预制梁场规划与设计.doc

目录第1章 预制梁场规划的关键问题11.1 梁场选址21.1.1 合理架梁半径21.1.2 制梁场地的选择21.2 梁场布置形式31.3梁场规模确定51.4 制梁台座数量确定5第2章 梁场平面布置7第3章 梁场主要设施及设备103.1 混凝土搅拌区103.2 制梁区：103.2.1 制梁台座113.2.2 内模存放区123.2.3 布料机133.2.4 龙门吊133.2.5 蒸养设施163.2.6 活动防雨篷163.3 存梁区：163.3.1 存梁台座设计163.3.2试验台座设计173.3.3提梁机173.4 钢筋绑扎区193.5 钢筋存放加工区193.6 存料区203.7 生活区20第4章 梁场的施工周期20第5章 梁场的施工规划21第6章 后张法预制梁工法21第7章 后张法预制梁施工关键技术22第1章 预制梁场规划的关键问题在客运专线的建设中，桥梁所占的比例非常大，而预制架设是主要的手段，因此，现场预制箱型梁是影响客运专线建设的关键。其中梁场选址、梁场布置形式及梁场规模确定等又是梁场规划设计中最为关键的问题。 梁场选址：应本着“因地制宜、节约资金、降低成本、确保安全及质量”的原则，统筹规划。 梁场布置形式：一般有横列式、纵列式两种。 梁场规模确定：梁场规模主要根据需要的生产能力确定，而生产能力取决于生产工艺要求的时间、架梁进度及施工总工期等多种因素确定的台座数量。1.1 梁场选址制梁场地的选择主要根据铺架计划而定，同时要考虑交通状况、材料来源、地形地貌、地质情况等因素。制梁场地首先根据桥梁分布情况,按照每个梁场的合理覆盖范围划分全线架梁区段后确定。1.1.1 合理架梁半径按照工艺要求,架梁作业必须在白天完成,运架梁时间最长宜控制在12h左右。运架作业循环时间一般为：吊装作业l h，运梁约35kmh，架梁(运梁车可回)约1.5h落梁约l h、架桥机过孔约23h。综合架梁进度指标，一台架桥机配一台运梁车较合理的作业半径在1518km，最长应控制在20 km左右，每个梁场合理可涵盖约40 km范围。1.1.2 制梁场地的选择按照每个梁场合理的覆盖范围，首先应在图上确定梁场的大概位置。按经济合理的原则，梁场应设于架梁覆盖范围的中部，做到运梁距离相对最短。图上确定梁场的大概位置后，现场勘查确定梁场的具体位置。梁场选址应遵循以下原则：尽量选择在交通便利、当地材料比较丰富、水电便利的地方,还要考虑防洪、排涝及环保等因素。一般要结合地形，尽量平坦，同时路基较低的地点，以减少制梁场土石方和运梁便道工程。山区铁路可以利用线路附近取土后的场地设置，或结合线路纵断面选择在填挖平衡的地点。尽量选择在地质条件较好的地点，以减少制存梁台座地基处理的工程量。箱梁制造精度要求非常高,4个支座处基础不均匀沉降值与底模变形值之和不得大于2 mm,因此台座的地基一般要视地质条件做必要的处理。所以选择地址条件好的地点对降低梁场的造价十分有效。减少临时用地,尽量利用永久征地。尽量考虑临永结合鉴于工地制梁场占地大,在设置梁场时除考虑建场所应具备的基本条件外,还应尽量考虑利用永久工程的基本设施,以减少临时工程费用,比如,可以利用永久工程新建车站的站坪等。1.2 梁场布置形式梁场布置一般有横列式、纵列式两种(见后图)。纵列式主要用于长大桥梁，梁场一般设于桥梁中部，并配备提梁的大型门吊，可以充分利用永久征地，减少临时用地的数量。但对于一般桥群来说，由于纵列式布置需配备大型门吊设备,且门吊走行轨基础需要处理，大临及设备综合投入较横列式偏高，因此采用较少，为了减少投入应按便道运梁考虑采用横列式布置较为合理。1.3梁场规模确定梁场规模主要根据需要的生产能力确定，而生产能力取决于生产工艺要求的时间、架梁进度及施工总工期等多种因素确定的台座数量。针对我国目前主要采用后张梁的实际情况,我们仅对后张梁如何确定台座数量进行论述。1.4 制梁台座数量确定制梁台座数量一般根据制梁生产工艺要求、施工水平确定的每孔梁占用的制梁台座时间及架梁进度确定。根据350km/h客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件要求，并参照以往梁场施工工序时间安排如下：实际制梁时间安排：准备工作：灌注混凝土前的准备工作包括底模检测调整、安装调整支座板、底腹板钢筋吊装、立端模板、端隔墙钢筋绑扎、穿橡胶棒、内膜安装、桥面钢筋吊装、钢筋绑扎成整体等施工工序，共需约18h。灌筑混凝土：按照暂行技术条件要求灌注时间不宜超过6h，灌注混凝土时间约56h。混凝土养护：按采用蒸汽养护考虑，分为静停、升温、降温四个阶段，静停时间不少于4h,升降温速度不大于10/h，最高温度控制在45左右。由于全国各地四季温差很大，且与养护条件密切相关，故养护时间2448h不等。预张拉：拆除端模，拔橡胶棒、穿钢绞线预张拉约4h。拆除模板约需要8h。以上工艺工作时间约84 h，如果按全天候24h工作计算，累计时间共约3.5d，考虑各工序间衔接时间、质量检查时间及熟练程度等现场情况，按45d考虑较适宜，即保证每天生产1孔梁需要45个制梁台座。制梁台座数=梁场每天的生产能力4(或5)（梁场每天的生产能力指每天生产多少片梁，要和施工工期、架梁进度和与之配套的架桥机、运梁车等设备统一规划确定。）3.2存梁台座数量确定存梁台座数量根据工艺要求的梁占用台座的最短时间及架梁进度确定。按暂行技术条件要求确定的施工工艺时间安排如下：终张拉应在混凝土强度及弹模达到设计值后、龄期不少于10d时进行,扣除占制梁台座约4d时间,占存梁台座时间约6d。完成终张拉及压浆、封锚等各工序约需要ld。按照设计要求，“终拉完成并且管道压浆强度达到设计强度后方可进行运架梁施工”,预制梁需测终张拉后30d上拱度后才能架设。以上合计占用存梁台座时间为37d，综合考虑各种因素，架梁进度按1孔/d考虑，存梁台座设置4050个较合适。存梁台座数=梁场每天的生产能力50另外：应从生产能力和经济角度综合考虑确定梁场的合理规模。梁场应在满足生产能力的基础上减小其规模以达到效益最佳。可以参考以下措施：提高施工管理水平，优化施工工艺，缩短施工时间。采用高温养生技术,缩短混凝土养护时间。工期允许的情况下，提前制梁增加存梁数量。这些措施都可以减少制梁台座及配套的钢筋绑扎台座和模板数量从而达到缩小梁场规模提高经济效益的的。第2章 梁场平面布置确定了梁场地址、布置形式和规模后，就可以进行梁场内生产区和生活区的平面布置了。根据梁场施工工艺流程特点将梁场划分为十二个区域：(1)混凝土搅拌区;(2)制梁区;(3)存区;(4)钢筋绑扎区;(5)钢筋存放加工区;(6)存料区;(7)配电室、发电室;(8)机加工及预埋件区;(9)锅炉房、存煤区;(10)中心试验室;(11)污水处理区;(12)生活区。这十二区域既相互独立,又相互联系,只有根据它们自身的功能和相互之间的联系，把它们有机的结合起来才能形成一个经济、高效的预制梁场。要把制梁场平面布置合理应遵循一定的原则：梁场布置要紧凑,总体规划除按制梁施工流程进行设计外,还要考虑运架设备是否在此安装、拆除及转场；根据制施工工艺要求和移梁、运梁工序,合理布置搅拌站、生产区、存梁区、材料存放区、运梁线路位置,结合制梁数量及速度设置制梁台座、存梁台座数量和及各存料区的大少。生产区和生活区要相互分开。生产区按工艺流程分块,结构要紧凑,尽量减少中间环节作业量,并有足够地作业和活动空间,减少干扰。要尽量减少箱梁的移动次数和移动距离；梁场布置要使场内交通、供水、供电、供汽、防火、防洪排涝以及环保尽量合理。水管线、电力线、蒸汽管道、混凝土输送管道应尽量相对固定的铺设于地下,线路要短；充分考虑安全生产。压力容器、高压变电器、发电机房、蒸汽锅炉房要尽量远离人流密集区;起重设备负载走行下方尽量减少作业。制梁场各区域尺寸的确定客运专线每跨32m箱梁的混凝土用量约330方。若梁场的产能为1跨/天，则梁场每天约需水泥150t、细骨料120方、粗骨料300方、水100t，钢筋70t、钢绞线10t。以梁场产能为1孔/天确定各区域的面积(对于产能不同的梁场其各区域面积可相应变化)。(1)混凝土搅拌区面积：在生产线附近建一座280方/小时的搅拌站，包括8个100t水泥罐仓(按6天存量计算)、2个100t掺和料罐仓。混凝土搅拌与泵送(或罐车送)作业区占地面积为:230251500m2(2)制梁区面积：该区包括制梁台座、内模存放区、布料机、龙门吊及活动防雨篷等。后张制梁按4套制梁台座考虑，制梁台座与内模采用一对一形式，故也需4套内模。根据32m箱梁的外形尺寸、外模板尺寸及张拉设备的尺寸，按4套制梁台座与内模存放区两排交错布置，制梁区宽40m，长166m（两个制梁台座纵向中心距41.5m）制梁区面积为：40166=6640m2(3)存梁区面积：该区包括存梁台座、提梁机通道及转向通道等。存梁台座按48个设计，则每个制梁台座对应12个存梁台座。每个存梁台座横向中线距14m,纵向中心距41.5m。则存量区面积为：168166=27888m2。(4)钢筋绑扎区面积：一般为便于龙门吊吊装，钢筋绑扎区与制梁台座都在龙门吊轨道内，故其宽度取40m。后张制梁需要4套顶板、底腹板钢筋笼绑扎台座，考虑钢筋绑扎台座之间及其与制梁台座的间距，钢筋绑扎区长取150m。故其面积为：40150=6000m2。(5)钢筋存放加工区面积：钢筋存放加工区包括钢筋存放区、钢筋加工区、半成品存放区、钢绞线存放区及各种加工班房。其面积约：40140=5600m2。(6)存料区面积：存料区包括粗骨料、细骨料和中砂存放区。其面积约：30100=3000m2。(7)配电室、发电室面积：配电室、发电室面积为：2310=230m2。(8)机加工及预埋件存放区面积：机加工及预埋件区面积为：4020=800m2。(9)锅炉房、存煤区面积：锅炉房、存煤区面积为:4017=800m2。(10)中心试验室面积：中心试验室面积为：366=216m2。(11)污水处理区面积：污水处理区面积为：5015=750m2。(12)生活区面积：生活区包括办公室、宿舍、餐厅、停车场及操场等面积约：50100=5000m2。对于以上十二块区域外的一些小的附属区域(如工具或小件存放室、工地厕所等)可以布置于以上各区域内或区域之间的连接处。对于各区域之间一般有适合必要设备通过的道路。蓄水池一般分别在生产区和生活区分别设置。以上各区域的面积是按梁场1孔/d的生产能力设计的，一般这样规模的梁场占地100亩左右，当然各区域面积对于具体的场地、设备及特殊要求会有所不同。下面就是按上述规模设计的一个梁场的例子。第3章 梁场主要设施及设备梁场主要设施及设备的形式亦决定着梁场整体规划和细部设计。主要以前面划分的主要区域及各区域之间的联系对梁场的设施及设备进行逐步介绍。3.1 混凝土搅拌区主要设备为搅拌站、水泥和掺合料罐仓、蓄水池及泵送(或罐车)作业区。为了确保混凝土浇筑速度、预防一些突发情况，一般梁场配备两台大功率拌合站。水泥和掺合料罐仓除满足每天的生产需要外还要有一定的储备。这些设备的基础设计一般厂家提供，规划时只需根据基础设计图预留出位置即可，但要注意一些小型的厂家由于技术力量薄弱设计的基础有可能过于保守或偏于不安全。在拌合站附近修建一座蓄水池储备生产用水。混凝土的输送有铺设管道泵送和罐车拉运两种形式：铺设管道泵送形式固定操作简单，但容易发生混凝土堵管现象，一旦堵管处理十分麻烦；罐车拉运相对机动、灵活,不存在堵管现象，只是需要较多的人力和设备。3.2 制梁区：该区包括制梁台座、内模存放区、布料机、龙门吊、蒸养篷罩及活动防雨篷等设施及设备，相应的要规划、设计这些设施和设备的基础。3.2.1 制梁台座根据基础地质的不同制梁台座有桩基础和扩大基础两种形式。根据预制梁底模受力、连接形式和制梁操作等要求的不同，制梁台座地面以上部分也有多种形式。3.2.2 内模存放区内模存放于支架上，一般用龙门吊吊入制梁台座。也可将存放内模与制梁时内模放置在同一高度，采用滑入式将内模滑入制梁台座。3.2.3 布料机每个制梁台座至少布置两台布料机，也可根据作业半径及需要的浇筑速度配备四台,但要将布料机设置在移动防雨篷内部,这样可以确保混凝土灌注不受天气影响。因布料机浇铸混凝土时其悬臂较长，故其基础应作特殊处理。3.2.4 龙门吊制梁区龙门吊的选取和钢筋笼的加工工艺有关，如果采用底腹板钢筋笼、顶板钢筋笼和内模分散吊装，只需布置二台40龙门吊即可。如果采用整体吊装，包括钢筋笼、内模及端模的组合成为一体，需布置二台100龙门吊。3.2.5 蒸养设施全封闭蒸汽养护篷罩主要由钢骨架和保温篷布组成。采用全封闭蒸汽养护方式可大大减少占用制梁台座时间，从而提高生产能力。3.2.6 活动防雨篷活动防雨篷沿生产线移动，可将整个生产线涵盖其内，防雨篷不仅可以遮雨而且其顶部安装有照明设施，使整个制梁过程可以全天候24小时进行，从而确保了梁场的生产能力。3.3 存梁区：存梁区主要用于存放半成品梁、进行箱梁的终张拉、防水层的施工及对箱梁进行试验等。因此存梁区的设计包括存梁台座、试验台座、提梁机通道及张拉器械通道等。3.3.1 存梁台座设计根据基础地质的不同存梁台座也有桩基础和扩大基础两种形式。3.3.2试验台座设计试验台座可分为两种形式：一种通过地锚加载，一般需用大体积混凝土作为地锚；一种是通过自平衡体系加载，其主要构件为钢结构。3.3.3提梁机目前梁场采用的提梁机有轮胎式和轮轨式两种提梁机，轮胎式提梁机交灵活，但造价高，轮轨式提梁机走形路线固定，造价相对低廉。3.4 钢筋绑扎区按箱梁中钢筋的分布形式加工的绑扎胎具，能方便快捷的对钢筋笼进行绑扎，且每根钢筋位置准确。3.5 钢筋存放加工区钢筋存放加工区内需放置许多设备如：10t门吊、卷扬机、钢筋切断机、对焊机、弯曲机和电焊机等。钢筋存放加工区一般用固定防雨篷罩住，以防止钢筋淋浴锈蚀，也保证钢筋加工不受天气限制。3.6 存料区存料区存放粗骨料、细骨料及中砂，各种砂石料分别放于有固定防雨篷的料仓，以保证砂石料干燥确保配合比准确.存料区设置时应考虑拌合站的位置及相关机械的作业半径，以便于上料，提高施工效率。3.7 生活区生活区主要包括办公室、宿舍、食堂、操场、停车场等。如果场地宽阔可以采用单层彩钢板房，如果场地受限制可采用多层彩钢板房。除以上介绍的主要设施及设备外还有配电室、发电室、机加工及预埋件区、锅炉房、存煤区、中心试验室、污水处理池及一些附属设施等这里不作介绍。对于梁场的水源和电源应根据实际情况在建场初期设置具体位置。与其配套的水、电及蒸汽等管线一般统一规划铺设于地下。对于污水处理池及雨水排放口应根据当地的水系合理选择位置，尽力做到循环利用，同时做到不破坏当地水系达到环保要求第4章 梁场的施工周期经分析计算，一般梁场从建场到生产出第一片箱梁的时间约为6个月，工期安排如下图所示。第5章 梁场的施工规划梁场在建设时应该特别注意交叉工程的施工，例如，地下管线、排水设施、轨道交叉以及各施工机具的作业界限，其目的在于避免各环节的影响或者反复施工。所以梁场施工遵循的原则为：先水电后安家，建拌和站是关键；先管线，后道路，铺设轨道有界限；存梁台座、制梁台座穿插进行抢时间。第6章 后张法预制梁工法制梁程序绑扎底腹板及顶板钢筋骨架-安装波纹管及锚座-将内模吊入底腹板钢筋骨架中安装-吊装顶板钢筋骨架-整跨箱梁钢筋骨架（连同内模）吊至混凝土浇置区外模内安装-预埋件埋设-浇置混凝土-混凝土蒸汽养护-养护约24小时，混凝土强度不低于设计强度的80后，拆端模，退内模及穿钢绞线-施拉第一阶段预力，达设计预力80-将箱梁吊至存梁区进行自然养护-当梁体混凝土强度及相应弹模达到设计的100、龄期不少于10天时，进行第二期（或最终）预力张拉-切断钢铰线并封锚-预力套管灌浆-其它后续工作第7章 后张法预制梁施工关键技术7.1钢筋骨架绑扎技术整跨钢筋骨架绑扎周期计算绑扎台模具7.2梁体混凝土泵送及浇注技术研究设备要求为了保证梁体将近330方（32m梁）的混凝土能够在6小时内浇注完成，并且确保两侧腹板同步浇注，混凝土搅拌站及泵送均采用双系统设计，每套系统的最大搅拌能力为75方/小时，最大输送能力为60方/小时。浇注顺序在浇注施工时，为确保混凝土的密实，避免出现质量缺陷，应制定严格的浇注工艺。参照国外的浇注经验，并结合国内的施工情况，以先浇注腹板，再浇注底板，最后浇注顶板，并且采用附着式振捣器联合振捣较好。针对较易出现质量隐患的腹板，须分数层来进行浇注。其它混凝土集中拌和、集中供应，采用有自动计量上料系统的强制式搅拌机，计量方式采用重量计量；梁体混凝土浇注采用输送泵输送，布料机布料：严格按斜向分段，水平分层，左右对称，一次浇注成型；浇注混凝土采用斜向分段不超过8m，斜角不大于30度，水平分层厚度不大于30cm；梁体混凝土采用侧振为主的成型工艺，并配合振动棒人工振捣，保证混凝土浇注的密实；浇注高性能混凝土宜采用高频知道器，且垂直点振，不得平拉。箱梁预制品质控制要点原材料耐久性梁体混凝土的配制大体积混凝土强度及弹性模量的控制预应力的控制梁体混凝土徐变上拱控制梁体混凝土裂缝控制梁体外形尺寸的控制预应力混凝土梁的徐变上拱控制进行混凝土热工性能计算，得出导热系数、比热、热扩散系数及热膨胀系数后，计算混凝土温度变形值及极限拉伸值的理论值。严格控制张拉时混凝土弹性模量、强度和龄期。选择强度和弹模较高的骨料，严格控制箱梁混凝土施工配合比，注意控制水胶比和骨胶比。根据工期合理安排生产，减少存梁期，及时安装。注意出梁后的自然养护，提高后期强度、弹模和耐久性。建立台座和梁的拱度资料，定期观测分析，有效控制。梁体混凝土裂缝控制如果采取一定