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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、二、3 3、4 4 号横梁的概况号横梁的概况桥共有 3 号横梁
2、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j15 钢绞 线，每束为 975，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 k=1357.8MPa，一束张拉力为 1762KN，张拉程 序：01.03k。三、横梁的预制三、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
3、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、。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
5、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=k+ke-(+kx)/2-0L/E=1/2k1+e-(+kx)-0L/E两端张拉时：L=k/43+e-(+kx)-0L/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
6、 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，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、横梁的吊装四、横梁的吊装1、吊装设备：工
7、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
8、氟板再焊接牢固。注：A、Q=76T 时，三种工况最大弯矩值分别为 M1=543TM、M2=422.7TM、M2=210TMB、静止状态下在距两端 7 米处各承受 Q=66T 时，最大弯矩 M0=466TM。C、阴影部分为危险区域，超出正常值 10%。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
9、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 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
10、施(1)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，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。 (2)45b 工字钢梁强度验算Mmax=601041/2=3105(NM）max=Mmax/ Wx=3105/(21430)=104.9(MPa)max=104.9=160MPa(3)主桥 2、3 号墩上的钢管立柱可承受的水平推力的验算只
11、考虑 90014 钢管，材料 16MN，不计管内砼Wy=D31-(900-28)/ 9004/ 32=8502(cm3)柱高 h=5.5m=240MPa水平推力 F=Wy/ h=8502240/ 5.52=369652N=36.9652T(4)横梁在立柱顶面旋转所需的水平推力计算四氟板间滑动摩擦系数 =0.04，dF=2rdrN/ R2(F 切向力）dMn=dFr=2r2N/ R2dr(Mn 旋转扭距）Mn=2r2/ 3N/ R20-R=2/ 3RN=0.6TM水平推力 T=Mn/L=0.6/18=0.0333T(5)吊梁及绑梁钢丝绳采用 637 丝32 钢丝绳。该项经过引桥 T 梁吊装 实际
12、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：(1)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。(2)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注 完毕，其中 2 号、20 号横梁在砼强度达到设计强度后按原设计张拉顺序开始张 拉。(3)其它横梁的吊装顺序是： 3、19、18、5、17、6、16、8、14、10、12、7、15、11、13、9。(4)在吊装横梁的过程中，我们采取严密手段观测主墩的横向位移和主拱圈 的高程变化。由于吊装顺序正确，各观测数据都在设计允许变化之内，从而顺 利地完成了横梁的吊装工作
