，合格后方可安装。箱梁落梁应先落在千斤顶上，再对支座下座板与支承垫石之间、锚栓孔内进行灌浆，待浆体达到强度后，方可落梁。箱梁就位后，4个支座应受力均匀。 7 桥面标高控制 桥面高程的影响因素较多，需要对主要因素进行控制:主梁变形、基础变位、墩台刚度要求、桥面设施施工等。 表10 预制T梁的产品质量标准 序项 目 要 求 号 1 梁体及封端混凝土强混凝土试件的实际强度，不低于设计要求，梁体的 度 弹性模量不低于混凝土的强度相应值。 2 终张拉,28天的弹性模均不低于设计要求。 量 3 管道压浆 管道内水泥浆密实,水泥浆标号不应低于设计强 度。 4 梁体及混凝土封端混平整密实，整洁、不露筋，无空洞，无石子堆垒， 凝土外观 桥面流水畅通。 5 表面裂缝 桥面保护层，挡碴墙、横隔墙、边墙和封端等五处， 容许有宽度在0.2mm以下的表面收缩裂缝。其 它部位的梁体表面，不允许有裂缝。(收缩裂 纹除外) 6 静载试验 试验合格 7 桥梁全长 ?10mm 桥梁跨度 ?10mm 下翼缘宽度 +5mm，-5mm 桥面挡碴墙内侧+10mm，-5mm 产宽度 品 腹板厚度 +10mm，-5mm 桥面内外侧偏离+10mm，-5mm 外 设计位置 梁高 +12mm，-5 mm 形 梁上拱 不大于L/1800 顶、底板厚 +10mm，0 尺 挡碴墙厚度 +15mm，0 表面垂直度 每米高度内的偏差不大于3mm 寸 桥面平整度 每米长度内的偏差不大于2mm 净保护层 不小于25mm 每块边缘高不大于2mm 支 座差 螺栓 板 垂直梁底板 77 螺栓中心位置不大于2mm 偏差(盆式 橡胶支座) 外露底面 平整无损、无飞边，清碴涂油 挡碴墙预留钢筋 齐全设置，位置正确 接触网支架座钢筋 齐全设置，位置正确 泄水管、管盖 齐全完整，安装牢固 金属桥牌 标志正确，安装牢固 8 防水层 符合设计的有关规定 高速铁路架梁技术实例 一、秦沈铁路客运专线兴城西河特大桥施工介绍,现场预制箱梁, 秦沈铁路客运专线跨度24 m 后张法预应力混凝土箱梁采用单箱单室截面形式,于端部设臵横隔墙,箱梁设臵有通风孔、泄水孔和梁底检查孔。由于设计时根据高速铁路平顺性的要求,引入动刚度设计指标,梁中断面、自重均较大,24 m 单线箱梁每榀工程量为500 号钢筋混凝土100. 7 m3 ,钢筋制安13. 1 t ,高强度低松弛?级钢绞线3. 08 t ,梁重252 t 。施工时接触网支柱基础和挡碴墙及盖板竖墙采用预埋钢筋,待箱梁架设完后现浇施工,防水层采用由氯化聚乙烯防水卷材和聚氨酯防水涂料共同构成的TQF2I 型防水层,并与梁端伸缩缝处进行连续的防水铺装,保护层采用400 号纤维混凝土保护层。兴城西河特大桥位于辽宁省兴城市境内,上部结构设计为28 孔56 榀跨度24 m 跨单线箱梁。 混凝土满足设计标号500 号要求, 终张拉时弹性模量不小于35 GPa ,抗压强度保证率100 %。每立方水泥用量不大于500 kg ,砂率不大于40 %。进行多组混凝土配比设计缓凝时间大于6 h ,混凝土坍落度设臵16 cm，18 cm、18 cm，20 cm 两种不同范围,分别满足不同气候情况下的混凝土罐制要求。 1、混凝土浇筑方法: 1) 混凝土开盘前先对各项准备工作进行全面检查(水、电、备料、拌合站、机具状态及其计量、混凝土输送泵和振捣器等) ,由于混凝土方量大,为保证整孔梁连续灌注,对混凝土输送和布料采用了龙门吊料斗备用方案。 2) 采取不封底模,连续灌注一次筑成,斜向分段,水平分层的施工方法,从腹板两侧下料,从一端向另一端进行。 3) 混凝土振捣采取以插入式振捣为主,附着式振动器为辅的振捣方式。由于钢筋较密,配备了<50 、<30 、<20 三种型号不同直径的振动棒。 4) 振捣时观察下料情况,专人负责锤击内、外模检查密实情况,端部和底板倒角处安排专人负责。附着式振动器开启时不能破坏已浇好的混凝土,混凝土灌注采取薄分层、勤振捣、并辅以专人进行混凝土的“抽芯”工作,切实保证混凝土密实度。 2、混凝土的养护 1) 采用棚罩法蒸汽养护,分静停、升温、恒温、降温四个阶段,浇筑完后静停4 h，6 h ,抽拔橡胶棒后加盖篷布升温,升温速度按每h 不大于10 ?进行,恒温蒸养22 h，26 h ,温度保持在48 ?左右,降温速度按每h 不大于10 ?,拆除保温设施时, 78 梁体表面温度与环境温度差控制在15 ?左右。 2) 自然养护时箱梁表面采用麻布与海绵覆盖,洒水次数以能使混凝土表面保持充分潮湿为宜,养护时间为14 d。 3、预应力施工 采用<80 、<90 橡胶棒成孔,两根橡胶棒于跨中处用1 mm 厚铁皮管套接,长度30 cm，40 cm ,橡胶棒与铁皮管间隙按1 mm控制,并在铁皮管两端采用胶带缠绕密封,防止振捣混凝土流动,避免水泥浆堵塞孔道。 采用特制的放线架,计算好下料长度用砂轮切割机切割,将下好的料用22 号铁线按9 股和12 股扎成一组,编束时,钢绞线要顺绕,根与根之间防止扭缠,并用22 号铁线间距0. 5 m 绑牢。穿束时采用卷扬机引拉,即先穿入一根单钢绞线,将钢丝绳引进孔道,从另一端拉出后,采用联接套筒与钢绞线束联牵,然后开动卷扬机穿束。 预应力张拉过程:1) 千斤顶就位,安装工作锚,用铁管将夹片轻轻打入锚板,然后安装限位板、千斤顶、工具锚,并用铁管将夹片均匀打入工具锚内,调整锚圈垫板及千斤顶位臵,使孔道、锚具和千斤顶三者轴线吻合,每束根数与相应锚具配套。2) 张拉值以油压表读数为主,以预应力钢绞线伸长值作校核, 实际张拉值与理论值控制在?6 %范围内。3) 当油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路,并保持5 min ,测量钢绞线伸长值加以校核,在保持5 min 以后,若油压下降,须补油到设计油压值,千斤顶回油,夹片自动锁定则该束张拉结束,做好记录,全梁断滑丝总数不超过钢丝总数的0. 5 % ,且一束内断丝不超过一丝,也不得在同一侧,否则重新穿束施加应力。 孔道压浆及封锚:1) 预应力张拉后,宜在3 d 内进行管道压浆,水灰比采用0. 38 ,泌水量为1. 6 % ,压浆时压力控制在0. 6 MPa，0. 7 MPa ,水泥浆拌制均匀后,须经孔格2. 5 mm ×2. 5 mm 滤网才可压入管道。2) 水泥浆自拌制压入管道时间间隔以不超过40 min 为宜,压浆前采用空压机除尘并湿润管道。3) 压浆采用活塞式压浆泵,从一端向另一端压浆,当另一端冒出浓浆时,关闭出口阀继续压浆,保压3 min ,关闭阀门,压浆结束。4) 封锚时凿毛锚穴周围混凝土,并对锚具进行防腐处理,同时检查有无漏压管道,安装完模板后,灌注400 号微膨胀混凝土,同时对封头上部进行防水处理。 4、纵向滑移及装车 1) 一期张拉完毕,在制梁台座与存梁台座间安装移梁专用垫垛(16Mn 钢制) ,铺设活动钢轨,于底模顶梁孔安装200 t 油压千斤顶,允许一端顶起脱离台座后,另一端也顶升脱离台座,待回台顶调好梁体水平后同步顶升到设计高度,安装滚轮小车及滑板。 2) 将梁体稳步落于滑板上,安装顶推千斤顶和卡规器,高压油泵供油后顶推移梁。3) 顶移梁时,须有专人负责,注意梁体的稳定性,防止顶偏,使梁体受力不均匀导致开裂。4) 装车时,将梁移进吊梁区,中线对中后,穿放吊具,安装吊梁垫块,两台300. 0 t 龙门吊先行试吊无误后再稳步提升,提升时注意观察梁体有无歪斜开裂现象,将梁提升到高度后,运梁车开进箱梁底部,对中后将梁稳步落于运梁车上运走。 5、总结 秦沈铁路客运专线兴城西河特大桥运用该技术已生产24 m单线箱梁28 孔,实践证明该技术成熟可靠、经济实用,其主要表现在: 1) 整体移动钢外模板,安装与拆除方便,省工省时,安拆一个循环仅需4.5 h。 79 2) 折叠抽取式内模整体性好,变形小,安拆方便,使操作工人于箱内工作强度大大降低,每拆装一次仅需1 个，2 个工日。 3) 采用泵送混凝土,液压布料机灌注工艺使150 m3的箱梁灌注时间只需4 h，5 h ,较之传统施工工艺优势明显。 4)采用快装蒸汽锅炉对梁体进行棚罩法恒温蒸汽养护22 h，26 h后,混凝土强度可达到40 MPa ,大大加快了台位、模板的周转周期。 5)箱梁施工技术较之国外同类型梁在预应力体系设计和全液压模板体系上尚有不足,是今后施工设计研究的方向。 二、高速铁路750 t 拼装式架桥机技术方案,铁道学院, 就轮轨式技术而言, 我国在准高速铁路、铁路客运专线技术研究基础上, 已经取得了一些研究成果。跨度为32 m , 自重达750 t 的整孔简支箱梁,将可能成为主要梁型, 其重量和外形尺寸, 将是我国简支铁路箱梁之最, 目前国内的架桥机尚不具备吊装该梁的能力。并且, 据预测, 高速铁路线上桥梁的累计长度将占线路总长的1/ 4，1/ 3 左右, 为此, 对大吨位架桥机的需求量也将是空前的。 ,一,架桥机的基本结构 以往的研究表明, 拼装式结构的架桥机, 最适宜采用双导梁结构形式, 该结构形式使各单元对接、叠合易于实现, 而且操作简便、重心低、稳定性好。另外, 架桥机的结构还受箱梁的外形尺寸和运梁方式的影响。高速铁路的整孔箱梁翼缘宽度达1315 m , 需要在架桥机内部有足够的作业净空。箱梁的运输方式分轮胎式和轮轨式2 种, 架桥机在构造上最好能满足这2 种运梁方式的需要, 以充分适应现场条件。基于以上原因, 本架桥机的结构采用图1 和图2 的形式。 80 架桥机基本结构由导梁、横梁、起重小车、0号柱、1 号走行大车、2 号走行大车组成。该设计方案在导梁和2 号走行大车这2 部分的设计上不同于以往同类架桥机的设计。 1、架桥机导梁 750 t 架桥机的设计荷载远远高于以往的拼装式架桥机, 应用在SPJ300 t 架桥机和SPJ450 t 架桥机导梁上的六四式军用梁将无法满足设计需要。研究认为, 八七型铁路战备钢梁(以下简称八七梁)是经过实践检验性能优良的战备器材, 其承载力与自重性能比远远高于六四式军用梁, 完全可以满足该吨位架桥机对钢结构强度和刚度的要求。 750 t 架桥机导梁分主桁架结构和联结系统2部分: 主桁架结构为4 片式长72 m 的平面桁架(如图1 所示) , 是导梁的主要钢结构部分, 由八七梁拼组, 用于跨越障碍, 承受节点载荷; 联结系则将2 片主桁架联结为一组, 成为架桥机的导梁, 在上弦部位充当水平联的小型纵横梁, 还可将轨道上的轮压就近分配到主桁架的节点上。这种设计最突出的优点是结构紧凑、受力明确, 可以有效地减轻导梁的重量, 经初步测算, 该架桥机导梁的重量可控制在200 t 以内, 比 81 SPJ450 t 架桥机导梁的重量(240 t) 还低, 仅相当于SPJ300 t 架桥机导梁的重量。为降低双向作业时架桥机调头的难度, 将架桥机导梁设计成沿1 号走行大车对称的形式, 在调头作业时, 只需将0 号柱和2 号走行大车对调位臵即可。 2、架桥机2号走行大车 架桥机2 号走行大车由车架和反U 形框架组成, 参见图2a 。该结构形式的主要目的是使运梁车(不论是公路平板车还是轨道平车) 均能顺利地载运箱梁进入架桥机内部, 图示尺寸初步按NICO2LAS 公路平板车和原450 t 组合式轨道运梁车的外轮廓设计。在架梁作业时运梁车可将箱梁直接运送至起重小车的吊装位臵, 操作非常简便。 3、其他部件 架桥机的主横梁和起重小车沿用以往拼装式架桥机的设计, 其承载力要求相应提高。架桥机的0号柱由横梁和伸缩腿2 部分组成。1 号走行大车分大横梁、走行车架和吊梁状态下的临时支座3 部分, 分别实现承载、走行和分载3 个功能。 ,二,主要技术参数 设计起重量: 750 t 架设跨度: ?32 m 起升总功率: 88 kW 大车运行速度: 0，5 m 主横梁运行速度: 0，5 m 运行控制方式: 变频控制 整机自重: 约450 t 最小作业曲线: R = 2 000 m 可通过最小曲线: R = 1 000 m 最大作业纵坡: 12 ‰ 可通过最大纵坡: 20 ‰ 架设速度: 2 孔/ 天 走行控制方式: 变频调速控制 对运梁方式的要求: 轮胎式及轮轨式均可 以上参数根据“京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定”拟定。为适当减小设计的难度, 对出现机率较小的局部困难路段, 如曲线半径1 000 m , 纵坡达20 ‰的区域, 仅考虑架桥机能够整机通过, 不要求架桥机在该区域也能吊梁作业。对该区域的桥梁, 更经济合理的作业方式是使用龙门起重机或专门适应该区域的架桥机。 ,三,作业步骤 架桥机的作业步骤见图3 , 架桥机在0 号柱、1 号走行大车和2 号走行大车的集中荷载分别为R0 、R1 和R2 。 82 各工序及受力: (1) 架桥机悬臂前行 R2 = 144 t R1 = 306 t(图3a) (2) 0 号柱复位(图3b) (3) 运梁车喂梁、吊梁 R2 = 501 t R1 =647 t R0 = 52 t (图3c) (4) 吊梁前行 (5) 前行至1/2 行程时R2 = 130 t R1 = 850 t R0 = 220 t (图3d) (6) 吊梁就位 R2 = 72 t R1 = 647 t R0 =481 t (图3e) 83