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30m先简支后连续公路箱梁施工工法

1 前言
先简支后连续预应力箱梁在高速公路桥梁中已逐步被推广应用。这种梁型集简支梁和连续梁的优点于一身，克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求；因为这种梁型有诸多优点，国内在建的京（北京）-福（福州）、连（连云港）-霍（霍尔果斯）高速公路的大桥、特大桥多采用此种梁型。连霍、京福高速公路均用此工法获得成功，尤其在连霍高速公路三堡互通立交主线桥斜交先简支后连续梁施工中运用成功，被业内人士称为“行业领先，勘称精品”。
2 工法特点
运用自行设计的栓接大块模板，通过严格的施工管理、严密的科学实验，可确保生产出优良的预制箱梁，并且模板拆卸后可用做其它构造物的平面模板；减少一次性投入。
运用自行设计的大跨度、大斜度、大吨位龙门起重机，起梁、移梁、运梁、提梁安全可靠，降低了劳动强度、效率高。
运用自行设计制造的双导梁架桥机架梁，安全可靠、成桥迅速。
运用自行设计制造的现浇湿接头、桥面板模板，节省材料，可降低成本，模板强度、刚度均满足要求。
3 适用范围
先简支后连续预应力混凝土公路箱梁施工工法适用于30米跨度的跨江河、跨铁路桥和高架桥（斜交或正交）的梁部施工；也适用于其它跨度的先简支后连续预应力混凝土箱梁现场施工。
4 施工工艺
4.1 工艺原理
先简支后连续预应力混凝土箱梁是在现场预制简支箱梁，完成第一次张拉；在梁端预留与横梁相连接的钢筋，并在箱梁顶板内预留孔道；待架设完成，并浇筑完连续接头后，在箱梁顶板内张拉负弯矩束；完成桥面施工后，解除临时支座，达到整联桥梁连续的目的。
现场预制箱梁采用拼装式钢模板（模板设计时考虑一次性投入与预制梁数量等因素，腹板可采用定型钢模组合拼装）。台座采用混凝土面上粘贴酚醛树脂绝缘板，以达到理想的光洁度，台座两端为防止张拉后应力集中，采用柔性设计。钢筋骨架成型分两个阶段：绑扎底板、腹板（含第一次张拉用波纹管定位）钢筋----立模（内、外）----绑扎顶板钢筋（含负弯矩束张拉用扁波纹管）。混凝土浇筑采用斜向分段，水平分层的方式，先浇筑底板，随后浇筑腹板、顶板。腹板外模安装附着式震动器，底板、顶板以插入式震动棒振捣。混凝土浇筑后，夏天以覆盖无纺土工布并浇水自然养护为主，冬天用蒸汽养护。预应力筋用波纹管成孔，为防止振捣时波纹管变形，圆形波纹管内穿稍小于内径的圆形塑料管，扁波纹管内穿Φ16圆钢或钢绞线，混凝土浇筑完成后抽出塑料管和钢筋（或钢绞线）。第一次张拉完成后，用砂浆暂时封住锚头，孔道压注水泥浆。架设时相邻梁片应该是混凝土龄期相差不大，张拉日期相近、起拱值相差小的预制箱梁；以尽量减小混凝土收缩徐变引起的次应力。横梁及梁片之间的桥面板应及时浇筑，龄期差不宜超过3个月。
桥梁完成整联连续后，将临时支座熔化，完成从简支到连续的体系转换。
4.2 对原材料的要求
4.2.1 预应力钢筋
符合标准ASTM A416-92a,270级高强低松弛钢绞线，每股由7丝φ5钢丝组成，公称直径φj15.24MM，标准强度RYb=1860Mpa。
4.2.2 非预应力钢筋
技术性能符合GB1499-91的规定。
4.2.3 钢板
符合GB700-79规定的A3钢板。
4.2.4 锚具
采用OVM15和BM-15型锚具及配套设备，成孔采用钢波纹管。
4.2.5 水泥
525＃普通硅酸盐水泥，符合GB175-92规定。
4.2.6 砂石料
符合JTJ71-94规定。
4.2.7 外加剂
采用HZ高效减水剂，以减少水泥用量，提高混凝土和易性和可操作性。外加剂掺量由试验确定，一般为水泥用量的0.8%。
4.2.8 拌合用水
采用饮用水。
4.3 工艺流程
4.3.1 制梁工艺流程（见下图）

波纹管内穿塑料管和圆钢
台位及底模制作

底腹板钢筋制安

钢筋、模板检查签证

底腹板内波纹管固定

混凝土浇筑并收浆养护

固定锚垫板
立外模、端模

穿 束 并 张 拉
立 内 模

孔 道 压 浆

顶板钢筋制安

存 梁 待 架

调整并固定模板

4.3.2 先简支后连续箱梁施工工艺流程（见下图）
浇筑连续接头混凝土
预 制 场 建 造

张拉负弯矩束、压浆
台座、模板制作，龙门吊安装

预 制 梁 生 产

浇筑湿接缝、护栏座等

从存梁区提梁移梁到桥面

体 系 转 换

临时支座制作
支座安装

调 平 层 施 工

架梁就位、调整、固定

防水层和沥青混凝土铺装

4.4 主要施工工艺
4.4.1 预制场的建造
在桥侧适宜的场地，如被交路、河堤等，建造预制场，顺桥向布置制梁台座。预制场两侧横桥向铺设轨道，起重龙门吊的大梁与桥向平行（与台座方向一致）轨道方向与大梁可成任意角度。走行台车采用自行往复式同步电机驱动。支腿采用贝雷片组装，为防止贝雷片横向失稳，除采用定型连接网片加固外，用型钢局部加固。大梁采用军用梁拼装而成，需满足强度、刚度和稳定性的要求。
4.4.2 台座制作
台座数量根据混凝土强度达到张拉要求的时间、工人操作熟练程度、每天要求生产的预制箱梁数量等因素确定，一般为7个的倍数。
台座采用C30混凝土制成，配构造筋。表面采用易于脱模、可提高混凝土外观质量的材料贴面，作为底模；采用酚醛树脂板或钢板贴面较为理想，能够达到箱梁底面“光洁”。
台座两端留起梁孔，长20CM，孔上盖2CM厚钢板，保持台座面平整。起梁孔至端头段台座内夹5CM厚木板（也可采用其它柔性设计），避免张拉后两端受力集中而使台座或箱梁端部压损。
台座顶面两侧预埋5号槽钢，内卡橡胶管以防施工时漏浆。
4.4.3 模板制作
外模：外模采用67型钢模板，面板4，龙骨6.3槽钢，支撑架采用8.0槽钢焊接而成，支架与模板间、模板与模板间均采用栓接，目的在于拆装方便，同时模板解体后也可做它用，减少一次性投入。支架间距采用0.75M较为合适。外模外侧每间隔1.0米安装附着式震动器1-2台，上下交错布置。
内模：内模采用覆塑木结构板或采用钢面板。内模顶板采用可自由抽拉的活动板，直接支承在支架上；可不设底模，但内下角部位需设弧形模板，并且混凝土施工后需要及时拆模；端模采用4MM厚钢板制成，上部分三块、中部左右分开、下部分二块，相互间采用栓接，中间打孔，用于固定锚垫板和穿出制孔用的波纹管（内套塑料管），端模制作时必须保证锚垫板端面与钢绞线方向垂直。内部支架采用5号等边角钢制成，共分上下左右四部分，相互间采用栓接。
4.4.4 钢筋加工与绑扎
在车间下料、调直、对焊、弯制。在台座上先成型底、腹板钢筋，并按设计坐标调整、固定底腹板内波纹管，安装并调整外模，安装内模及端模就绪后，绑扎顶板钢筋，并安装顶板内扁管（内穿φ16圆钢筋或钢绞线）和锚垫板。安装波纹管时应使之穿入锚垫板内。
4.4.5 灌筑梁体混凝土
混凝土开盘前应对各项准备工作进行全面检查，包括水、电、备料及计量、机具设备等。
采用连续灌筑、一次筑成、斜向分段、水平分层的施工方法。从一端向另一端浇筑至变截面处，调转方向从另一端下料。浇筑底板时，将内模顶板抽拉开工作孔，浇筑一段恢复一段，且底板混凝土坍落度应控制在5--7CM。在底板混凝土施工时应以插入式振动棒振捣。腹板施工时混凝土坍落度控制在8--10CM，震动器每次振捣时间应小于2min,并以插入式震动棒辅助振捣和下料，时刻认真观察下料情况和底角翻浆情况，尤其注意波纹管位置的下料，防止出现空洞和混凝土离析。混凝土灌筑时按要求做试块，随梁养护，作为检查梁体混凝土质量和拆模、张拉的依据。在灌筑混凝土过程中，需经常来回抽拉圆波纹管内的塑料管和扁波纹管内的钢绞线（或圆钢），防止漏浆堵管。
夏季在梁体表面覆盖无纺土工布并洒水养护；冬季按照《公路桥涵施工技术规范》要求进行蒸汽养护。
4.4.6 张拉
采用千斤顶型号为YCM150型和YCQ25×150型。
当混凝土强度达到20MPa以上时方可拆模，当混凝土强度达到设计强度的90%以上时方可张拉。张拉前的准备工作有：抽出塑料管和钢绞线（或圆钢），穿束，预拉，安装锚具（工具锚需涂润滑剂或裹塑料布，张拉一束后，工具锚倒做工作锚）并打平夹片，安装限位板和千斤顶，安装工具锚。
张拉时两端加强联系，尽量保持同步。张拉顺序：10%张拉控制力（初应力）并量伸长值---20%张拉控制力并量伸长值---40%张拉控制力并量伸长值---100%张拉控制力并量伸长值---102%张拉控制力（持荷5分钟）并量伸长值---回顶---静置5min---撤顶。
操作注意事项：
⑴采用双控，以张拉力控制为主，伸长量控制校核，实际伸长量与计算伸长量误差不大于6%；
⑵两端同步对称张拉；
⑶若断丝、滑丝超过规定，应退锚重新张拉，并查找原因；
⑷持荷时观察油表，若压力下降，应补足至规定压力，再进行回顶；
⑸张拉完一片梁后应立即测量梁的拱度，建立该梁的上拱值档案，测量其1天、3天、7天、30天、60天的上拱度，并应符合设计值，否则检查原因，予以处理；
⑹割去多余的钢绞线时，切不可烧伤锚具。
4.4.7 孔道压浆
压浆用的水泥浆用525＃普通硅酸盐水泥配制：水泥：膨胀剂：水=1：0.12：0.4，稠度为16—18s，3h泌水率为1.9%，24h膨胀率为3.8%，R28≮40Mpa。
采用一次压浆工艺，由一端压入，至另一端冒出均匀的浓浆时停止，用木塞打紧，压入端持压0.5—0.7Mpa5min,压浆时，不得停止搅拌。
4.4.8 吊梁、移梁
当压浆浆体强度达到设计值的75%以上时，用龙门吊吊梁并移梁存放。
4.4.9 架梁
⑴架梁前应复查梁的尺寸，同一孔选择龄期、起拱度相近的梁；
⑵安放支座，固定支座的安装按照规范和厂家要求安放，临时支座（中跨）采用硫磺砂浆制成，内置电阻丝，配比采用：硫磺：干砂：425＃水泥：石蜡=1：1.2：0.4：0.03；
⑶架桥机就位，调整、固定；
⑷喂梁、前天车起吊，前横导梁前移；
⑸后天车起吊，前后横导梁共同前移到位；
⑹前后天车共同横移；
⑺落梁就位，调整天车及横导梁。
⑻落梁后用斜撑将架桥机行走、运梁轨道所对应的梁固定，并及时将横向钢筋、钢板焊接好。
4.4.10 浇筑中横梁混凝土
中横梁混凝土的浇筑应从每联两端向中间对称、间隔进行；五孔一联者分两次，每次浇注两处接头；六孔一联者分三次，第一次浇注联端两个接头，第二次浇注联中间一个接头，第三次浇注剩余两个接头，同一联混凝土浇注时气温不能相差过大，宜控制在50C以内。接头混凝土采用膨胀水泥。
4.4.11 体系转换
接头施工完成后，先浇注跨中0.6L段范围内的湿接缝混凝土，其次浇注剩余部分湿接缝，最后采用电热法解除一联内临时支座，完成从简支到连续的体系转换。解除临时支座时，应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。
4.4.12 调平层施工
浇注完成张拉箱梁板束的预留孔、护栏座、防撞墙后，进行调平层施工，浇注时应保证钢丝网的位置正确，完成后喷洒防水层，铺装沥青混凝土。
5.关键技术与操作要点
5.1预制梁的预制与架设
① 预制梁预制时应特别注意腹板混凝土的振捣，尤其波纹管的位置易出现空洞，应派有经验的人员检查振捣情况。
② 预制梁顶板内波纹管位置应保证正确，并且应穿入锚垫板内，管内应穿入钢绞线或圆钢，且混凝土浇筑时应经常拉动，防止压扁波纹管或漏浆堵塞波纹管。
③ 严格控制预制梁顶面横坡正确。
④ 预制梁端钢筋预留长度在保证搭接长度的同时，不宜过长，架设时尽量保证钢筋不弯。
⑤ 预制梁就位后应使中横梁前后对应两片梁顶板内扁波纹管口位置、方向、高度相一致，偏差较大时应予以调整，防止二次张拉钢绞线出现弯曲。
⑥ 预制梁架设时，内、外边梁应调整到翼缘板顺直。
⑦ 每片梁顶面横坡应尽量与设计桥面横坡相一致，且相邻两片梁相差不能太大。
5.2 中横梁施工时应注意
① 永久支座安放好后，在其周围满铺干沙，再安放横梁底模，若永久支座离临时支座太近，应采取有效的隔热措施，防止解除临时支座时高温影响橡胶支座质量。
② 中横梁的施工顺序应该是从每联的两端向中间间隔对称进行。
5.3 临时支座的施工
① 临时支座在预制时，应控制水泥和硫磺用量，并在压力机上试验、调整配合比，避免通电后不熔化。
② 临时支座标高控制与永久支座标高基本一致。
③ 永久支座下垫钢板厚度+永久支座上预埋在中横梁内的钢板厚度+支座厚度，不能超过梁底板钢筋到支座垫石高度，否则应予以处理，架梁的同时安放好永久支座。
④ 临时支座的解除应在一联湿接缝浇筑完成后进行，从一端向另一端逐孔解除。
6.机具设备
6.1 制梁主要机具设备（见表1）
表1 制梁主要机具设备
序号
名 称
规 格
单位
数量
备 注
1
龙门吊
1200KW 跨度42米，高14米
台
1
架桥机横梁采用4片单层64式军用梁，支腿采用6片单层贝雷片带加强弦杆
2
混凝土搅拌站
QZ-500
座
3
3
蒸汽锅炉
KZL1-8A1t0.7MPa
台
1
4
装载机
ZL500
辆
1
5
附着式震动器
EW-10
台
60
6
插入式振动棒
φ50、20MM
台
10
7
千斤顶
YCM-150
台
4
8
电动油泵
ZB4-500
台
5
含备用1台
9
压浆机

台
1

10
空压机

台
1

11
机动翻斗车

台
3

12
发电机
75KW
台
1
备用
6.2 架梁主要机具设备（见表2）
表2 架梁主要机具设备
序号
名 称
规 格
单 位
数 量
备 注
1
双导梁架桥机
跨度40米
台
1
自制
2
运梁台车
500KW
台
4

3
卷扬机
5T
台
3

4
发电机
10KW
台
1
备用
7. 劳动组织
7.1制梁劳动组织（见表3）
表3 制梁劳动组织
序号
工种
人数
工作范围
1
场长
1
统一指挥，主抓生产
2
技术人员
2
技术交底，各工序检查，施工质量控制
3
测试人员
3
检查模板、起拱度，调整施工配合比，配合技术人员搞好施工控制
4
起重工
5
起梁、移梁，操作龙门吊
5
钢筋工
25
钢筋、波纹管制安，预应力束张拉，压浆
6
木工
15
安装、拆卸内外模、端模
7
混凝土工
16
混凝土拌制、运输、灌注，混凝土灌注时兼龙门吊指挥
7.2 架梁劳动组织（见表4）
表 4 架梁劳动组织
序号
工种
人数
工作范围
1
装吊工
12
吊梁、横移梁、落梁等架梁作业
2
电工
2
施工用电
3
现场指挥
1
现场各方协调，统一指挥
4
技术人员
1
技术交底，质量控制
5
测试人员
2
支座放线，标高控制等
6
运梁组
10
专管运梁、喂梁、轨道铺设
7.3 桥面施工劳动组织（见表5）
表 5 桥面施工劳动组织
序号
班组
人数
工作范围
1
钢筋班
20
连续接头、湿接缝的钢筋制安、焊接
2
木工班
15
连续接头、湿接缝、防撞墙模板安装
3
混凝土班
20
混凝土施工
4
技术人员
1--2
技术交底，现场质量控制
5
现场指挥
1
现场协调，统一指挥，主抓生产
6
测试人员
3
放线、校核、控制施工配合比
8. 质量控制
30M公路先简支后连续箱梁在梁体制造、龙门吊设计施工、模板设计施工，运梁、架梁等方面均要成立TQC小组，按照ISO9002标准要求实行程序化施工管理，确保工程质量。其质量标准应符合交通部有关规范及验标要求。
9. 安全措施
严格遵照国家及部门颁发的有关施工安全制度和注意事项。尤其跨铁路既有线施工和高等级公路施工，必须与相关部门密切联系，团结协作，共同把安全工作做好。
10.效益分析
采用先简支后连续箱梁，可节省大量的临时支架，优化受力结构，降低了高跨比，降低造价明显。
采用工地制梁，利用被交路、河堤等空间，节省临时用地，效益明显。
通过工法管理，最高产量为3片/天（14个台座，一套中梁外模，一套边梁外模，两套内模）。且工程优良率达100%，架梁最高达5片/天，工程优良率达100%。
11.工程实例
连（连云港）--霍（霍尔果斯）国道主干线徐州境三堡互通立交桥，主桥双幅728米，跨津浦铁路，跨206国道。每孔由8片箱梁组成，共分4联，其中第1、2、3联为先简支后连续结构。该线跨运河特大桥等也采用此类桥型。京--福线在山东、江苏境内也同样多采用此梁型。

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