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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