高速铁路先张法预应力混凝土简支箱梁试制项目研究

高速铁路先张法预应力混凝土简支箱梁试制项目研究

（节选）

一、概述

先张法预应力混凝土简支箱梁，因其结构可以减少后张梁所需的管道设置，预应力筋能够有效地与梁体混凝土结合在一起，避免了管道对结构断面的削弱以及管道压浆不充分或管道积水对结构的影响，同时节省了大量的预应力筋的张拉、管道压浆等工序，大大减少了施工环节、缩短了施工周期、提高了梁体的耐久性，在高速铁路和高等级客运专线的修建中应用前景广阔。

秦沈客运专线20m、24m、32m单线整孔箱梁。通过研究总结出了一套先张法预应力混凝土简支箱梁现场制梁工艺，为“秦沈客运专线桥梁制造与架设细则”和“桥梁过程质量检测评定标准”的修订提供了数据。

在总结秦沈客运专线单线整孔箱梁现场制梁技术和工艺的基础上，2003年承接了铁道部科技司科研项目“高速铁路预应力混凝土先张梁的试验研究”分课题“先张法预应力混凝土简支箱梁工艺研究”(合同编号：2003G004)的研究工作。对大吨位张拉台座、自动化模板、大吨位预应力张拉施工工艺、混凝土制备和施工工艺等进行了研究。现场制梁方案已进行多次审定，目前已进入制梁的实施阶段。

二、高速铁路先张法预应力混凝土简支箱梁制梁施工方案和施工工艺

1 编制依据

1.1 国家有关规定、规程和规范； 1.2 京沪高速铁路有关设计资料；

1.3 《折线配筋先张法预应力混凝土梁设计及制造工艺研究》； 1.4 《FPLM工法在韩国高铁的应用》； 1.5 国家有关规定、规程和规范。 2 工程概况介绍 2.1 梁体概况

京沪高速铁路先张法预应力混凝土简支箱梁，设计资料如下：

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2.1.1 截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向

内侧加厚； 2.1.2

梁长：32.6m，跨度：31.5m，桥梁顶宽：13.4m，底板宽：5.74m，梁

高：3.0m，梁体混凝土：328.2m3，梁重：820t； 2.1.3 预应力筋采用强度等级为Rjy=1860MPa，弹性模量为Ey=1.95×105MPa，公称直径15.2mm，标准型高强度低松弛钢绞线；预应力钢绞线共计263根，其中折线布置56根、直线布置207根； 2.1.4 1200MPa； 梁体外型尺寸及钢绞线布置图见图1、图2。 梁体混凝土及弹模达到90%设计强度方可进行放张，放张控制应力为图1 跨中及梁端截面外型尺寸图 图2 跨中及梁端截面钢绞线布置图 2.2 近期工期目标：1片/3天。 2.3 工程特点 2.3.1 底模、整体外模、机、电、液一体化全自动液压内模、分体式张拉横梁、拼装式承压柱的研制。 2.3.2 预应力为折线及直线混合配筋，实际施工时需根据梁体技术参数，计算确定张拉、放张步骤及标准，以减少施工时间，避免梁体混凝土损伤。 2.3.3 箱梁在预制厂预制，保证大体积混凝土连续灌注，一次成型，严格控制梁体蒸养过程中梁体混凝土的内外温度，避免温差裂纹的产生。 2.3.4

进行混凝土配合比的优化、选定及养护工艺的专门研究，确保在较短

时间内梁体达到设计放张强度和弹性模量，缩短制梁周期。 2.3.5

跨度31.1m预制箱梁重量达799.5t，采用整孔预制、桥面运输、整孔

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架设的方案，需对800t的箱梁提升、运输及架设设备进行认真比选。 3 资源配备 3.1 生产设备 3.1.1

工装设备

钢模具由侧模(包括钢筋绑扎胎架)、端模、内模和底模四大部分组成。模具加工预留压缩量及反拱度根据相应设计数值确定。 3.1.1.1 制梁台座及底模

为解决设计规定混凝土灌注工艺需设底振的要求，制梁台座借鉴国外先进技术和秦沈客运专线凌海制梁场的施工经验，采用钢筋混凝土槽型基础，上设型钢纵横梁系统，底模为与台座相固接的δ14mm钢板，按四台数控油顶同步起移梁方案设计。重点考虑：

* 因梁体两端顶梁油顶位置因而梁端部位置的加固； * 钢绞线放张引起的变形位移及梁体两端地基承载力； * 保证蒸养管路安装及侧模固定等功能要求；

* 方便底模振动器的安装与拆换。底模采用1.5kW附着式振动器，安装原则：纵向间距1.5m，横向间距1.8m（梅花形交错布置）。

* 方便安装折线筋转折器；

侧模由型钢支架、面板、加劲骨架等组成。支架间距275cm由工字钢焊接成型，面板为δ10mm钢板，带加劲肋面板与骨架焊成一体。侧模采用1.5kW附着式高频振动器，间距1.2m～1.6m，水平双排交错布设。

侧模纵向不分段，外夹底模，底部固定在基础上，顶部以对穿拉杆螺栓紧固。 3.1.1.2 端模

端模与内外模骨架栓接，形成封闭端，为了确保锚下混凝土密实，在端模适当位置需增设附着式振动器。端模内嵌10cm，通过连接结构调整梁长，端模纵向厚50cm，加筋板和设置支撑以抵抗侧压力。 3.1.1.3 液压内模

内模纵向按变截面分段，由型钢支架、钢模面板、主梁、支撑及脱模系统（液压油缸及液压系统）、拖拉运行走行系统组成。型钢支架由工14cm焊接成形，上铺10mm面板，径向按模型收缩工作原理分模，接缝处按动作顺序设置搭接止口，有效封浆。支撑体系采用液压油缸自动控制及双向调整丝杠相结合的方式进行。

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行走系统采用外力拖拉、辊轮行走方式，出模时以龙门吊及拖车配合施工。液压系统能够实现顺序操纵及自锁保压抵抗混凝土施工的各种载荷。 3.1.1.4 张拉台座配备 ⑴、压柱设置

考虑拆装方便，采用活动式箱型钢压柱，每个压柱分三段，每段到现场用法兰和M27高强螺栓联结。因有折线配筋，故压柱端部有部分斜向布置，压柱跨中断面1.2m×1.8m箱型结构，其中心线与跨中钢绞线重心线重合。

⑵、横梁设置

因折线筋放张需要，单端设置2种横梁，形成2个放张体系，分别用于直线筋及折线筋张拉。 3.1.2

起重设备的布置和配备

制梁场设2台跨度为18m的500t轮胎式提梁机，完成箱梁的吊移、存放作业，钢筋绑扎及梁体预制车间均设置跨度24m的20t龙门吊，完成钢筋吊装及其他小型起重作业。 3.1.3

混凝土搅拌、运输及灌注设备

3.1.3.1 搅拌混凝土采用100m3/h混凝土的搅拌站2座，其上料、计量均为全自动操作，微机系统控制。

3.1.3.2 灌注混凝土的运输采用两台HBT80拖式输送泵泵送，混凝土入模由2台HG24液压布料机布料。 3.1.4

养护设备

为加快制梁台座的周转，保证产品的质量，采用蒸汽养生，制作新型养护蓬罩，配备2台2t/h卧式锅炉，微机控制全自动蒸养设备1套。 3.1.5

静载试验设备

为保护环境，减少对国土资源的破坏，制梁场不设专门的钢筋混凝土试验台座，改为配备自平衡式静载试验设备一套。 3.1.6

起移梁设备

配备300t起梁油顶4台，采用同步起升平衡系统，保证梁体由制梁台座同步起升，后使用2台500t龙门吊吊运至存梁台座存放。 3.1.7

张拉设备

配备4台20t千斤顶用于钢绞线初调；8台YG-1300型千斤顶与配套油泵组

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成2套同步张拉体系用于192根直线筋张拉、放张；8台400t型千斤顶及其配套的油泵、油表组成4套同步张拉体系用于56根折线筋张拉及放张。 3.1.8

水电供应设备

3.1.8.1 制梁场采用钻井取水的方法，解决生产生活之需。

3.1.8.2 为保证生产用电需要，设500kVA变压器2台，一台供砼施工专用，一台满足制梁区、生产、生活区用电需要，同时备用250kW发电机2组。 3.1.8.3 500t提梁机采用自供电，24t龙门吊采用滑触线供电。 3.2 检测设备

制梁场配备水泥、钢材、混凝土试件等常规的检测设备一套，能独立完成物资及构成原料、工序的检验和试验，配备1台1000kN万能试验机等设备。

主要检测设备（略）。有关生产设备配置见下表。

序号 名称 规格 底模 32.610m 侧模 32.710m 内模 32.6m 工装设备 端模 压柱 1.25m×1.8m 横梁 龙门吊 20t 起重设备 汽车吊 50t 3搅拌站 50m/h 输送泵 HBT60 混凝布料机 HG24 土施蒸养棚罩 工 锅炉 2t/h 温控系统 油顶 1200t 张拉油顶 800t 设备 油顶 20t 静载加载设备 试验油顶 250t 设备 检测设备 单位 座 套 套 套 条 套 台 台 台 台 台 套 台 套 台 台 台 套 台 套 数量 备注 1 配槽型基础 1 固定式 1 2 2 H型钢及钢板焊制，4 可拆卸 1 1 2 2 2 1 自制 2 1 微机自动控制 4 直线筋张拉 4 折线筋张拉 4 初调 1 钻孔桩及反力架 12 1 测试单位提供 1 2 3 4 5 3.3 人力资源配备

为了确保我国第一片高速铁路先张法预应力混凝土箱梁能高质量按期完成所有试验项目，拟投入本项目生产技术、安全质量、机械、经营、财务、材料、调度等管理人员45人，其中工程类技术职称33人，制梁场设工程部、物资机械部、综合部，下辖制梁车间、起重车间、钢筋车间、机修车间、搅拌供汽车间。一条生产线各生产车间劳动力配置为：制梁车间45人、钢筋车间100人、混凝土供应车间28人、机修车间30人、起重车间50人，共计253人，其中技术工种200人，

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持证上岗率为100%，中专以上学历、技术员职称以上的技术人员占职工人数的60.5%。

4 梁场总平面布置

梁场总平面布置图（略）。预制梁场地断面图参见图3。 4.1 梁场生产线布置 4.1.1

梁场生产线制梁台座数量选择

根据高速铁路先张法简支箱梁的设计，考虑施工方便及产品质量，实行单片预制，原因如下：

⑴、钢绞线的穿束需要

单片预制，钢筋绑扎及钢绞线穿束可在制梁台座外进行，按流水化作业施工。如采用多片位预制，则穿束作业需在制梁台座进行，将占用大量时间。

⑵、钢绞线的张拉需要

因有折线配筋，如采用多片位施工，在2片梁间需设置导向辊，包括梁体内部的2个导向辊，一片梁有3个转折点，难以保证有效应力的传递。

⑶、钢绞线的放张需要

根据既有折线配筋的24m先张法T型梁放张经验，折线及直线配筋分别放张较理想，但多片位放张不可能达到此效果。 12梁端截面13100中面板上面板12跨中截面1250地面起梁油顶位置中心5680附注： 1、本图尺寸单位以毫米计； 2、除主要尺寸外，其他结构为示意图。20t龙门吊轨道 φ1250mm钻孔桩图3 预制梁场地断面示意图 ⑷、承压柱的稳定性、安全性及经济性 本次设计因考虑张拉承压柱、张拉横梁的重复利用，拟采用钢结构，按照《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-99）中长细比规定，经刚度检算采用2片位比采用单片位承压柱断面增加较大，不宜设置及安装，且经济性能比较差。

图3：预制场断面图381

4.1.2 梁场生产线布置

梁场生产线布置同起、移梁设备的选型密切相关。本方案采用起、移梁可采用油顶起梁、提梁机吊梁并运至存梁台座方式。底模采用固定形式 ，生产线分制梁台座①、内模清理台座②、钢筋绑扎台座③，台座①及台座②均在钢构厂房内，厂房内布置24m跨20t龙门吊轨道，以完成小型起重作业。 4.2 存梁区场地规划和布置

存梁台座采用重力式台座，存梁点选择在支座板处，存梁台座顶面布置σ20mm钢板并开孔，提供梁体预埋支座板螺栓放置空间，设置12孔的存梁空位。为防止移梁过程中箱梁相撞，每片梁间预留一定的间隙。

4.3 钢材堆放和钢筋加工制作场以及材料堆放、混凝土拌合站的规划和布置 钢材堆放和钢筋加工制作场以及材料堆放、混凝土拌合站的位置与规模都是根据施工需要进行合理布置的，钢材堆放和钢筋加工、搅拌站设在生产区内，钢筋笼的绑扎设在制梁区，原材料的堆放设在搅拌站附近。

钢材堆放和钢筋加工制作场：

钢材堆放场长140m，宽25m，为便于材料的装卸，堆放场设10t门吊1台。钢筋的加工设在钢筋加工车间内，钢筋的绑扎在绑筋台座上进行。 4.4 混凝土原材料堆放场：

石料场面积为1600m2，砂料场面积1200m2，可储存5孔梁的材料。 4.5 混凝土拌合站的规划和布置：

为满足日产梁1孔以及4小时内灌注完毕的要求，梁场设微机控制100m3/h搅拌机2台，80m3/h混凝土输送泵2台，配备相应的砂石筛洗设备。梁场拟采用散装水泥，不设专门的水泥库，设300t水泥罐4个，外加剂罐1个。 4.6 生产工艺流程

本方案制梁台座、张拉横梁及整体外模固定，钢筋骨架绑扎完毕后，连同内模一起吊入制梁台座。

施工时，梁体底、腹板钢筋在③号位绑扎，同时安装端模、导向辊，穿入钢绞线，②号位内模吊入③号位，内模顶板模型伸展到位，绑扎顶板钢筋， 监理检查合格后，吊入①号制梁台座，端模支立到位，固定导向辊，钢绞线穿过张拉横梁并初张后，内模侧墙模型伸展到位，钢绞线终张，经监理检查合格后，灌注梁体混凝土。蒸养42小时后，梁体达到设计强度和弹模后，放张、割丝、拆除端模，

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内模收缩退到②号位清理，4台300t油顶起梁，2台500t提梁机将梁体提出制梁台座，并运至存梁区，①号位模型清理、整修，进入下一制梁循环。 工艺流程见图4。 底模、基础施工压柱安装压柱制作侧模安装侧模制作制梁底模清理绑扎底腹板钢筋、立端模、穿束、安折线筋导向辊内模吊入、伸展内模清理绑扎顶板钢筋导向辊固定、锚横梁安装穿束、内外模调整拆除试验设备初张拉静载试验钢筋、模型调整及检查安装试验测量仪器终张拉、检查安装静载试验架及加载油顶梁体砼灌注拆除外模梁体砼蒸养油顶起升内模拆除放张、割丝、拆端模、锚横梁说明：⒈本工艺流程中，制梁台座、侧模均为固定。 ⒉本流程中，采用1套外模和1套内模、1套底模。 ⒊起梁采用4台300t油顶同步起升。图4:生产线布置及工艺流程图图4 生产线布置及工艺流程图 4.7 生产周期 根据近期工期目标安排3天/孔要求，我厂安排生产控制工期为67小时，满足要求。考虑提高工作效率，缩短制梁循环周期，压缩蒸汽养护时间至24小时，可控制到2天/孔。 5 主要施工工艺 5.1 模型安装及拆除 5.1.1

准备工作

5.1.1.1. 模型安装前检查板面是否平整光洁、有无凹凸变形及残余粘浆、端模孔眼、橡胶止浆条上的残余灰浆清除干净，模板与混凝土所有接触面应均匀涂刷隔离剂。检查模板有无碰撞造成的缺陷和变形，振动器支架及模板焊缝处是否有

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开裂破损，如有均需及时补焊、整修。支承模板的垫件、扣件、丝杠是否完好、齐全，液压系统是否工作可靠、运行系统是否运行可靠。预拼节段外型尺寸检查调整合格。

5.1.1.2. 钢底模在正常使用时，严格按照“底模检查验收标准”每季或每制10片梁后检查底板的长度及反拱度，特殊情况下随时进行检查，不符合规定处均及时整修。

5.1.1.3. 模型安装时，所有拼缝应设橡胶止浆条有效止浆，确保无影响梁体外观及内在质量的缺陷。 5.1.2

侧模安装

侧模底部与底模固接，接口处设置圆角以利脱模，接缝处设置M胶条达到止浆的目的。侧模支架与基础采用法兰联接。钢筋及内、端模吊装就位后，上好全部顶撑及对穿拉杆。调整好其它紧固件后，检查整体模型的长、宽、高等尺寸及不平整度等，并做好记录，不符合规定者，及时调整。钢模板安装要做到位置准确、侧模与底模接缝密贴不漏浆。要切实保证钢绞线顺直无死弯，使之处于正确的设计位置。 5.1.3

内模安装

内模的安装底板钢筋及其他预埋件（尤其是支座板位置）检查合格后进行。内模采用龙门吊吊入安装在特制的支墩上，上好接头连接扣件。内模置放时，必须统一指挥，并配备一定人员配合进行，以防碰撞钢筋骨架。置放后操纵液压系统准确对位并支撑稳妥，控制模型下沉、上浮或向一侧偏倾，保证底腹板厚度，最后检查中心位置及内模顶标高，以免放偏，必要时及时调整。 5.1.4

模型拆除

当梁体混凝土强度达到一定强度，且混凝土表层温度与环境温度之差不大于15℃(冬季10℃)时,方可拆除模型。按照先拆内模,再拆端模的顺序进行。模型拆除后及时维修、保养、均匀涂刷隔离剂，以备下次使用。并根据消耗情况酌情配备足够的配件储存量。拆模时，严禁重击或硬撬，避免造成板面局部变形或损坏梁体混凝土棱角。 5.1.5

端模的拆除

当钢绞线放张完毕，并已经全部割丝后，拆卸端模所有紧固件和联结螺栓、拉杆，根据模型分块情况依次拆除。

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5.1.6 内模的拆除

待箱梁放张前，开始拆除内模，首先拆卸所有支架顶撑丝杠、联结螺栓及用于模型与支架联结的扣件，然后操纵液压系统，按先端部后变截面然后收缩中部的纵向顺序收缩，以及先顶部后边墙的顺序将模型及支架与内箱混凝土分离，收缩至最小界面。然后将支撑系统与行走系统换接至运行状态。等纲绞线放张完成并移开横梁、锚梁后，用拖车及龙门吊将托承模型的主梁缓缓拖出，当前部伸出至吊点时，使用龙门吊配合拖拉直到可以全部起吊，使内模整体拆出箱梁内箱。运行机理详见附图（略）。 5.2 钢筋

钢筋在加工房统一下料弯制加工成型，绑扎在钢筋绑扎台座进行。 5.2.1

钢筋绑扎

钢筋骨架绑扎在钢筋绑扎③台座上进行，钢筋骨架绑扎时严格遵照图纸规定尺寸和钢筋编号在胎具上绑扎。其步骤为： 5.2.1.1.

绑扎底板及腹板钢筋，同时将预应力钢绞线及塑料套管按设计长

度穿入就位。塑料套管伸出分丝板外150mm左右，用细铁丝固定在箍筋上，避免串动，套管内端堵塞密实，以免渗入水泥浆。 5.2.1.2.

放置内模垫块并与周围钢筋固定，放入内模并将内模顶板顶升到

位，安装梁体顶板钢筋，经质检工程师检查后安放特制钢筋吊装架，等待吊入制梁台座。 5.2.1.3.

钢筋保护层采用新型材料，特制塑料垫块，其位置须相互错开、

分散布置，间距以80cm为宜，从而消除了混凝土垫块存在色差的问题，改善梁体外观质量。 5.2.2

先张法预应力混凝土梁的纵向预应力筋下料长度严格按交底在拉直状

态下放线，切断前在切口两端用铁线扎紧，下料时不得施行任何形式的热加工，切断时防止烧伤。 5.2.3 5.2.4

预应力钢筋编束时，不施行任何形式的热加工，切断时防止烧伤。 钢束在搬运时，支点距离不大于3m，端部悬出长度不大于1.5m。不论

存放、搬运或穿束时，均采取措施保证预应力筋束不受伤，不受污染。 5.3 混凝土施工工艺 5.3.1

混凝土理论配合比设计

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⑴梁体混凝土要求 *混凝土满足可泵性要求；

*满足有关规范标准对混凝土碱骨料控制的要求，即采用非活性骨料，每立方米混凝土总碱含量不得超过3kg；

*满足混凝土放张及28天强度弹模的要求； *满足梁体对外观的要求。 ⑵理论配合比

经过多次理论配合比试配，试验梁每立方米混凝土最大水泥用量为525kg。泵送混凝土坍落度应在14cm～16cm，选定混凝土原材料为：水泥为徐州巨龙P.O42.5R低碱水泥，细骨料为河南淮滨河砂，细度模数Mx=2.9，粗骨料为安徽宿县龟山5～25mm碎石，外加剂为石家庄产RCMG-5U型高效早强减水剂；24小时理论配合比强度达46.4MPa，弹模达34.2GPa。 5.3.2

混凝土灌注前准备

⑴检查箱梁模型各部位的结构尺寸是否正确，预埋件（支座板等）、折线筋转折点导向辊位置是否正确，连接是否牢固，并报请质量检查工程师检查签认。

⑵取得施工配合比通知单，确认试验梁混凝土的水泥、集料、外加剂等已到达搅拌站，并满足制梁要求。严禁采用边运输原材料、边开盘拌制的方法进行梁体混凝土灌筑作业。

⑶混凝土拌制设备、泵送设备、布料设备、浇注设备、振捣设备已进行试运转，确认状态良好，并有备用措施。

⑷水电供应系统能够得到保证，水质满足施工要求。

⑸由搅拌站负责人和试验人员核对并校正各种衡器及定量水表。 ⑹适应季节及气象预报的施工措施完备。

⑺施工人员已经接收培训，施工人员（包括后备人员、机电维修人员）及小型机具已经配备齐全并落实。 5.3.3

混凝土的拌制

⑴正常情况下搅拌机不应带负荷启动或超量搅拌。

⑵混凝土搅拌均匀，颜色一致，首盘检查一次坍落度，以后不定时抽查混凝土坍落度。自全部材料进入搅拌机起至开始出料为止，延续搅拌时间为1～1.5分钟。

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⑶投料拌合加水时，不宜按混凝土施工配合比的用水量立即将水一次性全部加入，需采取直接观察法逐渐添加，司拌人员必须精心操作。

⑷减水剂采用水剂，其掺量见混凝土施工配合比，试验人员根据实际情况具体确定。使用中发现有异常情况要及时向试验室主任及技术主管汇报，不得擅自处理。

⑸拌合混凝土的下料顺序依次为砂、碎石、水泥、水、外加剂。首先为砂、碎石加少量水，干拌20秒钟后，再加水泥和70～80%的水搅拌20秒钟，最后加减水剂，并再根据直观的混凝土稀稠和坍落度情况添加剩余水。

⑹因梁体混凝土数量大，作业面多，泵送混凝土速度快，极易造成漏捣，梁体出现蜂窝、空洞，必须坚持混凝土的拌制速度和灌筑速度密切配合，拌制服从灌筑。

⑺冬季施工用温水搅拌混凝土，水温约在30～60℃左右。 5.3.4

混凝土浇注

⑴输送泵泵管配置完毕并与输送泵接通后，按说明书或有关规定进行全面检查，确认符合要求后方可开机进行空运转，空转正常后，先泵送适量的水，润湿混凝土输送泵的料斗、活塞及输送管道内壁等直接与混凝土相接触的部位，经泵水检查，确认混凝土泵和输送管内无异物后，在泵送1：2的水泥砂浆润滑混凝土泵和输送管内壁，但不得泵入模型内。泵送过程中受料斗内的混凝土料不能排空，斗内的混凝土面应高于出料口20cm。

⑵开始泵送时，混凝土泵应处于慢速，随时可反泵的状态。泵送速度，先慢后快，逐步加速。同时，观察泵压及各部分运转情况，待确认工作正常后再以正常速度泵送。

⑶混凝土须保持连续泵送，必要时降低速度以维持泵送的连续性。如停泵时间超过15分钟，应每隔4～5分钟开泵一次，正转和反转两个冲程，同时开动料斗搅拌器，防止料斗中混凝土离析。如停泵时间超过45分钟，须将管中混凝土清除。

⑷当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，可用木槌敲击管壁，并进行慢速泵送或反泵，防止堵塞。

⑸混凝土灌筑时采用斜向分段、水平分层、左右对称的方法灌筑，其工艺斜

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度以30°～45°为宜，斜向分段长度不得超过6m，水平分层厚度不得大于30cm，不对称度不得超过2m，先后两层混凝土的间隔时间不得超过初凝时间。灌注顺序：从一端向另一端，先底板后腹板再顶板。先从内模顶板预留灌灰口下管子，灌筑底板混凝土。此时，对底板进行第一次找平，超高部分混凝土人工铲除，不足部分由内模顶板预留灌灰孔灌注，最后人工压光抹平。底板混凝土灌筑完毕后，可略停30分钟，再灌注腹板，防止底板翻浆。灌筑腹板混凝土时，一定要严格分层。腹板混凝土灌筑完后略停15～20分钟，使腹板混凝土充分沉落，然后再灌筑翼板混凝土，以免腹、翼板交界处因腹板混凝土沉落而造成纵向裂纹，但必须保证腹板混凝土初凝前翼板混凝土灌筑完毕，并及时整平、收光。最后还需进行二次收光，保证排水坡度及平整度。梁体混凝土必须一次连续灌筑完，不得无故中途停顿，每孔梁体的灌筑混凝土时间不宜大于5小时。

⑹灌注梁体混凝土时，混凝土输送管道口与梁顶面之间的距离应适宜，以免混凝土离析。

⑺梁体混凝土采用底振与侧振为主、插入式振动棒为辅的成型工艺。插入式振动棒在振捣过程中，要快插慢拔、严格控制布振间距及振动时间。

底板混凝土采用φ30振动棒和底部的附着式振动器振捣，以保证底板混凝土密实程度。腹板混凝土采用φ30振动棒和侧模上的附着式振动器振捣。顶板混凝土采用φ50振动棒振捣。振动时间以混凝土不泛气泡、不再下沉为度。插振的间距30～40cm，也不得将振动棒支倚在钢筋上振动，以免钢筋、预埋件移位或变形。在灌注梁体混凝土时，安排专人负责监视振动器的运转和使用情况，如有故障应迅速组织拆换，以避免因振动不及时而导致混凝土漏振， 另外需有专人负责监视模板，如连接螺栓松动、模板走形或模板漏浆及时采取措施予以处理。

⑻灌筑混凝土时随时检测、控制调整混凝土坍落度，随机取样做混凝土试件，每孔梁的试件组数不得少于10组，其中弹性模量试件2组（放张弹性模量、28天弹性模量），拆模1组，放张张拉3组，4组标准养护，作为施工工序和桥梁质量检验的依据。

⑼保证灌筑工作的顺利进行，在灌筑混凝土前，根据灌筑顺序将振动器的开关分成若干组，并做好接地接零保安装置。 5.3.5

混凝土养生工艺

当梁体混凝土灌筑完成，即安装蒸养罩，进行养护，养护分蒸汽养护和自然

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养护两个阶段。

⑴蒸汽养护

蒸汽养护在混凝土灌筑2h后开始加温，升温速度不得大于每小时10℃，恒温控制在50℃以下，当混凝土强度达到设计强度的80%，开始降温，降温速度不得超过每小时10℃，拆除蒸养罩时梁体表面温度与环境温度之差不得大于15℃，箱梁内箱与腹板外的温度之差也不得大于15℃。箱梁的内室降温较慢，可适当采取通风措施。即在一端安装鼓风机向箱梁内箱吹风，同时在另一端引风机，加快内箱的降温，以降低梁体内箱与腹板外的温度之差。

在养护过程中，采用PID调节仪、计算机控制养护温度，记录有关数据，并做好电子存盘，当PID调节仪出现故障时，改为手动阀控制。测温点的分布在箱梁两侧跨中部位和靠梁端4m处，冬季施工需加设测温点。恒温时2h测一次，升、降温时每小时测一次。

⑵自然养护

梁体拆模后应进行自然养护，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%时应养护14天，相对湿度大于90%时不洒水，当环境湿度60%～90%时，洒水自然养生7天以上。当环境平均温度低于5℃，不对混凝土洒水，并采取保温措施，炎热天气逐段覆盖洒水养护。 5.4 预应力施工工艺

张拉采用单根初调，整体张拉及放张，张拉力与伸长值双控施工工艺。其预施应力工艺分为施工准备、设备的检验与控制、张拉操作（分为初张、终张两个阶段）、割丝等部分。 5.4.1

施工准备

⑴千斤顶和油压表、油泵均已校正，并在规定使用期限内。 ⑵锚夹具、钢绞线按规定检验合格。 ⑶折线束转折点导向辊已安装。 ⑷张拉横梁及锚梁安装位置正确。 5.4.2

设备的检验与控制

⑴千斤顶预张拉力以油缸的油压控制。在常用油压下千斤顶主缸活塞漏油或有串缸现象。经检修后必须校正，合格后方允许使用。正常情况下千斤顶校正期限不超过一个月或200次张拉作业。千斤顶的校正系数K不大于1.05。

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⑵高压油表。压力表精度选用0.4级精密度表，实际选用油压表量程为常用油压表读数的1.43～1.67倍左右。油表经校正后已达一周，或使用时超过允许偏差，或发生故障须重新校正。高压油表校正采用标准表比较法。 5.4.3

穿束、初调

钢绞线在绑扎钢筋台座上安装完成,同时穿过端模并编号,整体吊装到制梁台座后,连接器连接横梁张拉孔中精轧螺纹钢，完成穿束动作。初调采用YC60型千斤顶，用精轧螺母锚固。此方案节约钢绞线，但由于精轧螺母需手动锚固，因而多耗时。 5.4.4

张拉

单端4台1200t油顶及2台800t油顶均具有自锁及保压装置，分别采用公用大型油泵站，采用数控技术，保证油顶同步；分别进行直线筋及折线筋整体张拉。

张拉程序：

0→0.1fpk（测伸长值初读数）→单束初调至0.2fpk（测伸长值）→锚固 0→0.25fpk（测伸长值初读数）→初拉至σk（测伸长值）→锚固 5.4.5

放张

按照设计要求，梁体混凝土强度达到80％设计强度和相应的弹性模量时方可放张。放张时同步顶开千斤顶，顶开的间隙不得大于2mm，每台千斤顶必须配接单独油路，先顶开的千斤顶保压持荷，直至全部千斤顶顶开，同步放松自锁螺母，再同步放松各千斤顶，直至预应力筋全部放张完毕。

预应力筋的放松顺序为：

放松折线筋→切断导向拉杆→放松直线筋。 5.4.6

伸长量校核

张拉时采用计算机读数与伸长量双控制的方法，实际伸长值的偏差应控制在-6%～+6% 范围内，否则须找出原因，方可继续进行张拉。 5.4.7

钢绞线割丝

切割钢绞线端头，须待放张完成后进行，切断时避免火焰高温破坏端头混凝土。

5.5 顶移梁 5.5.1

当梁一期张拉完毕之后，即可顶梁横移。顶梁采用4台350t油顶在4

个支座中心点起顶，顶梁时必须保持同端两台油顶行程一致，误差不大于2mm以

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防梁体受到侧向弯矩，并随时打好保险垛，确保安全。 5.5.2

顶起梁之后500t龙门吊进入预制厂房，安装吊杆，由安装在龙门吊每

根吊杆上的自动称重设备控制其吊重，纵向移出制梁台座。 5.6 存梁

5.7 梁体由轮胎式提梁机运出制梁台座后，根据存梁厂设置，纵向直移或走行系统转动90°角横移存梁，存梁时严格控制四个存梁点标高，误差±2mm。 6 主要新型工艺及设备 6.1 微机控制蒸汽养生系统 6.1.1

传统蒸汽养工艺概述

京沪高速先张法混凝土箱梁梁体混凝土体积大，强度等级高，水化热大，容易由于内外的温差，梁体产生过大的内应力，造成裂纹。而国内预制梁传统蒸汽养生工艺，均为人工控制升温、恒温、降温等过程，仅满足桥梁养生保湿和供热的要求，对桥梁内应力和裂纹的产不能有效控制，该养生工艺存在以下问题：

*测量频率低，偏差大，不能及时准确地反映桥梁的真实养生温度。 *供汽管道的阀门由人工控制，难以准确控制恒温温度、升降温速度。 *自动化程度低，效率低，质量保障率低。 6.1.2

微机控制系统特点：

*数据采集准确，温度测量采用传感器，精度高，数字信号处理，数字显示。 *数据采集间隔时间短，为0.2s/次，控制准确。

*采用PID调节仪，可根据微机发出的指令，频繁地调整供汽流量，保证温度的恒定。

*升温、恒温、降温过程，均由微机程序控制执行，自动化程度高。 *可同时对多个台座进行同步控制，测量控制的时间相差仅为0.2s。 *采用微机管理各种数据，为各种数理统计提供了翔实的资料，技术人员可对各种数据进行分析总结，从而制定更加合理的施工养生工艺，缩短养生时间，加快桥梁生产周期，提高桥梁的制造质量。

*各种数据的储存、打印、报表管理等，为工厂的现代化管理提供了坚实的基础。

*工艺过程的微机化管理，使生产过程质量控制更加有效，桥梁生产质量得到了保证，提高了企业形象和经济效益。

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6.1.3 微机控制系统的组成及工作原理

⑴系统组成

微机控制供汽系统主要由微型计算机、通信接口、PID调节仪、温度传感器、变送器及专用自动供汽系统软件等组成。 ⑵工作原理

*由温度传感器将电信号经过变送器，送到PID调节仪处理。

*由PID调节仪分析处理后发出控制信号，调整蒸汽供应量，从而控制桥梁养生的温度。

*在PID调节仪分析处理的同时，通过通信线针信号送到微机进行管理，由微机进行桥梁养生过程的监控。

*在没有上位机（即微机）控制信号的时候，分析处理由PID调节仪完成，其自动调节桥梁的养生温度，达到恒温的目的。

*在正常的工作过程中，由传感器送过来的电信号，经过PID调节仪处理后，通过通信线送到微机中，由专门的供汽控制软件进行管理，并发出各种指令，保证蒸汽养生的顺利进行。

*混凝土蒸汽养生控制软件的编制，采用了国内著名的工业控制组态软件平台MCGS，从而使得该软件的设计简单，工作可靠，功能强大。软件由主菜单、下拉菜单等组成，其功能分为系统管理、台座管理、数据管理、控制管理、报表管理等。

*软件简介：微机开机后，进入自动供汽系统主画面，按“登录”进入工作密码确认菜单，输入正确的工作密码，进入主菜单。屏幕上方有五个下拉菜单，分别为系统管理、实时数据显示、运行方式、报表管理、控制参数。屏幕下方有快捷菜单：设置用户名、恒温时间、设置配方、启动供汽（关闭供汽）、台座选择等。在屏幕的右面，则是一个实时的工作状态表，主要有设定时间、实际工作时间、设定温度、实际测量温度、台座号、温升速度（降温速度）等。这套软件可以控制桥梁养生的时间、温度、升降温速度、显示、打印、储存、管理各种数据。 6.1.4

使用效果

该套系统为国内首套微机控制蒸汽养生系统，在秦沈客运专线制梁工程中使用过，虽然由于部分原因其运行效果略差，但总体效果较好，它使桥梁的蒸汽养生工作规范化、自动化，提高了生产效率，抑制了因温差而产生的裂纹。

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通过前次些许失败的经验，本次使用应该会更好。 6.2 微机控制张拉系统

微机控制张拉系统具有较高水平的自控联动系统，应用大吨位数控千斤顶（自锁、保压）、集中泵站、智能传感器（限位/报警）等进行过程监控，具有灵敏的施工质量控制体系。

其由数据采集仪、处理器、控制屏、通信接口、电磁阀、变送器、位移计、电子仪表组成。数据采集仪自动采集油顶、仪表、油泵配套校定的数据，送由处理器处理后发出控制信号，由电磁阀控制油门的开关，电子仪表感应油压，同时通过通信接口，有关信号送控制屏管理；在控制屏上可输入梁型、钢束编号、每级张拉吨位、持荷时间、设计伸长量、设计回缩值等数据，油顶对位后，伸长值、锚固前后钢绞线回缩值等记录直接储存于磁盘，当出现超标的情况，处理器将自动报警；该系统可精确控制两端张拉的同步性，使张拉力在孔道内分布均匀，量测更加准确，确保持荷时间和张拉吨位。 6.3 同步顶升及同步提升体系

梁体顶升及吊装提升对设备的同步要求较高，梁体顶升时采用液压站控制的同步顶升体系，采用同步精度在2mm内，移梁采用轮胎式提梁机运输，其安装LSD液压同步提升系统或其它液压提升装置，各吊点受力一致，保证梁体四支点处于同一水平面上，梁体不受扭伤。 7 温差裂纹的控制 7.1 温差裂纹特性

早期初始裂纹，尤其是在低温环境下因温差而引起的裂纹，具有相当的隐蔽性和危害性。 7.1.1. 隐蔽性

首先梁体拆模后，因温差产生的裂纹相当细小，据铁道科学研究院对某梁场试验梁采用振弦式应变仪测试的结果，其初始裂纹宽度仅0.017mm；其次在施加预应力后，跨中一定范围的裂纹因受压会完全闭合。 7.1.2. 危害性

当具有该型裂纹梁静载试验时，荷载等级达到消压应力（K=1.006），逐渐恢复其原始状态，随着荷载继续加大，下缘混凝土纤维拉伸，裂纹会逐渐加宽，由于裂纹尖端应力集中，长度会略延长，而深度基本不变，卸载后，在预应力作用

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下，裂纹逐渐闭合。该裂纹生产、发展、闭合表象与静载试验产生的受力裂纹基本一致，极易误判。

由于箱梁设计消压应力低，有将近20％的荷载由混凝土承担，采用超张应力的办法，也无法阻止该裂纹在静试时不出现。 7.2 裂纹产生原因

在升、降温及拆模的过程中，梁体表面与环境、梁体各部分的温差超过了限值，在过大的温差作用下，梁体混凝土产生裂纹。对于大体积混凝土箱梁造成裂纹的主要原因是：

7.2.1. 恒温时，梁体各部存在温差，模型与梁体表面、梁体外表面与梁体内箱均存在温差，梁体表面温度最低（指模型温度），内箱温度最高。

7.2.2. 梁体内部降温速度太慢，如不采取特殊措施，内箱降温速度约为1℃/h，而梁体外表面降温速度为5℃/h，经过5h，梁体内箱和外表面温差可达20℃。 7.3 温差裂纹控制措施：

7.3.1. 测温力求全面准确，能真实反应梁体各部的温度，为此在内外侧布设6个测温点，内箱布设3个测温点，通风孔处布设2个测温点；

7.3.2. 在养生的过程中，采用电磁阀、计算机控制养护温度，记录有关数据，使养生更加科学；

7.3.3. 加快梁体内部的降温速度，采用一台鼓风机、一台引风机对梁体内箱

和孔道通风，有效地加快了梁内箱及孔道的降温速度，缩小了梁体各部的温差。

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