1、一、項目來源天津城建集團2010年度科技發(fā)展項目計劃外項目二、項目介紹本科技項目為“單柱墩橋梁跨鐵路40米預制小箱梁的架設工藝研究”。該工藝為：利用架橋機架設跨鐵路的40米預制小箱梁。本科技項目的工程載體為天津路橋建設工程有限公司承建的咸陽路道路拓寬改造五期工程二合同簡陽路立交工程。咸陽路道路拓寬改造五期工程二合同段二冷鐵路上跨分離式立交橋梁，工程采用上、下行布置，線起止里程為0000.000J1027.532長1027.532m，共分8聯(lián)梁，為現澆預應力混凝土箱梁和預制混凝土小箱梁兩種結構； J1415為預制混凝土箱箱梁，梁高2m，跨距為40m，橋面寬11m，該孔上跨陳塘莊鐵路支線專用線，線

2、路交角55度，陳塘莊鐵路支線軌頂標高6.38m，橋跨鐵路凈空8.1。本科技項目研究40米預制小箱梁的架設工藝三、研究的目的及意義以簡陽路立交為載體，將“簡陽路立交跨鐵路預制小箱梁的架設”作為一項科研課題加以研究，針對本工程的特點：（1）單柱墩40米大跨徑預制小箱梁的架設；（2）預制小箱梁上跨鐵路，在保證鐵路正常運營的情況下，進行要點施工，合理安排施工，保證一天內完成4片梁的架設；（3）積極組織對上梁方案進行專家論證，對架梁過程中可能存在的各個不利因素進行詳細而又認真的研究、分析，經過科學的計算并采取相應的有效措施并順利的完成小箱梁的架設；通過對以上難點、重點問題的解決，順利的完成了40米預制箱

3、梁的架設，同時積累科研成果，形成完善的整套施工工藝，為今后同類工程的設計及施工起到參考、指導作用。四、國內外發(fā)展概況目前跨鐵路橋梁施工工藝普遍采用以下兩種：1. 搭設門洞現澆法2. 架橋機架設預制箱梁法3. 吊車上梁法五、研究的主要內容（一）架梁施工工藝研究1. 架梁前的準備工作：設備準備、人員準備、技術準備及試運梁工作2. 架橋機的尺寸、型號及各項技術參數與本工程實際的結合3. 架梁施工工藝的研究（二）安全控制研究我項目部組織專家對架梁施工方案進行論證，對架梁過程中可能存在的架橋機及主體結構安全的不利因素進行詳細的分析、論證，通過與設計單位的結合、科學的計算，確定不利點，并采取有效的安全技術

4、措施，保證箱梁的順利架設。并確定安全防護重點、確定安全保證措施以及應急搶救預案六、研究方法與技術路線根據簡陽路立交工程的特點，以工程為載體，隨工程的進展情況，分別進行科研方案的編寫、實施、調整改善、成果總結等幾個步驟。首先成立課題研究小組，隨工程進展完成研究報告，最后申請鑒定。七、項目研究過程1.1工程地質及結構設計概況1.1.1工程地質概況鐵路路基高度約3.4m，頂面寬2.5m，邊坡坡度為1：2，路基土質為粘土，原狀土為亞黏土，地下水位約2.5m。1.1.2 結構設計概況1、上部結構：為預制混凝土小箱梁，小箱梁為單箱單室共四片，梁高2m，梁底底寬1m；梁重：邊梁140t，中梁138t。 2、

5、下部結構：為獨柱式橋墩，上接花盆式墩帽，橋墩尺寸為2m1.8m，墩帽尺寸10.3m1.8m;3、基礎：設計為鉆孔樁基礎上接承臺，J15承臺尺寸6.4m6.4m2m,直徑1.5 m鉆孔灌注樁4根，樁長49m。 J14承臺尺寸12.4m3m3m, 直徑1.8 m鉆孔灌注樁3根，樁長53m。4、附屬結構：含防撞護欄、橋面鋪裝、防水層、油面層施工。1.2總體安排1、J14-J15預制小箱梁計劃在制梁場內生產，然后利用運梁托車車運梁。2、箱梁架設采用NF200/50型架橋機，從14#墩向15#墩架梁。施工準備1.2.1架梁工藝流程測量放線架橋機部件運輸、拼裝架橋機就位支座安裝架橋機過孔運梁入架橋機工作范

6、圍預制梁縱向吊運到位梁標高位置調整預制梁安裝轉入下道工序1.2.2架梁前準備工作1、設備準備1）架橋機裝配后要有質監(jiān)部門檢查合格證。2）架橋機各運動部位以及機械結構部件是否安全裝置安全可靠，靈敏。2、人員準備架橋隊人員應嚴格遵守安全操作規(guī)程。必須服從隊長、班長指揮，實行下級對上級負責、匯報制，不越級指揮。3、技術準備（1）吊裝前對預制箱梁進行詳細檢查，避免缺陷梁的使用。保證在架設前對梁體的鑿毛、梁體尺寸，鋼板位置等進行仔細檢查，有問題必須在架設前處理好，以保證架梁施工的順利進行。（2）運梁和吊梁時，要確認梁體的支點和吊點的中心位置，保證梁體運動中的合理受力。（3）測量放線應放出梁端線、邊線，永

7、久支座位置，在墩頂用墨線彈出，標示明確。支座按設計位置安放平穩(wěn)，確保梁體準確就位，杜絕重復架設。橫移軌道為架橋機自帶，鋪設時應用雜木板及鋼板支墊平穩(wěn)。（4）梁體就位時，做好支座的墊平打砂工作，避免“三條腿”現象，確保支座的均勻受力。（5）吊裝過程防止碰撞，做好成品的保護。1.2.3運梁運梁步驟1、預先將1#運梁小車放置在梁端、2#小車放置在梁尾，利用2臺200t吊車將預制梁吊裝到運梁車上，再由運梁車將箱梁運至架設地點喂入架橋機內進行預制梁架設就位施工。提梁時將預制梁底提升至相鄰箱梁頂面20cm以上，以防止運梁過程中掛蹭，損傷預制梁橫隔板及翼板預埋鋼筋。2、在箱梁上車之前墊好枕木，確保充分滿足現

8、場地形和橋梁結構的縱坡要求。運梁小車運行速度可調，同步運梁時控制好小車速度保持前后同步，保證預制梁運輸平穩(wěn)、安全。運梁注意事項：1、制梁場吊車使用鋼性吊具抬吊，將梁體放于運梁平車上。由于本工程運梁距離較遠，運梁車上梁體兩邊必須用鋼斜撐撐牢，另外一套鋼絲繩保護，以防運梁過程中發(fā)生梁體傾覆。2、重載運梁必須選用低速檔，空載時可使用高速檔。3、運梁過程中，兩臺運梁平車必須有專人監(jiān)護。運梁示意圖如下：1.2.4架橋機的選擇本標段預應力箱梁共4片，中梁兩片，邊梁2片，梁高2m，梁長40m，梁重：邊梁140t，中梁138t。選用NF200/50型架橋機。NF200/50型架橋機示意圖 200t/50m架橋

9、機主要技術性能參數序號參數單位數值1額定起重量t2002適應跨度m503適應縱坡4%4吊梁起落速度m/min0.755吊梁縱移速度m/min36橋機橫移速度m/min211整機功率KW11614適宜橋型直橋、斜橋045度1.2.5架橋機過孔 本工程架橋機共需一次過孔，步驟如下：1、架橋機過孔前姿態(tài)：兩列主梁、提升車、橫移軌道的中心形成垂直線；后拖裝置距架橋機尾部18m，中支距J13墩前2m位置；前提升小車停在中支裝置上方；后提升小車停在架橋機尾部。在已經澆筑好的橋面上，全面檢查架橋機各部，同時做好過孔的準備工作。2、拆除中支裝置與縱導梁的U型螺栓，同時啟動前支腿、后支腿與副中支腿液壓裝置，調整

10、好后拖裝置的高度，使架橋機具備8個支點同時受力。按照過孔要求將中支裝置和橫移軌道拉緊固定，用前提升小車將其吊至J14墩前兩米位置，前提升小車停在中支裝置上方不動。3、后提升小車移至后拖裝置上方吊預制梁配重，確認過孔準備工作到位。在后托裝置和中支裝置之間選擇兩個連接點，用手拉葫蘆將兩列縱導梁拉緊。收起前支腿和后支腿，縱導梁由后托裝置和中支裝置支撐。收起副中支腿千斤頂，拆除襯墊，副中支腿連接在縱導梁下不動。4、啟動中支裝置上層輪箱和后托裝置的電控系統(tǒng)，驅動縱導梁向前平移，后拖裝置、后提升小車及副中支腿隨縱導梁向前平移，同時啟動前提升小車同步后移，前提升小車保持在中支裝置上方。5、前支腿前移至J15

11、墩上方偏前，放下前支橫移軌道、墊實墊牢，調整前支腿高度并穿軸銷牢。放下后支腿支撐起縱導梁，拆除后托裝置與縱導梁的連接，并降至最低高度啟動其驅動裝置，移至副中支腿后方。6、將中支裝置上層輪箱用U型螺栓與縱導梁下弦固結，解除下層輪箱與橫移軌道的固定裝置。再解除后提升小車與配重預制梁的捆綁，將后提升小車移至橋機尾部。前提升小車移到配重預制梁的前端，過孔完成。過 孔 完 成 1.2.6架梁1.2.6.1架設順序J14J15箱梁架設均由小樁號到大樁號進行，架設施工架橋機1次能完成全部小箱梁的架設。如下圖所示，架梁時架設順序遵循先邊梁后中梁的原則。1.2.6.2架設方法1、中梁架設：1）運梁平車載梁至架橋

12、機尾部進行喂梁。喂 梁2）1#起重行車垂直起吊梁體，使梁體脫離臺車面，臨時支撐后支腿，同時檢查卷筒、制動。3）1#起重行車和運梁平車配合前移梁體。4）當1#起重行車載梁前移至1/2跨中時，應密切注意導梁變形。（定期測量該處下?lián)现岛退截搹澲担?）當梁體后吊點移至2#天車下時，停車制動。用2#天車吊起梁體后吊點。 6）兩臺起重行車同時載梁前移至架梁段，徐徐落下，可按指定位置就位；對于邊梁要做好臨時支護。2、 邊梁架設因架橋機縱向移梁時，前后提升小車吊梁處在兩道架橋機縱梁中間位置，兩道架橋機縱梁間距為5.2m，而邊梁中心距邊緣僅為1.6米，架橋機吊梁無法橫移到位。因此邊梁不能一次就位，必須在相鄰中

13、梁位置臨時落梁，將前后提升小車吊鉤由架橋機縱梁移至外側縱梁位置，再次起吊、橫移、就位。邊 梁 起 吊落 梁邊梁落在中梁的位置第二片邊梁落在中梁位置，導繩并準備二次起吊邊 梁 就 位邊梁架設示意圖八、主要技術成果(一) 架梁施工工藝研究（1）本次箱梁為一跨架設，因此在預制箱梁及現澆箱梁施工過程中嚴格控制結構尺寸，保證預制箱梁能夠順利架設。（2）架橋機的選擇；（3）架梁的工藝流程；包括運梁、架橋機過孔、喂梁、箱梁的架設以及相關注意事項（架梁的方法與架梁順序）；根據預制小箱梁的架設工期計劃，對架橋機的拼裝驗收、小箱梁架設以及架橋機拆除進行了合理安排。通過認真而細致的架梁前的準備工作，優(yōu)化施工方案，采

14、用機械化、專業(yè)化施工，嚴格質量控制，使工程一次性成活、成優(yōu)。通過對各個環(huán)節(jié)的科學分析，實行嚴密的管理和施工措施，針對工程中可能出現安全隱患的部位和施工過程，實行重點監(jiān)控，確保萬無一失。鑒于本工程的特殊性，我們從各種資源配置著手，按照總體工期要求，實現工期目標。（二）安全控制研究1、首先對架橋機各種不利工況進行分析：（1）、后支腿受力工況分析通過架橋機過孔和喂梁狀態(tài)分析，在下面情況下后支腿受力最大，當后提升小車在距離中支腿15米時開始提梁如下圖所示：計算簡化圖：計算如下：F1=307KN F2=1353KN F3=372KN經過計算后支腿最不利工況受力為307KN。（2）、中支腿受力工況分析：第

15、一種情況為在邊梁加到中梁位置時如下圖所示：計算簡化圖如下：計算如下：14*88*44+400*42=F1*42400*42-14*88*2=F2*42F1=1691KN F2=341KN第二種情況為邊梁在準備就位時，這時候邊梁靠一側的單支腿受力，此時為中支腿受力最大且偏載最大時。如下圖所示：平面圖橫斷面圖計算簡化圖如下：計算如下：14*88*44+800*42=F1*42800*42-14*88*2=F2*42F1=2090KN F2=741KN經過計算中支腿最不利受力為2090KN2、本橋由于為單柱架梁，根據專家意見現場條件考慮最不利荷載條件下，對架橋機上梁對主體結構的影響進行了科學的計算，

16、驗算過程如下：（1）計算條件 J11J14聯(lián)J14墩支反力，沒有上二期，為2650KN； 小箱梁邊梁重1600KN，中梁重1500KN； 架橋機總重2800KN； 架橋機縱梁橫向距離5.2m；（2）偏載蓋梁計算計算模型小箱梁位置加載：1400+1600/2=2200KN，架橋機左邊支腿載荷2200KN，右支腿1500KN。強度結果計算計算結論：強度滿足受力要求。裂縫計算結果計算結論：裂縫超出規(guī)范15%。（3）墩柱強度計算（橫向）使用階段結構重力結構支承反力節(jié)點號水平力豎向力彎 矩100.07.82e+03-8.19e+0314#墩柱高度12.7米。墩柱鋼筋1（橫向）和1（縱向）均為HRB335

17、二級32鋼筋，計算結果如下表：矩形截面偏壓 考慮抹角 考慮抹角結構重要性系數r01.11.1 1.11.1矩形截面寬b(mm)1800150018001500矩形截面高h(mm)2000200020002000構件的計算長度L0(mm)2540254025402540受拉鋼筋保護層厚度as(mm)50505050受壓鋼筋保護層厚度as(mm)50505050軸力設計值Nd(KN)7820782093849834彎矩設計值Md(KN.m)8190819098289828混凝土強度等級C30C30C30C30鋼筋強度等級HRB335HRB335HRB335HRB335對稱鋼筋（Y/N）YYYY偏心

18、距增大系數1111受壓區(qū)高度0.5620.5620.5620.562截面受壓區(qū)高度X(mm)346416416499受壓區(qū)高度0.1780.2130.2130.256受拉鋼筋面積As(mm2)7200600072006000受拉鋼筋面積As(mm2)7200600072006000計算信息大偏心大偏心大偏心大偏心計算結論：強度滿足受力要求。（4）墩柱強度計算（縱向）（1）架橋機左邊支腿載荷2200KN，右支腿1500KN。支座中心線距離墩柱中心線為0.45米，則附加彎矩為：M1=（2200+1500）0.45=1665KN.m（2）箱梁沒有上二期，恒載反力為1330KN2=2660KN,則附加

19、彎矩為： M2=26600.45=1197KN.m（3）溫度收縮產出的水平力，（13302+2200+1500）0.06=378KN，則附加彎矩為： M3=37812.7=4800.6KN.m(4) 豎向力為N=2200+1500+13302+22.625+4325=8000KN組合一：N=8000，M=M1+M2+M31.4=9582.8KN.m組合二：N=9600, M=M11.2+M21.2+M31.4=10155.2KN.m矩形截面偏壓 考慮抹角 考慮抹角結構重要性系數r01.11.1 1.11.1矩形截面寬b(mm)2000200017001700矩形截面高h(mm)18001800

20、18001800構件的計算長度L0(mm)2540254025402540受拉鋼筋保護層厚度as(mm)50505050受壓鋼筋保護層厚度as(mm)50505050軸力設計值Nd(KN)8000960080009600彎矩設計值Md(KN.m)9582.810155.29582.810155.2混凝土強度等級C30C30C30C30鋼筋強度等級HRB335HRB335HRB335HRB335對稱鋼筋（Y/N）YYYY偏心距增大系數1111受壓區(qū)高度0.5620.5620.5620.562截面受壓區(qū)高度X(mm)319383375450受壓區(qū)高度0.1820.2190.2140.257受拉鋼筋

21、面積As(mm2)8454774689748495受拉鋼筋面積As(mm2)8454774689748495計算信息大偏心大偏心大偏心大偏心計算結論：強度滿足受力要求。經過設計計算在保證結構強度滿足受力要求安全的情況下，我項目采取以下幾項技術保障措施以保證架設施工安全。1、箱梁側支座間距2米，為保證永久支座的受力安全，經過和設計溝通采取以下措施，在箱梁底包含掛板與蓋梁頂均采用臨時支座支撐，采用木楔頂緊。2、所有的支腿局部設置分配梁（方木）；3、在現澆箱梁面板上用紅油漆標示出腹板位置，把橫移倒梁荷載分配到腹板上；4、吊梁次序，首先把一片邊梁架設在中梁位置，然后架設另一片邊梁，到位后再把第一次的邊

22、梁架設到位，最后架設兩片中梁；5、由于在架設邊梁時為最不利條件，為防止箱梁翼緣板受壓破壞造成架橋機整體傾斜，為減輕墩柱受力過大造成裂縫，采取以下措施來保證施工和結構安全：（1）中支腿導梁兩邊各伸出箱梁翼緣板50cm，在下方用三根600的鋼管支撐進行頂撐，保證在架設預制梁時鋼管支撐分擔壓力，以減輕墩柱和箱梁翼緣板受力過大。支撐布置圖和基礎處理詳細如下圖：支撐平面布置圖： 三道鋼支撐豎向每各3米采用120型槽鋼進行橫向連接，下面和混凝土基礎用混凝土預埋鋼筋連接牢固，鋼支撐拼裝時要保證順直度。支撐受壓計算：計算簡圖如下：計算結果如下：每個鋼管支撐的支撐力為450KN?；炷粱A尺寸為長3米、寬2.5米、高0.5米，混凝土標號為C50，鋼筋采用螺紋22 ，上