拱桥横梁的预制与安装

1、潮白河大桥主桥横梁的预制与安装孙海庆 赵杰 高庆海（北京市公路局第三工程施工处）一、前言顺平路潮白河大桥位于北京顺义城东，全长640.22米，分为主桥和引桥两 部分。其中主桥是一座三孔中承式钢管砼系杆拱桥，长180米。中间主拱跨径 108米，两侧边拱跨径均为36米。整个桥面系由21根横梁支撑，其中1、2号 横梁各两根，设计为现场浇注砼梁，3号预制横梁安装在边拱及主拱的立柱上， 4号预制横梁由悬挂在主拱中部的吊杆拉住。因此3、4号横梁是本桥重要承重 部件，其预制与安装是本桥的关键工序之一。二、3、4号横梁的概况桥共有3号横梁8片，安装在拱上的立柱上。4号横梁9片，悬吊在主拱中 部。3、4号横梁外

2、形尺寸和内部构造都相同，长度为26.80米，砼强度等级为 C45。为减轻自重，中间有部分空心，总重量约96吨。横断面尺寸见图1。横梁采用后张法一端张拉工艺，钢束为（p j15钢绞 线，每束为9X7p 5,孔道采用内径8.0厘米的金属波 纹管成型，预应力钢绞线标准强度为1860MPa，张拉控 制应力O k=1357.8MPa，一束张拉力为1762KN，张拉程 序：0 1.03O k。三、横梁的预制根据潮白河大桥总体施工组织设计，3号横梁在引桥第四、五孔下施工平台 上斜方各预制4根，4号横梁在主拱吊点下平台上的相对位置横桥向预制（详见 图2）。因3、4号横梁的外形尺寸和内部钢筋相同，所以施工方法也

3、相同。主要 工序分为以下几部分：1、基础及底模。首先对横梁下底模附近的地基进行加固夯实。然后制作长 28米宽1米厚0.2米的C15砼台座。在台座下预留对拉螺栓孔，用来加固模板。2、制作和绑扎钢筋。钢筋制作严格按照设计图纸和施工规范进行。绑扎钢 筋在台座上进行，穿好波纹管、螺旋筋和锚垫板，在支点和吊点处都有预埋钢板， 并与钢筋骨架焊接牢固。3、吊装内模。按设计图形状在现场用木材制作内模，成形后吊入钢筋笼内。 并将内模加固，防止浇注砼时内模上浮。浇注完砼后木内模不再拆出。4、组装外模。横梁外模采用专业钢模板加工厂制作的定型大模板，为保证 模板质量，面板采用6mm钢板，加劲肋板用8mm钢板，上下均设

4、有对拉螺栓杆， 在外模下每间隔1.5米设置附着式振动器。5、浇注砼。砼浇注时 采用分层浇注的方法，以 附着式振动器振捣为主， 一般每次振捣30秒钟，再用插入式振捣器振捣，直到振捣密实为止。6、蒸汽养护、拆模。为保证工期进度，采用蒸汽养护的办法。砼浇注完成 后，静养12小时，盖上帆布，密封严实，开始升温，升温速度为每小时15 度。待温度升至60度时，停止升温，保待恒温24小时。降温速度不得超过每小 时10度。待梁体温度降到与外界温度相差不超过10度时再开始拆模。7、张拉及压浆。待横梁的砼试块达到设计强度的100%时方可张拉。张拉程 序和顺序均按设计要求进行，并采用应力应变双控的办法控制张拉。张拉

5、前先以 计算好的理论伸长值作为应变控制的依据。计算公式采用市政工程手册中的公式 如下：一端张拉时：L= o k+o k,e-(p , 0 +kx)/2-。0XL/E=1/2o k 1+e-(p 0 +kx)-o 0XL/E两端张拉时：L= o k/4 3+e-(p 0 +kx) -o 0XL/E3、4号横梁计算结果附于下页。张拉程序为：0-初应力(做标记)-控制应力(待荷两分钟)-1.03控制应力(量伸长量) -锚固张拉为对称张拉，即先张拉1、2、5、6号钢束，待行车道板安装之后再张 拉3、4、7、8号钢束。张拉工作完成后，要及时压浆。根据砼结构工程施工及验收规范(GB50204-92) 规定

6、，孔道灌注水泥浆的强度不应低于M20，水灰比宜在0.4左右，搅拌三小时 后泌水率控制在2%，为减少收缩宜掺入水泥用量0.01%的铝粉或10%UEA膨胀剂。 压浆从一端进行，待从另一端冒出浓浆后即可停止，再从另一端以同样方法往回 压浆，达到0.6MPa左右停止。8、封锚。封锚部位的钢筋必须与横梁内的钢筋焊接牢固，模板也要支搭牢 固，否则直接影响梁的外形尺寸和外观质量。封锚砼采用同标号砼浇灌，振捣密 实。封存锚砼要加强养护。四、横梁的吊装1、吊装设备：工地上现有两台桁架式门吊，起重能力为60吨，净宽30米， 净高30米。设计给出的工况曲线见图3。2、3号横梁的吊装。3号横梁共有8根，均安装在边拱和

7、主拱的立柱上。预 制位置斜放在引桥的第四、五孔，每根横梁两端各预埋3个吊环，距中9米。两 端吊环沿门吊走行方向投影距离为13米。决定用两台门吊各吊一头，抬着梁跨 过主桥1、4号墩，前行门吊将横梁一端对应立柱上的转轴放在立柱上，然后松 钩退出。后行门吊继续前移，天车配合向外移动，使横梁以转达轴为中心缓慢转 动，最后定在立柱上，焊接牢固。为减少横梁转动时的磨擦阻力，在横梁与柱之 间的结合面垫四氟板，待横梁到位后抽出四氟板再焊接牢固。注：A、Q=76T时，三种工况最大弯矩值分别为M =543TMM=422.7TMM=210TMB、静止状态下在距两端7米处各承受Q=66T时，最大弯矩M=466TM。C

8、、阴影部分为危险区域，超出正常值10%。0另外，因主拱立柱上的横梁有主拱阻碍，无法一次安装到位，需搭设临时支 架，并在立柱上做三层钢管支撑，先将横梁放在钢管支撑上，再改用一个门吊吊 起一头，撤下一层支撑，再吊起另一头，撤下一层支撑，这样反复起吊一端，撤 下支撑，直到把横梁放在立柱上为止。3、4号横梁的吊装。4号横梁共9根，在各自对应的吊杆位置下预制好。原 吊装方案是在拱肋上绑滑车但无法实现两侧最短杆处横梁的吊装。预埋的吊环也 因拱肋上的横撑、斜撑的阻碍无法实现垂直提升。经反复研究，决定把吊点移到 主拱肋外侧，用两台门吊共同提升横梁。2#门吊负担提升横梁上游侧，动力采用 自身的卷扬机，起吊能力为

9、60吨，上升速度5米/分钟，在2#门吊主梁下卷扬机 侧对应吊点的小车走行轨道的顶面放置2根45b工字钢捆绑80吨定滑轮组，其 下设置80吨动滑轮组，穿10道钢丝绳经2#门吊下游支腿处16吨导向滑车，1# 门吊下游支腿处16吨导向滑车到1#门吊卷扬机，得用1#门吊动力提升，速度可 达5米/分钟。4、吊装横梁前对几个部位的强度验算和补强措施2号门吊主梁强度的加强措施根据设计给出的工况曲线，在距两端各7米处加载66吨，最大弯矩超出允许弯 矩10%左右。因此需对主梁两端8米范围内进行补强。补强方法是在主梁上下弦 杆处各加一根N1杆件，即上下弦杆截面各增加50%，距两端8米范围内所有立 柱也同样进行补强

10、，即各增加两根N4杆件，加载位置越靠近门吊支腿部位越安 全。45b工字钢梁强度验算M =60X 104X 1/2=3X 105 (NM)cT =M / Wx=3X 105/(2X 1430)=104.9(MPa)a二104.9 c =160MPa主桥2、3号墩上的钢管立柱可承受的水平推力的验算只考虑900X14钢管，材料16MN,不计管内砼W=n D3(1- (900-28)/ 900 4/ 32=8502(cm3) y柱高 h=5.5m a =240MPa水平推力F=W a / h=85(y2X240/ 5.52=369652N=36.9652T横梁在立柱顶面旋转所需的水平推力计算四氟板间滑

11、动摩擦系数M =0.04,dF=2rn dr - p N/ R2n (F 切向力)dMn=dFr=2r2 p N/ R2dr(Mn 旋转扭距)Mn=2Xr2/ 3. p N/ R2 | 0R=2/ 3R. p N=0.6TM水平推力 T=Mn/L=0.6/18=0.0333T吊梁及绑梁钢丝绳采用6X37丝必2钢丝绳。该项经过引桥T梁吊装实 际使用证明无问题。5、横梁吊装顺序由于拱桥对于主拱加载的顺序很敏感，所以在横梁吊装之前必须排好吊装顺 序。根据设计图纸所给出的吊装顺序并与驻现场的设计代表协商，确定了如下吊 装顺序：横梁编号：以顺义侧1号主墩上的横梁为1号，向平谷方向顺延编号， 全桥共21根横梁。1、2、20、21号四根梁为现场浇注砼，在吊装其它横梁之前已经浇