客運專線64m雙線節段拼裝預應力混凝土簡支箱梁拼裝工藝與線形控制技

對支術文件之五

客運專線64m雙線節段拼裝預應力混凝土簡支箱梁拼裝工藝與線形控制技

豆鑒定技術文件之五

中國鐵建大橋工程局集團第六工程有限公司

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術

客運專線64m雙線節段拼裝預應力混凝土

簡支箱梁拼裝工藝與線形控制技術

1引言

西成客專漢中漢江特大橋64m雙線節段拼裝預應力混凝土簡支箱梁為國內首次應用在高速鐵路橋梁的大跨度節段拼裝簡支箱梁，其跨徑64m,拼裝重量26261,創客運專線簡支梁跨徑最大、拼裝重量最重兩項國內紀錄，其施工架設設備SX64/2700型移動支架造橋機亦首次應用，箱梁施工節段多，預制、拼裝過程施工工藝復雜，且在箱梁整體張拉過程中對梁體的下擾、上拱的控制，以及考慮后期梁體徐變，各種因素應綜合考慮，可見梁體的線形控制為箱梁施工的重難點之一，需要進行系統研究，保證橋梁高標準高要求的進行施工，并總結線形控制施工技術，為今后同類型的橋梁施工提供系統借鑒。2工程概況

漢中漢江特大橋為新建鐵路西安至成都鐵路客運專線的控制性節點工程，其位于陜西省漢中市漢臺區與南鄭縣交接處，主橋為橫跨漢江所設。全橋位于直線及R=8000m的曲線上，橋長共計4908.24m,漢江主河槽采用12孔64m節段拼裝簡支箱梁，跨越94#?106#橋墩。

本橋64m箱梁采用在制梁場分段預制，在移動支架上整體拼裝，澆筑預制梁段間濕接縫，整體張拉預應力鋼束的施工方法。

一孔64m梁全長為66.3m，計算跨度為64m，梁高5.6m，梁端懸臂外伸各40cm。分為15個節段，沿橋梁中心對稱布置，梁段重分別為1#段156.51、2#段158.31,普通段128.31（不含鋸齒塊），梁段間現澆濕接縫梁段從梁端至跨中依次重40.61、27.51,26.31。

圖1梁段劃分示意圖

3箱梁線形控制

對于如何保證箱梁的整體線形控制技術，其影響因素較多，主要為節段預制施工過程、移動支架拼裝預壓施工過程、節段拼裝施工過程、預應力張拉施工過程等方面，對這幾方面進行施工質量控制，保證箱梁架設后的整體線形可以滿足驗收標準的要求。對于加裝二期荷載后期梁體的徐變可通過梁體自身的支座偏移量進行調整，后期梁體擾度的變化在預拱度預留過程中已經考慮。

節段預制施工過程

節段預制施工的高標準高質量是保證橋梁線形控制的基礎，是橋梁線形控制最根本的保證，梁段的預制一定要嚴格控制，特別是梁模板施工，保證段結構尺寸的誤差最小化無錯臺。節段拼裝梁梁段預制采用在封閉的預制梁場工廠化施工預制，以保證梁段的結構尺寸、施工質量。通過在廠區內設置坐標控制網、提高模板拼裝精度、提高預留孔洞、支座預埋螺栓埋設精度、設置中線控制點等方面進行橋梁線形控制。

設置坐標控制網

為了便于對梁段預制過程中模板形變、制梁臺座、點位坐標等施工控制，高程控制通過廠區內的二等水準測量控制網進行控制；坐標控制在預制梁場制梁區內設置一組測量觀測塔，觀測塔設置在預制梁臺座中線兩側，其一為基站，另一為固定后視。在制梁臺座處設置固定標識，以便于對制梁臺座進行沉降觀測，并可方便對制梁用鋼模板進行校核、對固定點位進行測設。保證各預制梁段的施工質量控制。

圖2觀測塔布置示意圖

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術

梁段施工過程

普通節段鋼筋采用在鋼筋綁扎胎具利用側模進行綁扎，并使用20t龍門吊整體吊裝至制梁臺座，拼裝梁段模板。端頭節段鋼筋采用在制梁臺座上原位綁扎，綁扎完成后進行模板拼裝。

節段模板采用整體式鋼模板，模板經過專業設計單位設計生產，且模板板材厚不小于6mm，使模板具有足夠大的剛度，保證梁段施工過程中得變形量在允許范圍內，模板進場組拼后經過驗收，滿足各施工梁段的結構尺寸后方可進行施工使用，減少梁段錯臺的出現。模板板縫使用玻璃膠進行密封，鋼筋孔洞使用橡膠塞進行堵塞，防止混凝土澆筑過程中發生漏漿的現象。模板安裝完畢后，安裝各預留孔洞PVC管，PVC管安裝過程中應嚴格控制各預留孔的孔位，特別是用于吊裝作業的預留孔洞，制梁過程中采用吊裝孔限位架來保證吊孔的垂直度及位置，以保證提升吊桿與承載面垂直受力減小后續吊裝作業過程中由于梁段預留孔位偏差造成的梁段偏移。節段吊裝孔分內吊裝孔和外吊裝孔；吊裝孔采用預埋（P70mmPVC管成孔方式，并相應的在吊裝孔周邊增設螺旋鋼筋；

箱梁架設最終都要通過支座固定在兩側橋墩上，而支座的安裝位置已經由梁段預制過程中的預埋鋼板固定，因此預埋鋼板的埋設位置精準與否會直接影響箱梁架設位置準確性，支座預埋鋼板的安設應通過全站儀在端頭模板底板放樣，放出鋼板四邊角點，安裝預埋鋼板，并使用支座螺栓將預埋鋼板固定在制梁臺座底板上，使預埋鋼板不能發生移動。

設置中線、高程控制點位

在梁段澆筑過程中在梁段兩側端頭頂板位置處放置鋁合金薄板，嵌于混凝土中，待梁段拆模前，在兩側的鋁合金板上使用全站儀測設出梁段中線，制出刻痕，作為中線標記點E、F,以利于后續梁段拼裝中線控制。

在梁段腹板四角埋設高程控制點A、B、C、D,在拆模前進行高程測量并進行記錄，以供后期梁段拼裝過程中高程調整。

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圖3高程控制點布置示意圖

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3.2移動支架拼裝預壓施工過程

移動支架拼裝完成后，通過在主梁位置加載1.1倍施工最大荷載的預壓荷載，以檢驗移動支架的承載能力和穩定性，確保箱梁現澆施工安全，消除移動支架的非彈性變形，觀測結構彈性變形及各主要桿件的應力狀態。通過支架結構的彈性變形規律，指導移動支架施工過程中預拱度值的設置。保證梁段架設平順度控制。

當造橋機各部拼裝完成，各部件分別進行測試能夠正常運行后，方可進行造橋機預壓試驗。預壓前將造橋機主要桁架桿件及中支腿、后支腿的表面粘貼三角形應變片，測定造橋機預壓過程中，桁架桿件的應力狀態，以及桁架各橫截面擾度變化，保證施工過程中各施工工況造橋機的安全使用。

造橋機預壓荷載為造橋機施工過程最大荷載的1.1倍，通過計算造橋機最大施工荷

載為2233.221,則其預壓荷載應達到2233.22X1.1=24571,每孔梁段懸掛完成后荷載為18571,預應力鋼絞線穿束完成后荷載可達501,回轉天車懸吊一標準梁段荷載1671,將中間13個普通節段每個施加301水荷載,預壓荷載達到2464/2233.22=1.1,滿足造橋機預壓要求。預壓完成后,將預壓荷載進行卸荷,進行正常的梁段架設施工。

節段拼裝施工過程

梁段拼裝架設過程為箱梁架設線形控制的重點控制階段,梁段拼裝線形控制精準度會直接影響箱梁線形平順與否。梁段架設過程中以箱梁預拱度值設置、兩側端段安設、中間節段粗精調等幾個方面進行重點控制。

3.3.1預拱度

考慮預應力張拉后及后期徐變引起梁跨收縮,梁段在擺放時,縱向收縮量以設計梁

圖為準。并按照設計要求設置預拱度，二次拋物線方程公式為y=ax牡b，拋物線的開口

術向上。測量點為梁底板的拼縫位置，以跨中為中心，首先計算出每個節段底板濕接縫位置的撓度，預拱度的設置分兩步進行，在濕接縫澆筑前的預拱度是精調梁段的依據，實測值與理論推算值誤差控制在2mm內。另一部分拱度是澆筑濕接縫的過程中，由于荷載的增加，移動支架的下撓度繼續增加，以達到設計預拱度的要求。同時要求同一梁段的同一端保持水平，不發生平面扭轉。預設撓度觀測點必須根據在預制場標識的4高程測量點（A、B、C、D）進行觀測及預設。

根據橋梁設計線型，綜合考慮縱坡、預設反拱、支座預偏量、濕接縫澆筑前后支架撓度變化及梁高偏差等因素，并注意高程測量點和調整點（千斤頂調整鋼棒位置）位置偏差帶來的數據變化，完善《調梁數據表》。

3.3.2端頭段安設

兩側端段安裝為梁段架設施工的重點控制過程，梁段吊裝前在支撐墊石上放出支座中心線、支座邊線，梁段吊起，安裝支座，并在支座底板彈出支座中心線，通過砂箱直接安放在兩側橋墩上，砂箱位置需固定，并結合梁體線型和砂箱壓縮量（經驗值）確定砂箱高程，梁段高程以控制梁底為準，按調梁數據表的數據控制端頭節梁底標高，梁頂高程做復核但不控制。調整梁段使支座中心線與墊石上繪制的中心線重合?？v向上考慮預留壓縮量，預留壓縮量設置于活動支座端，預先讓活動支座上板往梁長正誤差方向預偏預留壓縮量值。然后通過全站儀校核梁段四角以及梁縫寬度，經過反復調整，直至梁段標高、點位符合設計要求為止。灌注支座灌漿料，將支座與墊石進行固結。

中間節段吊裝、粗精調

中間梁段通過吊桿懸吊在扁擔梁上，扁擔梁再次通過吊桿、螺栓懸吊在桁架懸吊縱梁上，通過調整吊桿位置來調整梁段水平方位和梁段扭轉角度，通過調整吊桿上的螺栓來調整梁段的高程。為便于后期梁段調整，在懸吊縱梁上設置標識，以保證梁段吊裝后只需較小調整即能達到設計要求。梁段吊裝完成后，開始進行定位精調工作，此時移動支架的荷載（除了濕接縫）已全部到位，橋機的撓度穩定。將移動支架上門吊處于靜止狀態，已放置好的箱梁兩側端段中線上架設經緯儀或激光指向儀作為中線控制。測量各節段腹板頂位置1、2、3、4各點位的高程，并根據《梁跨拼裝高程測量、調整數據表》計算得各梁段高程調整值。與此同時，復核濕接縫寬度。梁段的調整采用回轉天車配合。

梁段調整采用縱向f橫向（平轉）（檢查濕接縫寬度）一高程（利用吊桿外露長度

中國錘定技術文件之五

笆定

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控制）的順序依此進行；

⑴縱向：調整濕接縫的寬度用尺量兩側腹板、兩側翼緣、梁中線五個截面，如發現較大偏差，需核對橋機上鋼棒懸掛位置是否準確。

⑵橫向（平轉）：通過梁頂經緯儀或激光指向儀檢查梁段的中線進行控制，并通過梁腹內懸掛的鋼絲繩進行校核；頂板校核時需注意梁節兩端因扁擔梁阻礙視線，現場技術人員必須對兩端側中線均進行校核，以確定梁段是否存在梁節中線與梁跨中線存在夾角的情況。

⑶高程：利用計算好的《調梁數據表》，利用穿心頂，通過調整螺栓絲扣或者增減墊片的方式進行調整對懸掛梁的鋼棒外露絲的長度進行調整。

梁段線型調整是個反復的過程，所有梁段調整完畢后必須進行復核測量，直至最后一次測量結果反映梁段線型控制符合容許誤差方可停止調梁工作。另外，在梁段調整完畢后，需檢查底板、腹板、翼緣板的外緣是否平順，如果存在明顯錯臺，需找出原因，并進行局部梁段的調整。

由于梁段縱向、橫向（平轉）、高程調整相互影響，梁段如果粗放質量較高，相互影響小，因此粗調梁工作務必提前到下放梁段的時候進行，即在下梁過程中就控制好縱向、橫向（平轉）和鋼棒的外漏尺寸，這不僅能節省調梁的時間，也能大大提高線型質量。

在完成濕接縫鋼筋、模板的安裝后，再次檢查整孔梁線形情況，有無錯臺及扭轉情況，確保整孔梁的翼緣板是一條線。然后開始按設計順序進行濕接縫的澆筑，在澆筑過程中一定注意不能漏振和過振現象；更不能出現脹?，F象，在最后澆筑頂板混凝土時一定要認真的收面刮平。拆模后認真檢查有無外觀缺陷，并進行相應的修補工作。3.4預應力張拉施工

箱梁預應力鋼絞線預應力施加過程，也是梁體由移動支架承受梁體自重荷載到箱梁自身承受自重荷載的體系轉換過程。由于箱梁自重作用下的下擾和預應力作業下得上拱會使箱梁產生一定的擾度變化，特別是跨中位置處。為了更好地對梁體線形進行控制，特對張拉過程中得預應力張拉力大小、張拉力施工損失、箱梁張拉過程中擾度變化等幾個方面進行控制研究，保證預應力施工過程中得梁體線形控制。

張拉力損失包括預應力孔道摩阻力，張拉設備誤差等，在進行首孔箱梁預應力張拉

術前進行預應力孔道摩阻試驗，取得試驗數據，在預應力張拉力計算時將其考慮進去。張拉設備應進行定期標定，減小儀器設備造成的預應力施加的誤差。

張拉設備的標定:張拉千斤頂及精密壓力表在張拉前必須進行校正和配套標定，校正系數不得大于1.05。校正有效期為一個月且不超過200次張拉作業，拆修更換配件的千斤頂必須重新校正。標定時對油泵和壓力表配對編號，工地使用時按此編號組配。張拉過程中為了更好地提高張拉精度，特別安裝數字化顯示壓力傳感器，直接顯示張拉力讀數，減小張拉油表讀書的誤差。

預應力鋼束的張拉分兩階段進行，一期張拉在濕接縫混凝土強度達到90%的設計強度及彈性模量后要求時進行，第一期張拉完畢后，梁體即可承受施工荷載（拖拉支架及運梁小車等），二期張拉待濕接縫混凝土強度及彈性模量達到100%設計強度及彈模后進行且齡期大于15天。張拉時兩端對稱同步張拉（四臺張拉千斤頂同時工作），以控制張拉力為主，伸長量為輔的雙控法進行。

張拉順序是：張拉初始應力（10%設計值）f第二次張拉噸位（50%設計值）f設計值（100%設計值）f持荷五分鐘f回油至零。把三次的伸長值都記錄下來，計算最終伸長量。

在預應力完成后宜盡早完成壓漿，減小預應力鋼絞線的自身松弛對張拉力的影響。

3.5節段支撐的調節（體系轉換）

箱梁在第一階段預應力鋼束張拉前，梁的全部重量多支點彈性支承在移動支架主梁上。每個梁段由四根鋼棒承受，用作高程的調整。當預應力鋼束開始張拉后，隨著張拉的進行部分自重將轉為由梁體自身承受，同時移動支架承受的梁段重量將逐漸減輕，主梁反彈上托力發生變化。隨著預應力鋼束逐步張拉，箱梁自承能力越來越大，最后梁的重量由移動支架主梁承受轉為箱梁承受。為防止上托力過大而頂裂梁體，在張拉過程中要及時調整懸吊鋼棒長度，以減少移動支架的上托力。從中支腿向后支腿方向分別編號吊桿1、2?吊桿26,見下圖。

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圖4吊桿編號示意圖

吊桿順序為

第一批縱向預應力張拉順序見下圖：

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在第一批縱向預應力張拉

5第一批縱向預應力張拉順序示意圖

之前，梁段和濕接縫及鋼絞線的重量通過吊桿、扁擔梁傳

中分批次松吊桿，逐步將箱箱梁荷載傳遞到支座上，待一期張拉完成，吊桿全部松掉，箱梁荷載全部由支座承擔，完成體系轉換。

遞給移動支架承擔，張拉過程

0

張拉按順序從1?5,當張拉完N2和N2'時，逐步從兩端往中間配合穿心頂松吊桿,

松吊桿順序見下表：

松吊桿順序序號

名稱

松吊桿距離mm

松吊桿順序序號

名稱

松吊桿距離mm

1

吊桿1

2

14

吊桿8

9

2

吊桿2

3

15

吊桿20

9

3

吊桿26

3

16

吊桿19

10

表1松吊桿順序表

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吊桿11

11

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6

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吊桿12

11

10

吊桿6

7

23

吊桿16

11

11

吊桿22

7

24

吊桿15

11

12

吊桿21

8

25

吊桿13

11

13

吊桿7

8

26

吊桿14

11

當第一批預應力全部張拉完成將吊桿螺母全部松掉，完成體系轉換。

3.6梁體線形觀測

在箱梁梁段架設拼裝過程中要全過程進行梁體的線形觀測，保證各個施工過程線形控制的精準度，調整梁段結束，實測第個梁段頂面的4個觀測點，并查檢活動支座端預留壓縮量。填寫梁體線形跟蹤觀測記錄表。澆筑完濕接縫后再觀測第二次，一期張拉結束后觀測第三次，二期張拉結束觀測第四次，1個月后、3個月后、6個月后、12個月后分別觀測第五次至第八次。依次記入梁體線形跟蹤觀測記錄表，為今后線形調整作為

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