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900吨箱梁制造工艺介绍1．前言目前9条客运专线的桥梁设计中90～95%的桥梁为40m、32m、24m、20m四种跨度箱梁，其中32m箱梁为主要梁型，40m、24m、20m梁型主要用于配跨，除40m梁型一般采用移动模架桥位现浇或移动支架阶段拼装施工外，其余跨度首选整孔预制、运输、架设施工方法。整孔预制箱梁重量一般在530～880吨之间。各种跨度梁型结构尺寸及技术参数见表1。各种跨度梁型结构尺寸及技术参数表表1序号参数名称单位20m梁24m梁24m梁32m梁1全长m20.624.624.632.62跨度m19.523.523.531.53梁高m2.42.4334梁全高m2.4912.4913.0913.0915顶宽m13.413.413.413.46底宽m5.865.865.745.748砼体积m31972302483209梁重t51159966585310保护防水层重t18.722.422.429.711最大吊重t53062169388112运输支点纵向距梁端距离m3.544413运输车运输支点最小承压面积cm2100012001280162014吊具承压面积mm2400×400400×400400×400400×40015跨中弯距Kn-m3215943888451997653016支座反力kn3381328439344947跨北京环线特大桥总长16012.32m，中心里程DK11+471.66，我制梁场设置在DK17+358处线路左侧，负责生产箱梁441孔。其中32m箱梁366孔，24m箱梁51孔，20m箱梁24孔。2.工装设计2.1模板设计模板设计应考虑其刚度、强度及适用性，以保证梁体的外形尺寸和线型。具有多次循环使用不变形和施工方便性的要求，其设计、加工、安装的精度直接影响箱梁的各部位几何尺寸的精度。根据生产量和工期要求，每个制梁台座配置0.5～1套外侧模、0.5～1.5套内模、1～2套底模和2套端模。底模与外侧模、端模间，端模与外侧模、内模间均设密封耐油橡胶条，防止混凝土浇筑时漏浆。另外模板设计时尚应计算设置反拱度和预留压缩量。(1)外侧模由型钢框架、面板、支架调整装置组成，外侧模底部设置活动铰（如京津6＃梁场）或纵移小车（如京津1＃梁场），与台座基础处预埋的铰接点连接，可绕铰接点进行侧向转动（纵横移动时设行走小车或滑移装置）。顶部设置型钢网架固定装置，混凝土浇注时,此部分同时作为混凝土浇筑时振捣作业的操作平台。单侧外侧模为整体框架式结构，制作时按4-6m分节进行制造，运抵预制场后在制梁台位拼接成整体，同时预设反拱线形。支架调整装置采用丝杠或千斤顶形式，在立模和拆模时通过丝杠或千斤顶升降带动侧模旋转或升降。施工先张预应力箱梁时，可将型钢桁架与反力梁联结设计成整体结构。(2)内模箱梁预制内模采用全液压收放，整体或分段出模入模，内模系统主要组成为模板部分、芯部纵向钢梁及钢梁支撑、油缸和撑杆等。内模从形式上分标准断面模板和收坡断面模板两部分，标准段模板按4～8m长度分节制造，相互间法兰连接，每节单元包含顶模一块、侧模和下角膜各两块，接长侧模四块。下脚模设收放油缸两台，上侧模收放油缸根据梁长统一布置，左右对称各两台。在侧模和角膜上沿梁长布置施工撑杆，间距控制在750mm左右。该撑杆将混凝土的侧向力有效地传递到纵向钢梁上，确保混凝土施工过程中油缸不受力。顶模支撑在纵向走行钢梁伸出的支撑上，在液压油缸作用下可以沿竖向上下升降，升降幅度380mm。上侧模通过顶模两侧的各5个铰轴与顶模连接，该铰轴为半铰，旋转至侧模和顶模侧边肋咬合时，限制了侧模的进一步转动。下角模通过类似的销轴铰接在侧模下端肋上，与侧模联动。每4m两侧各设置一个收放油缸，单独控制下脚模的收放，该角模收放动作与侧模分开进行。变坡段模板的内模采取按纵向分三段不同轴收缩，即在箱梁腹腔端部3000mm长范围内,侧模根据箱梁线性变化分三段，由于侧模油缸是独立的，收缩过程是一样的，只是各段动作的转轴不同，所以各段收缩时解开侧模法兰。液压部件采用ø63mm缸径双作用油缸，活塞行程400mm，300mm两种，液压控制台采用体外或体内布置，置于纵向钢梁前端或腔内。管路采用刚性油管，在局部连接处采用柔性管。纵向走行钢梁采用钢板组焊成箱形，内部设置升降油缸和底横梁；在两侧板底部设置突出翼缘部分，为侧模撑杆和钢梁锚固的生根基础。(3)底模活动底模采用钢板作面板，工字钢或槽钢做纵横肋。底模下设纵横梁框架结构，根据设置的梁体反拱度及箱梁底面尺寸制作成型。(4)端模端模设置为整体或分块形式，由面板和纵横肋组成。采用螺栓栓接固定在侧模、底模和内模上，制作时后张梁端模的张拉锚穴位置或先张梁的分丝板必须准确。(5)预留孔洞设置箱梁本身设置有通风孔、泄水孔及吊装孔；施工时按照设计要求予以布置，此部分孔洞模型采用机加工件，设置时与梁体内外模采用栓接固定，保证成孔准确。根据线路的整体布置需要，箱梁制造过程中对应于相邻的孔跨位置需设置预留孔洞；在梁端底板设置检查孔满足维修养护需要，在桥梁端悬臂板位置设置电缆上桥孔洞。开槽尺寸与电缆槽一致,深度200mm，施工时此部位孔洞采用定型模板预留，栓接牢固，保证满足总体的设置要求。2.2预应力设计(1)张拉设备选择先张梁张拉可采用整张整放工艺，即直线预应力筋采用四台1200吨千斤顶（单端），折线筋采用两台600吨千斤顶（单端）张拉。液压控制采用液压泵站。如采用智能控制张拉仪，该工艺可通过数字化控制器进行数据交换，直接进行预应力张拉，从而实现施工过程数字化和智能化的施工工艺。该控制器对张拉全过程实施张拉力与伸长值的自动控制；自动记录张拉伸长值；当张拉力或张拉伸长值达到设计值时，能够自动报警，自动打印，保证施工纪录的可靠性。另外数字接口可与计算机连接进行数据处理，方便地测出张拉端的锚固损失值，也可测出后张梁的管道摩阻损失。先张梁张拉时还应配备四台25吨单拉千斤顶，用于单根钢绞线的初调或补拉。预应力放张采用位于张拉横梁与反力梁间的钢楔块放张。后张梁张拉采用四台250～350吨自锚式千斤顶和配套油泵于箱梁两腹板侧进行对称张拉。采用真空注浆工艺进行孔道压浆。智能控制张拉仪也可用于后张梁的张拉控制。(2)先张梁预应力反力梁由于客运专线先张箱梁预应力筋为折线布筋（在我国为首次），且张拉力较大，所以张拉横梁、锚梁及反力梁受理计算较为复杂。对于直线筋、折线筋分离式布置横梁、锚梁相对容易，但摩阻势必增大。实际使用中最好布置成整体式横（锚）梁，以减小摩阻。但对其受力需进行详细检算。2.3蒸养设施根据热工计算及以往经验，每条生产线蒸养时需采用1台4t/h快装锅炉供气，考虑到工序的调整和衔接，两条生产线可共用1台锅炉。蒸汽养护设施由快装锅炉、蒸汽养护罩、蒸养管道和监测仪器组成。蒸养罩采用轻型型钢框架和防水高密度无纺布组成，拆装采用龙门吊提吊完成。蒸汽主管采用DN100无缝钢管，支管采用DN50无缝钢管，施工时主、支管需包裹保温材料，排气管采用DN25镀锌钢管，每20～30cm间距钻一φ3mm小孔，安装时小孔正对梁体。监测仪器采用铜探头温度传感器，可将温度传感器与计算机连接进行数据处理。客运专线箱梁预制蒸养温度控制在43±2，蒸养时间按26～30h考虑。3.制造工艺操作要点(1)钢筋工程双线整孔箱梁非预应力钢筋规格多、数量大，为确保施工精度和绑扎质量，钢筋绑扎作业采取在固定胎架上绑扎，整体吊装入模。钢筋绑扎胎架采用型钢结构作支撑杆件，通过纵横联提供准确的箱梁外轮廓线，在此胎架上进行梁体结构分布筋的纵横向标志确认，绑扎过程通过定型铁板凳和定型间隔器控制绑扎钢筋的间距和线形。A.半成品钢筋加工、下料及成型在钢筋加工车间按照箱梁梁体钢筋的规格、型号进行半成品钢筋加工，分区堆放；预应力钢筋定位网片和预埋件采用专用胎卡具加工。箱梁钢筋绑扎成型分三个阶段。第一阶段为在底、腹板绑扎胎架上绑扎底、腹板钢筋，布设预应力管道；在桥面板钢筋绑扎胎架上绑扎桥面板钢筋。第二阶段为采用两台80t龙门吊将整体内模吊至底腹板钢筋绑扎胎架位置安装，采用一台80t龙门吊及特制扁担吊装绑扎好的桥面板钢筋笼与底腹板钢筋笼连接成整体。第三阶段为两台80t龙门吊将箱梁整体钢筋笼吊装至制梁台位整体入模。B.后张梁预应力管道安装预应力管道在底、腹板钢筋绑扎时安装。预应力管道采用金属波纹管或抽拔橡胶管,波纹管或抽拔橡胶管的连接采用2－3mm厚镀锌铁皮,连接同时用胶带包裹。在布管安装前，按设计的管道坐标进行放样，设置定位钢筋。定位钢筋焊接牢固,使其在混凝土浇筑期间管道不产生位移。定位钢筋的间距按50cm设置，对于曲线管道适当加密至40cm。定位钢筋网在胎具上焊接定形，其加工精度保证要求。预应力筋预留孔道的尺寸与位置须正确，孔道平顺，端部的预埋锚垫板垂直于孔道中心线。管道的压浆孔、抽气孔设在锚垫板上，排气孔设在锚具的附件上，压浆管、排气管最小内径为20mm。管道在模板内安装完毕后，将其端部盖好。预应力管道位置在任何方向与设计位置偏差，距跨中4m范围≤4mm，其余≤6mm。(2)混凝土工程双线整孔箱梁混凝土采用高性能耐久性混凝土。施工前进行混凝土配合比的优化设计，使配制的混凝土既符合强度等级、弹性模量、水胶比、水泥用量、含气量、工作性等，又满足混凝土抗裂性、抗渗性、氯离子渗透电量、抗碱－骨料反应性、徐变性、抗压疲劳强度等混凝土耐久性指标要求，满足桥梁设计中100年的使用性能要求和铺设无碴轨道后徐变上拱小于10mm的要求。对于表面有粗糙、不平整、蜂窝或不良外观时，将其相应的部位凿适当深度，并以梁体同等级的混凝土重新填筑和修理表面。修补的混凝土耐久性指标，达到箱梁预制要求的相应等级及标准。外形整修混凝土所用材料，均符合《高性能混凝土技术条件》要求。所有填充与孔穴表面紧密结合，在填充、养护和干燥后，所有填充坚固、无收缩开裂及鼓形区，表面平整且与相邻表面平齐。(3)预应力工程保证有效预应力的施加、放张和保证孔道压浆的密实性是满足箱梁结构耐久性要求的重要内容，合理控制预应力施加形式也是减小箱梁徐变上拱措施之一。①预应力钢筋的下料、穿束A.预应力钢绞线下料、编束钢绞线采用砂轮切割下料,先在切断处画线，在每端距切口30～50mm处用铁丝绑扎，不散头。由于钢绞线束孔位不同，其长度也各异，下料后在两端系上铁皮牌标示，注明编号，以免混杂。B.钢绞线穿束先张梁钢绞线在钢筋绑扎台位于钢筋绑扎过程中自上而下逐根穿束；于制梁台位上穿过端模和锚（横）梁的分丝管，穿束时先穿直线筋，再穿折线筋。折线筋穿过转折器时确保位置正确并入槽。后张梁钢绞线对号穿入波纹管内，同一孔道穿束可整束整穿或用穿索机将钢绞线逐根穿入。保证孔道畅通，无水和其他杂物。预应力筋安装后，管道端部密封以防止湿气进入。预应力筋在蒸汽养生完成之后安装。对全部预应力筋和金属件均进行保护，防止溅上焊渣或造成其他损坏。②张拉机具的检验与校正。千斤顶在预施应力前经过校正，校正系数不大于1.05。千斤顶标定有效期不得超过1个月，油压表不得超过一周。千斤顶校验采用压力环校正法，压力环的读数精度按±2％控制。校正千斤顶用的压力环必须在有效期限内。用于测力千斤顶的油压表，采用防震型，其精度不低于1.0级；压力表盘直径不小于150mm，压力表的最大量程为工作压力的两倍；被量测的压力荷载，在压力表总容量的1/4～3/4。油压表与千斤顶配套校验，配套使用。③先张梁预应力筋张拉与放张A.摩阻检测在第一孔箱梁张拉（试生产）时对锚头、分丝管、转辙器等引起的摩阻损失进行实际测定，根据实测结果计算张拉控制力与设计对照修正。B.张拉张拉采用单束初调、整体张拉的工艺进行。张拉仪器为最新科技成果的无粘结预应力智能控制张拉仪。张拉采用张拉螺杆的张拉体系，直、折线混合配束自下而上先穿直线筋，再穿折线筋，折线筋应穿过转辙器正确位置，并入槽。张拉顺序先将直线筋初调，然后张拉折线筋，最后将直线筋张拉到设计吨位。张拉控制应力以油表读数为主，以伸长值作校核，实际伸长值与理论伸长值的差值不得超过±6%。灌筑前，应对预应力筋进行抽查，应力损失超过3%时