目标时速300350公里客运专线铁路32m简支箱梁试制试验后张法预应力混凝土箱梁工艺研究报告.docx

1、目标时速300350公里客运专线铁路32m简支箱梁试制试验后张法预应力混凝土箱梁工艺研究报告目标时速300350公里客运专线铁路32m简支箱梁试制、试验后张法预应力混凝土箱梁工艺研究报告编号：分报告三目标时速300350公里客运专线铁路32m简支箱梁试制、试验后张法预应力混凝土箱梁工艺研究报告课题主持单位： 郑西客运专线有限公司 课题承担单位： 中铁工程设计咨询集团有限公司铁道科学研究院中铁二十三局集团二七年一月1.梁场简介12.原材料13.混凝土配合比24.试验梁情况35.预制、存梁台座的设计46.主要设备情况47.梁体预制施工总体方案68.施工工艺68.1.施工工艺流程68.2.模板施工8

2、8.3.钢筋工序118.4.混凝土灌注168.5.混凝土养护218.6.预应力施工238.7.压浆及封端278.8.箱梁场内运输288.9.试制梁过程中出现的问题及处理措施298.10箱梁运架328.11支座安装37后张法预应力混凝土箱梁工艺研究报告1.梁场简介中铁二十三局1梁场是在原试验段梁场基础上扩建而成，主要承担郑西铁路客运专线试验段、延伸段范围内524榀32米箱梁、6榀24米箱梁，16万根双块式轨枕，也是铁道部时速350公里箱梁的试验点，共作3孔试验梁，其中3孔作工艺试验，一孔作静载试验。预制梁主要供白龙涧特大桥、砖场特大桥、南场特大桥、渭南渭河特大桥，箱梁预制竣工日期为2008年1月

3、中旬。梁场设在新建铁路砖场特大桥南侧，占地总面积167亩。预制场平行线路方向布置，生产规模根据总体工期安排和架梁技术要求，按照日产1.5榀箱梁进行设置，分为5个区域：1、生产配套区：主要有办公室、配电房修理房、试验站、HZS120拌和站1座、JS750拌和机2台、80泵3套、4T锅炉1台、40装载机2台。2、钢筋制作及存放区：配备10T龙门吊1台、25T汽车吊1台、各种钢筋制作设备。3、钢筋绑扎区：配备3个底腹板和3个顶板钢筋绑扎胎具。4、制梁区：设置8个制梁台座，配备6套侧模、6套全液压内模、6套端模、布料机3台、65T龙门吊2台。5、存梁区：设置87个存梁台座，配备900T提梁机一台、自衡

4、式静载试验架一套。提梁机自重710T，共有64各轮胎，提升高度为9.5米。箱梁预制主要施工技术包括：预制场建设和设备配置、整体式钢模设计、钢筋整体吊装、高性能混凝土配合比试验研究、箱梁浇筑工艺、养护工艺、张拉工艺、压浆工艺、箱梁场内移运等。2.原材料试验梁使用的原材料如下：水泥：陕西尧柏水泥公司提供的42.5级普通硅酸盐水泥。粉煤灰：陕西正元华环保科技产业公司生产的一级粉煤灰。矿渣粉：西安德龙新型建筑材料科技有限责任公司砂：采用渭河新丰砂厂河砂及河南卢氏河砂碎石：潼关嵩岔峪石场及蒲城尧山石场减水剂：山西黄腾化工有限公司锚具：开封市中豫预应力设备有限公司钢绞线：江西新华金属制品股份公司灌浆剂：北

5、京建工华创工程技术有限公司所有原材料均按规定的试验方法进行了检验，检验结果均满足客运专线高性能混凝土暂行技术条件和客运专线预应力混凝土梁技术条件的要求。3.混凝土配合比2006年6月27日，郑西铁路客运专线有限责任公司在陕西华阴组织召开了“郑西客运专线铁路32m试验箱梁混凝土配制试验阶段成果”审查会，并形成了审查意见。会后，课题组根据专家意见要求，开展了混凝土拌合物性能和泵送施工工艺试验。在对混凝土泵送施工进行充分的模拟试验基础上，于2006年7月18日试制了第一榀试验箱梁。在第一榀试验箱梁的试制经验基础上，对混凝土配合比进行了适当优化调整，分别于2006年10月4日和10月10日试制了第二榀

6、和第三榀试验箱梁。试验梁的具体配合比见表3-13-3、混凝土拌合物性能见表3-43-6。表31 第一榀试验箱梁混凝土配合比 kg/m3水泥粉煤灰矿渣粉砂小石5-10大石10-20外加剂拌合水尧柏PO42.5渭电太原德龙渭河新丰潼关蒿岔峪潼关蒿岔峪山西黄腾自来水30090907084256375.28150表32 第二榀试验箱梁混凝土配合比 kg/m3水泥粉煤灰矿渣粉砂小石5-10大石10-20外加剂拌合水尧柏PO42.5渭电洛阳黄河河南卢氏蒲城尧山蒲城尧山山西黄腾自来水278130727463766984.8145表33 第三榀试验箱梁混凝土配合比 kg/m3水泥粉煤灰矿渣粉砂小石5-10大石

7、10-20外加剂拌合水尧柏PO42.5渭电洛阳黄河河南卢氏蒲城尧山蒲城尧山山西黄腾自来水278130727463766984.8145表34 第一榀试验箱梁拌合物性能含气量坍落度入模 温度预张强度初张强度终张强度弹 性 模 量(MPa)2.81752640.545.760.83.51852546.762.33d随梁401032.41952744.160.515d随梁50.3103 2.917026.528d标养51.7103 2.7180262.517525.52.418027表35 第二榀试验箱梁拌合物性能含气量坍落度入模 温度预张强度初张强度终张强度弹 性 模 量(MPa)2.718024

8、34.244.454.42.81902443.854.33d随梁41.31032.81952544.354.419d随梁 46.3103 2.81852528d标养50.3103 3.12002528d随梁54.01033.2185232.418523表36 第三榀试验箱梁拌合物性能含气量坍落度入模 温度预张强度初张强度终张强度弹 性 模 量(MPa)3.01902333.849.153.63d随梁40.31032.52052349.354.218d随梁 44.91032.81902248.754.328d标养47.81032.82002228d随梁51.21032.6210222.81902

9、13.0200214.试验梁情况试验梁选择砖场特大桥的三榀32m箱梁，均为曲线无声屏障、无接触网支柱箱梁。施工情况见下表（表41）：表4-1 试验梁工序完成时间表箱梁编号混凝土浇筑开始时间混凝土浇筑结束时间混凝土浇筑时间预张拉时 间初张拉时 间终张拉及压浆时间封端时间试验梁0017月18日22时10分7月19日6时50分8 小时40分7月21日7月24日8月18日8月20日9月29日试验梁00210月4日9时10分10月4日16时10分7小时10月7日10月14日11月11日11月13日11月19日试验梁00310月10日14时50分10月10日21时6小时10分10月14日10月19日11月

10、12日11月14日11月28日5.预制、存梁台座的设计 预制场位于具有II级自重湿陷性黄土地基上，地基不稳定。先采用4000 kNm强夯处理，消除5m范围内的湿陷性，再填筑厚60cm水泥稳定土做防水层；台座基础采用桩径1.0m的钻孔灌注桩，每个台座布设21根，桩长40米，桩基混凝土采用C25，其他部分采用C35钢筋混凝土。存梁台座使用桩柱式结构，基础为直径1.3m、长40m的钻孔桩，上部为1.21.2m的方形柱。6. 主要设备情况梁场配备的主要设备和工装见表61。表6-1 预制场主要生产设备、设施配备表序号名 称规格型号产地数量（台/套）1张拉千斤顶YCW250B柳州42张拉千斤顶YCW400

11、B柳州43张拉油泵ZB4-500柳州44张拉油泵ZB4-650柳州45蒸养锅炉4T郑州26混凝土养生棚绵阳37真空泵MBV80济南28真空灌浆泵LGD45济南29拌浆机JW180开封31032m梁底模板成都81132m梁端模板成都61232m梁侧模板成都61332m梁内模板长沙614调模千斤顶10t开封24015钢筋绑扎胎具自制6（底腹板3套顶板3套）16钢筋吊具自制117龙门吊22m-10t郑州118龙门吊22m-15t郑州219龙门吊42m-65t郑州中原机械厂220轮胎式提梁机900t上海121混凝土搅拌站HZS120山东博创122混凝土搅拌站JS750江联223混凝土布料机HG19A长

12、沙324混凝土输送泵HBT80长沙325装载机ZLM40B/3.0m柳州226抹面机靖江127静载试验架北京17.箱梁预制施工总体方案底模、侧模和端模采用整体式钢模板。内模采用液压式自动缩放内模。梁体钢筋集中加工，钢筋骨架分别在底腹板、顶板胎模上预绑扎成形，用两台龙门吊通过专门设计的吊架吊装到预制台座上。强制式混凝土拌合站集中拌制混凝土，2台输送泵及及布料机左右对称浇筑；按照水平分层、斜向分段，先拐角后浇筑腹板，再浇筑底板，最后浇注顶板的顺序，一次浇筑成型；附着式振动器配合插入式振捣棒振捣。浇筑完成后采用棚罩法低温蒸汽养护，箱梁移出台位后洒水自然养护。预应力管道采用波纹管成孔；千斤顶两端同步张

13、拉；预应力分三次施加；孔道压浆采用真空一次压浆，微膨胀混凝土封锚；采用900t门式提梁机移梁、存梁。8.施工工艺8.1施工工艺流程 箱梁预制共分34个工序，确定关键工序3个：混凝土灌注、梁体终张拉和梁体养护，重要工序5个：钢筋吊装、管道安装定位、预埋件安装、管道压浆、封锚。工艺流程图如下：后张法预应力箱梁预制工艺流程图 8.2模板施工模板分底模、外侧模、端模和内模四部分。8.2.1模板设计、加工8.2.2.1底模板在台座的条形地梁上先拼装工字钢骨架，与条形地梁上的预埋角钢焊接牢固，然后在上面分段铺设12毫米钢板，再进行整体焊连，底模钢板焊接过程中采用节段焊接以消除施工引起的应力集中与底板变形。

14、底模按二次抛物线预设反拱，32m箱梁跨中反拱值为17mm，底模预留14.5mm的压缩量，底模钢板铺设过程中用精密水准仪对底模每2米进行线形检测，对反拱度设置反复进行监测调整以达到设计要求。8.2.2.2外侧模板外侧模采用8mm的钢板。根据梁体长度在工厂分四节进行加工。侧模制作先采用槽钢分段焊接侧模骨架，同时使用机床根据梁体截面线形分块压制侧模钢板，再把钢板焊接到槽钢骨架上。侧模节段制作成型后再进行整体焊连，侧模下缘预留14.5mm、上缘预留6mm。侧模与端模、底模对位，通过螺杆连接。在侧模板纵长1/4与3/4处各安置一台移模小车，在台座一端设置一台5t卷扬机牵引，使侧模在预制台座之间倒用。8.

15、2.2.3端模板端模面板为钢板，端模制作分为顶板层端模一块、腹板层端模两块、底板层端模一块，通过螺栓连接为整体。8.2.2.4内模系统内模系统由走行机构、液压系统、内模板三部分组成。内模采用液压自动缩放内模，整体拖拉方案。混凝土强度达到预张拉要求后，松开内外模，预张拉完成后拆除内模。撑杆预先拆除，启动液压系统，收缩顶部和两侧面板，下降纵梁至托辊轴上，用卷扬机从一端向外牵引，当内模移出梁体1/4时，该端使用龙门吊提住，在卷扬机的牵引下将内模整体拖出。内模的安装用时约2.5h，脱模用时约0.5h，速度较快。8.2.2模板安装总体安装顺序见下图。吊装底、腹板钢筋安装内模安装外模吊装顶板钢筋安装侧模，

16、预埋支座钢板和防落梁预埋件安装端模安装桥面预埋件清理底模台座底模整修包括预留反拱度复测调整、清除混凝土残渣、底模不平整处打磨、设置密封条、安放支座预埋钢板和防落梁预埋件。用精密水准仪对底模的反拱每2米进行检测控制，当线形复合设计要求后，根据设计位置划出钢筋骨架、内模等位置的施工标志线，再通过底模预设的定位螺栓孔安装支座预埋钢板和防落梁预埋件。侧模安装通过运模小车，利用5吨卷扬机牵引至安装台座，然后在小车上用千斤顶将侧模横向移动，与底模竖向对位。在专人指挥下，在单侧侧模边缘支腿处使用28台10t机械千斤顶同步顶升，将侧模顶升至相应设高度，通过水准仪测量高度无误后，拉紧与底模连接拉杆，再用联接螺栓

17、和带有槽形胶条的底模角钢联接固定。质检人员对侧模反拱进行检测调整，符合要求后喷涂脱模剂，然后吊装底腹板钢筋入模。箱梁底、腹板钢筋安装后，使用65t门吊吊内模底部托架于底腹板钢筋对应位置处，用螺栓通过套管将支架与底模上的螺母相连进行安装固定。再对钢筋笼位置进行必要的检测调整，然后吊装底腹板层端模，之后再吊装内模。底板层及腹板层端模吊装前先将锚下垫板安装在端模板上，质检人员要检测锚垫板与端模配位准确，用龙门吊将端模吊至台座端部的安装位置。然后将波纹管（抽拔橡胶管）穿出锚垫板并用胶布和绑扎丝密封。端模与侧模组装时，两者之间缝隙过大，则使用双面胶条进行密封，缝隙较小时使用玻璃胶密封。内模在整修台位经过

18、清除混凝土残渣，表面打磨处理，再喷涂脱模剂，然后由专人指挥，用65t门吊缓慢吊至底腹板钢筋笼内，置于内模托架上。然后通过液压系统顶升内模并张开内模板到设计位置，安装撑杆，用拉杆把纵梁和托架联接固定，以防内模上浮。仔细调整内模板与端模闭合，再吊装顶板层端模与内模、侧模闭合，安装通风孔预埋件。内模横向定位由通风孔预埋件控制，以保证腹板尺寸。根据情况对模板接缝使用双面胶条或玻璃胶进行密封。模型之间密封好之后用螺栓将端模与侧模和内模联接、紧固。然后再吊装顶板钢筋，安装桥面预埋件。钢筋、模板组装调整基本到位后再次对模板安装外形尺寸、侧模反拱等情况进行检测、调整使之达到设计要求。预埋件、预留孔的设置梁体的

19、各种预埋件、预留孔与模板、钢筋骨架同时安装。1）支座板安装支座板预先在工厂按图纸设计加工制作，检查支座板质量合格，在底模板清理完成后，将支座板置于底模上，通过预设的定位孔利用螺栓连接确定支座板的位置准确。2）通风孔、泄水孔、吊装孔、通讯信号电缆过轨预留孔及静载试验预留孔。预留孔成型采用钢管，钢管表面包裹一层橡胶，该管包裹橡胶之后的直径与预留孔设计直径相同。根据设计在模板对应位置处预先设置预留孔成型管道安装定位螺孔，将带有螺杆的预留孔成型钢管用螺丝固定在模板上。管道周围加设固定井架钢筋及螺旋筋。模板安装完毕后，对其各部分尺寸检查并满足 “模板安装允许偏差和检验方法”表要求后，方可浇筑混凝土。8.

20、2.3模板拆除拆端模、内模松内模拆侧模拆卸外模联接件 当梁体混凝土强度达到33.5Mpa，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境、箱内与箱外温差均不大于15，且能保证棱角完整时，方可拆除端模板。当梁体混凝土强度达到设计强度的80%，即可拆除底模上支座预埋板和防落梁预埋板上的定位螺栓，拆除侧模上桥牌处预埋螺栓，松开所有与内模的联接件，微收内模，拆除端模进行预初张拉。预、初张拉完成后即可拆除内模，先拆除撑杆，启动液压系统，收缩顶模和两面侧板，下降纵梁至托架轮子上，然后用5t卷扬机从一端向外牵引，当内模移出梁体1/4时，该端使用龙门吊提住，在卷扬机的牵引下将内模整体拖出，并用龙门吊提至内模清理台座上，之后

21、再将梁体内腔的内模托架吊出。拆除侧模时，松开侧模与底模的联接件，同步下降支腿的千斤顶，使之落在移模小车上，再使用千斤顶在小车上横向移动侧模，使侧模边缘离底模边缘距离约100mm左右，使用5t卷扬机牵引小车至相邻预制台座处。腹板处通风孔预埋管在其对应顶板处混凝土振捣完毕后拔出，顶板及底板处预埋管在其对应位置混凝土二次收面结束后拔出。8.2.4梁体主要尺寸梁体主要尺寸见表434-3 试验梁的主要外形尺寸表 (单位：mm)梁号全长(底部)腹板厚度底板宽度梁端底板厚度梁高梁端顶板厚度桥面宽度上拱度(终张拉30天后)试验梁00132604459550570530466111340416试验梁002326

22、12465550571030466151340616试验梁003326144565498707304661513407178.3钢筋工艺钢筋加工在钢制车间进行，采用钢筋调直切断机、闪光对焊机、钢筋切断机及钢筋弯曲机等机械设备进行钢筋的加工。预应力管道定位网片的制作利用专用模具进行焊接。钢筋绑扎分底腹板和顶板两部分，分别在专用的绑扎胎具上预先进行绑扎。钢筋的吊装采用两台65t龙门吊通过专用的吊架进行，在制梁台座上顶板与底腹板钢筋联结形成箱梁整体钢筋骨架。8.3.1钢筋施工工艺流程钢筋施工工艺流程图施工准备钢筋焊接、绑扎，接地钢筋焊接绑网片安装，波纹管安装钢筋下料钢筋弯曲及调直，定位网片制作钢筋原

23、材料检验底腹板、顶板钢筋骨架检验底、腹板钢筋骨架吊装就位顶板钢筋骨架吊装就位底腹板、顶板钢筋骨架焊接成型预埋件安装、检验8.3.2钢筋加工8.3.2.1钢筋调直成盘的钢筋和弯曲的钢筋均采用冷拉方法进行调直，级钢筋的冷拉率不大于2%，级钢筋的冷拉率不大于1%。（1）调直工艺：将整捆盘条吊装至自制的卷盘上，钢筋的外露端拉出，通过调直切断机调直并定尺切断。（2）注意事项：调直后钢筋外表不得有裂纹、擦伤、缩颈及重皮现象；调直后的钢筋分类堆放整齐，不得出现弯折现象，并作好标识。8.3.2.2钢筋切断钢筋切断前核对下料钢筋的品种规格、数量、尺寸，并计算下料长度；在钢筋下料模具上进行下料；下料时先下长料，后

24、下短料。将钢筋量好长度,准确放在切断机刀口位置，起动切断机将钢筋切断。钢筋下料时应根据梁体钢筋编号和供料尺寸的长短，统筹安排减少钢筋的损耗。（1）切断工艺：采用切断机下料。切断机一侧安装有固定料架，台架上固定通长槽钢，槽口内加活动横挡板作为定尺工具，控制下料长度。（2）注意事项：下料前须检查定尺工具精确程度；钢筋不得有马蹄形切口、重皮、油污或弯起现象，钢筋切割后出现马蹄形切口时须立即更换刀片；下好料的钢筋分类堆放整齐并标识清楚。8.3.2.3钢筋对焊 采用闪光对焊机进行钢筋的对焊施工。（1）焊接工艺：采用连续闪光对焊与预热闪光对焊施工工艺；（2）施工步骤：钢筋直径在22以下采用连续闪光对焊，闭

25、合电源使两钢筋断面轻微接触，形成闪光；徐徐移动钢筋形成连续闪光过程；待钢筋白热溶化时，施加轴向压力，迅速进行顶锻使钢筋焊合；直径为22及以上时采用预热闪光焊，即在连续闪光焊前增加一项预热过程，当闪光一开始便将接头作周期性的闭合和断开，当钢筋烧化到规定程度的预热留量后，随即进行连续闪光和顶锻；（3）注意事项：每个工班实施对焊作业前首先进行试焊，并对焊接试件进行力学性能试验以确定对焊各项技术参数；焊接前将钢筋端头不平整的部分切割平整，使对焊接头同心，保证质量。8.3.2.4钢筋弯曲采用钢筋弯曲机弯制成型，在工作平台上按1：1比例放大样，根据大样图控制成型质量；针对梁体钢筋需弯制弧线，对钢筋弯曲机进

26、行改装，按弯制尺寸和弧度定制了一套弯制工装。8.3.2.5钢绞线定位网钢筋的制作与安装梁体的定位钢筋是采用圆钢点焊预制而成。制作时，严格按定位网钢筋图纸中的尺寸进行制作。用角钢焊制专用模具，在模具上点焊成型；点焊后分类堆码，并作好标识。绑扎底腹板钢筋骨架的同时，安放定位筋。定位筋应与梁体纵向分布钢筋牢固绑在一起，定位筋的编号应与其位置相符，不能放错。钢绞线的预留孔道采用波纹管成孔。波纹管内径为80mm和90mm（80mm为OVM15-9用，90mm为OVM15-12用），每根长为1618m，每根预留孔道是由2根波纹管在跨中对接而成，施工中应加以区别，不能穿错。波纹管的接头在箱梁的跨中，接头方法是：将2根波纹管对齐靠拢，接头外套相同材质的波纹管套筒，套筒内径为85和95 ，套筒长为400mm，预应力波纹管接长时，接缝处用胶布进行密封，密封长度至少超出接头200mm，接缝缠裹用胶布至少三层，以免漏浆。同时，波纹管孔内穿入橡胶管以防止波纹管破损漏浆