浅谈节段预制拼装箱梁预制场设计布置 罗华平,汪林,王三文,明驰 四川公路桥梁建设集团大桥分公司四川成都610071) 摘要:本文结合在建的湖北省嘉鱼长江公路大桥南岸滩桥节段预制箱梁的 工程实例,对短线匹配法节段预制箱梁预制场确定平面布局、功能分区的要素和方 法进行了分析,简要介绍了预制底座等重要生产设施的设计与施工方法。 关鵪词:短线匹配;节段预制;功能分区;底座 Preliminary discussion on design and layout of prefabricated field of prefabricated box girder Luo Hua-ping, Wang San-wen, Ming Chi (Sichuan Road Bridge Group Co, Ltd. Bridge Engineering branch, Sichuan Chengdu 610071) Abstract:In this paper, the construction example of prefabricated box girder in the SouthBankBridge of Jiayu Changjiang Highway bridge in Hubei Province is in this paper, the design and construction methods of the important production facilities such as prefabricated bases are analyzed by analyzing the layout of prefabricated field and the elements and methods of functional zoning key words: short line matching; segment prefabrication; functional partition; base 、引言 根据国家桥梁工程领域“工厂化预制,装配化施工,信息化管理”的发展导向,节段预 制拼装公路桥梁因其优秀的成桥耐久性而得以迅速发展。该桥型有别于传统预制τ梁、小箱 梁、空心板将桥梁沿纵向分块的构造,将每跨桥梁横向分为若干节段预制,存梁一定时间充 分释放砼收缩徐变,然后再纵向串接,张拉预应力成桥。此工艺保留了桥梁横断面的整体性
浅谈节段预制拼装箱梁预制场设计布置 罗华平，汪林，王三文，明驰 （四川公路桥梁建设集团大桥分公司 四川 成都 610071） 摘 要： 本文结合在建的湖北省嘉鱼长江公路大桥南岸滩桥节段预制箱梁的 工程实例，对短线匹配法节段预制箱梁预制场确定平面布局、功能分区的要素和方 法进行了分析，简要介绍了预制底座等重要生产设施的设计与施工方法。 关键词： 短线匹配；节段预制；功能分区；底座 Preliminary discussion on design and layout of prefabricated field of prefabricated box girder Luo Hua-ping1,Wang San-wen1 ,Ming Chi1 (Sichuan Road ＆ Bridge Group Co., Ltd. Bridge Engineering branch, Sichuan Chengdu 610071) Abstract: In this paper, the construction example of prefabricated box girder in the South Bank Bridge of Jiayu Changjiang Highway bridge in Hubei Province is in this paper, the design and construction methods of the important production facilities such as prefabricated bases are analyzed by analyzing the layout of prefabricated field and the elements and methods of functional zoning. key words: short line matching; segment prefabrication; functional partition; base 一、引言 根据国家桥梁工程领域“工厂化预制，装配化施工，信息化管理”的发展导向，节段预 制拼装公路桥梁因其优秀的成桥耐久性而得以迅速发展。该桥型有别于传统预制 T 梁、小箱 梁、空心板将桥梁沿纵向分块的构造，将每跨桥梁横向分为若干节段预制，存梁一定时间充 分释放砼收缩徐变，然后再纵向串接，张拉预应力成桥。此工艺保留了桥梁横断面的整体性
其抗弯刚度优于常规预制梁板桥梁:其预应力加载龄期一般在3个月后,因砼收缩、徐变产 生的预应力损失得以遏制,运营耐久性能也优于常规预制桥梁。并且具有湿接缝少,梁体桥 面平整,可以不需设置调平层直接铺装柔性高级路面的优点。因此近年得以高速发展,尤其 在长江中下游和沿海地区公路桥梁上应用较多,且在城市轨道交通中也得以大力发展。如近 年建成的泉州湾大桥、上海崇启大桥、黄河桃花峪大桥、南京长江三桥,以及当前地建的广 东虎门二桥、安徽芜湖长江二桥、乐清湾大桥等均采用了节段预制拼装桥型:广州地铁14# 线、澳门轻轨等城市轨道交通项目也广泛应用了该桥型。 按此工艺施工的桥梁,预制场是完成节段预制的基础生产设施,其规划布局、现场设计 与施工质量对整体工程的质量、进度直到决定性影响作用。因此,作者结合在建的嘉鱼长江 公路大桥滩桥工程,对短线匹配法节段梁预制场的规划布局和预制台座、存梁台座等重要生 产设施的设计与施工方法进行了探索。 二、嘉鱼长江大桥滩桥工程概况 嘉鱼长江大桥是武汉城市圈环线高速公路西环孝感-仙桃-咸宁段跨越长江的控制性工 程。全桥桥跨布置为5×30m预应力混凝土连续小箱梁+[(70+85+72+73)m+920m+(3+100m 非对称混合梁斜拉桥+8×(6×50)m+5×50m+(5+100+55m预应力混凝土连续箱梁。全桥长 4660m,其中南滩桥采用50米标准跨径的短线匹配法节段预制拼装预应力砼箱梁,节段梁 总数量1600片。四川公路桥梁建设集团公司承担其中880片节段梁的预制安装工作。 跌(北) →嘉(南 图1主析桥型布置图(单位:m
其抗弯刚度优于常规预制梁板桥梁；其预应力加载龄期一般在 3 个月后，因砼收缩、徐变产 生的预应力损失得以遏制，运营耐久性能也优于常规预制桥梁。并且具有湿接缝少，梁体桥 面平整，可以不需设置调平层直接铺装柔性高级路面的优点。因此近年得以高速发展，尤其 在长江中下游和沿海地区公路桥梁上应用较多，且在城市轨道交通中也得以大力发展。如近 年建成的泉州湾大桥、上海崇启大桥、黄河桃花峪大桥、南京长江三桥，以及当前地建的广 东虎门二桥、安徽芜湖长江二桥、乐清湾大桥等均采用了节段预制拼装桥型；广州地铁 14# 线、澳门轻轨等城市轨道交通项目也广泛应用了该桥型。 按此工艺施工的桥梁，预制场是完成节段预制的基础生产设施，其规划布局、现场设计 与施工质量对整体工程的质量、进度直到决定性影响作用。因此，作者结合在建的嘉鱼长江 公路大桥滩桥工程，对短线匹配法节段梁预制场的规划布局和预制台座、存梁台座等重要生 产设施的设计与施工方法进行了探索。 二、嘉鱼长江大桥滩桥工程概况 嘉鱼长江大桥是武汉城市圈环线高速公路西环孝感--仙桃--咸宁段跨越长江的控制性工 程。全桥桥跨布置为 5×30m 预应力混凝土连续小箱梁+[(70+85+72+73)m+920m+(330+100)m] 非对称混合梁斜拉桥+[8×（6×50）m+5×50m+(55+100+55)m]预应力混凝土连续箱梁。全桥长 4660m，其中南滩桥采用 50 米标准跨径的短线匹配法节段预制拼装预应力砼箱梁，节段梁 总数量 1600 片。四川公路桥梁建设集团公司承担其中 880 片节段梁的预制安装工作。 图 1 主桥桥型布置图（单位: m）
图2.南岸滩桥典型桥型图 箱梁采用单箱单室斜腹板箱梁型式。梁高3.0m,箱梁顶板宽16.5m,底板宽7.4m。预 制箱梁节段及现浇横隔梁材料采用C55混凝土,现浇湿接缝采用60早强微胀混凝土 1650 图3节段箱梁典型横断面构造图/立体效果图 中同立需 站小j 中同路平霄
图 2. 南岸滩桥典型桥型图 箱梁采用单箱单室斜腹板箱梁型式。梁高 3.0m，箱梁顶板宽 16.5m，底板宽 7.4m。预 制箱梁节段及现浇横隔梁材料采用 C55 混凝土，现浇湿接缝采用 C60 早强微胀混凝土。 图 3 节段箱梁典型横断面构造图/立体效果图
中顶候节净表 ::: 兽2候 图4典型跨节段梁总体布置图 每跨节段梁有A`G共11种类型。节段长度从1.953.4米不等。 表1节段梁型号分类与主要参数表 单个节段吊装重 序号 节段型号 长度(m) 全桥节段数量 A类节段 2.94m l04 B类节段梁 105.2 B'类节段梁 69,1 类节段梁 116 D类节段梁 3.2m l16 E类节段梁 3.4m 114 7 E’类节段梁 3.4m F类节段梁 FZ类节段梁 114.1 类节段梁 3.3m 117.2 合计 880 短线匹配法,即根据设计规定的梁段划分,先利用固定端模+活动端模预制一孔梁的起 步梁,然后将起步梁段平移下一个梁长的距离,利用己预制梁段的端面替换活动端模,在已 预制梁段与固定端模之间浇筑下一段。依次类推,完成一跨梁的预制。相比长线法预制,该 预制方法具有占地少,模板位置固定不需转移,对大跨径桥型适应性好的优点。 、节段梁预制场规划与设计 预制场作为节段预制拼裝桥梁施工的关键设施,直接影响全桥工程能否顺利实施。其规 划设计应紧密结合工地形地质等现场条件,结合工程量、工期要求,因而制宜,科学合理地 进行。其规划思路如下图
图 4 典型跨节段梁总体布置图 每跨节段梁有 A~G 共 11 种类型。节段长度从 1.95~3.4 米不等。 表 1 节段梁型号分类与主要参数表 序号 节段型号 长度（m) 单个节段吊装重 量（t) 全桥节段数量 1 A 类节段 2.94m 104.8 20 2 B 类节段梁 3.2m 105.2 96 3 B'类节段梁 1.95m 69.1 20 4 C 类节段梁 3.2m 108.1 116 5 D 类节段梁 3.2m 96.9 116 6 E 类节段梁 3.4m 114.6 96 7 E’类节段梁 3.4m 109 20 8 F 类节段梁 3.4m 91.1 232 9 FZ 类节段梁 3.4m 114.1 116 10 G 类节段梁 3.3m 117.2 48 11 合计 880 短线匹配法，即根据设计规定的梁段划分，先利用固定端模+活动端模预制一孔梁的起 步梁，然后将起步梁段平移下一个梁长的距离，利用已预制梁段的端面替换活动端模，在已 预制梁段与固定端模之间浇筑下一段。依次类推，完成一跨梁的预制。相比长线法预制，该 预制方法具有占地少，模板位置固定不需转移，对大跨径桥型适应性好的优点。 三、节段梁预制场规划与设计 预制场作为节段预制拼装桥梁施工的关键设施，直接影响全桥工程能否顺利实施。其规 划设计应紧密结合工地形地质等现场条件，结合工程量、工期要求，因而制宜，科学合理地 进行。其规划思路如下图：
钢筋绑扎胎架数量需与预制底座数量相匹配,并以确保预制台座充分发挥工效为原则, 因此绑扎胎架生产效率不得低于预制效率。国内类似工程一片节段梁钢筋绑扎周期约40小 时,因此确定建设8个钢筋绑扎胎架 3存梁台座数量确定 存梁台座数量应与梁场正常合理的生产效率、设计规定的存梁期,并考虑存梁台座合理 利用率等因素确定。一旦数量不足,直接导致预制进度受阻滞,甚至出现向进度让路在存梁 期不足的条件下架梁,影响设计意图的实现。 施工图要求所有节段均需存梁3个月,让其完成绝大部分自由收缩徐变后方可安装。按 46片/月生产速度,则需最少存梁数为:46×3=138榀。考虑前期架梁不熟练,制梁速度高 于架梁速度一倍,这种工况按一个月考虑。则另需存梁数为46/2=23榀。故总计存梁数量应 为138+23=161榀。梁场设置双层存梁台位,由于提梁机效率的问题以及架梁的操作方便性 第二层存梁台位的利用率仅能按60%考虑。扣除修整区存梁8片后,则至少需要设置台座位 为 由2n-40%n=161-8,推出:n=96个。 实际设置存梁台座100个。 四、平面总体布置 该步骤即是将前面确定的各功能区的关键设施(预制台座、存梁座、钢筋绑扎胎架), 结合场内交通、水电、生活办公设施、环水保设施等要素,在平面空间上进行合理的组合布 局,实现工序衔接顺畅紧密,区域流转经济合理,场地得以充分利用。其基本原则是设施空 间布置、相邻关系应与工序逻辑关系相适应,避免物资、人员、设施的无序、无效流转 该步骤的关键在于确定生产线的数量。生产线的数量与布置方式也决定了梁场的平面总 体形状布置。本工程生产线布置方式比选如下 表4梁场生产线布置方案比选 方案名称 方案概述 优点 缺点 梁场尺寸600×30m 梁场长度将达到600m以上, 只需布置一条场内便道、 1条生产顺梁场长度方向布置 2条门架轨道,可减少龙 场地分散,砼运输、成品梁运 线28m跨按1×6布置预制台 门架投入,门吊跨径适输距离增加,龙门架走行距离 径门吊方座,5×17布置存梁 中,造价经济:占地相对/增加,工作效率降低:不能同 台座。配备1台工作 步执行2榀梁浇筑、2榀钢筋 门吊,1台吊梁门吊较少,场建经济性较高 骨架安装等
钢筋绑扎胎架数量需与预制底座数量相匹配，并以确保预制台座充分发挥工效为原则， 因此绑扎胎架生产效率不得低于预制效率。国内类似工程一片节段梁钢筋绑扎周期约 40 小 时，因此确定建设 8 个钢筋绑扎胎架。 3.存梁台座数量确定 存梁台座数量应与梁场正常合理的生产效率、设计规定的存梁期，并考虑存梁台座合理 利用率等因素确定。一旦数量不足，直接导致预制进度受阻滞，甚至出现向进度让路在存梁 期不足的条件下架梁，影响设计意图的实现。 施工图要求所有节段均需存梁 3 个月，让其完成绝大部分自由收缩徐变后方可安装。按 46 片/月生产速度，则需最少存梁数为：46×3=138 榀。考虑前期架梁不熟练，制梁速度高 于架梁速度一倍，这种工况按一个月考虑。则另需存梁数为 46/2=23 榀。故总计存梁数量应 为 138+23=161 榀。梁场设置双层存梁台位，由于提梁机效率的问题以及架梁的操作方便性， 第二层存梁台位的利用率仅能按 60%考虑。扣除修整区存梁 8 片后，则至少需要设置台座位 n 为： 由 2n-40%n=161-8，推出：n=96 个。 实际设置存梁台座 100 个。 四、平面总体布置 该步骤即是将前面确定的各功能区的关键设施（预制台座、存梁座、钢筋绑扎胎架）， 结合场内交通、水电、生活办公设施、环水保设施等要素，在平面空间上进行合理的组合布 局，实现工序衔接顺畅紧密，区域流转经济合理，场地得以充分利用。其基本原则是设施空 间布置、相邻关系应与工序逻辑关系相适应，避免物资、人员、设施的无序、无效流转。 该步骤的关键在于确定生产线的数量。生产线的数量与布置方式也决定了梁场的平面总 体形状布置。本工程生产线布置方式比选如下： 表 4 梁场生产线布置方案比选 方案名称 方案概述 优点 缺点 1 条生产 线 28m 跨 径门吊方 案 梁场尺寸 600×30m， 顺梁场长度方向布置 按 1×6 布置预制台 座，5×17 布置存梁 台座。配备 1 台工作 门吊，1 台吊梁门吊 只需布置一条场内便道、 2 条门架轨道，可减少龙 门架投入，门吊跨径适 中，造价经济；占地相对 较少，场建经济性较高 梁场长度将达到 600m 以上， 场地分散，砼运输、成品梁运 输距离增加，龙门架走行距离 增加，工作效率降低；不能同 步执行 2 榀梁浇筑、2 榀钢筋 骨架安装等
梁场尺寸360×50m, 1条生产/顺梁场长度方向布置 除存在方案一的缺点外,还存 线50m门 2×3布置6个预制台除具有方案一、三的优点在龙门吊跨径过大,造价极 座,10×10布置97外,占地最少。区域集高。所有节段梁提运依赖1台 吊跨径方 个存梁台座。布置1中。场建费用最低。龙门架,其工作负荷极大,机 案 台工作门吊,1台吊 械故障影响工期风险高 梁门吊 梁场尺寸360×65m,梁场长度缩减至400m以 2条生产将6个台座、97个存内,2条生产线各自相对 线、分别梁台座一分为二在2独立生产,可同时执行钢梁场占地面积有所增加:场内 配备28m条生产线上平行布筋骨架吊装、砼浇筑、成便道建设、门架轨道建设成本 跨门吊方置,分别配备工作龙品梁吊运等工作,工作效 较高: 案门架、吊梁龙门架各率极大提高。机械故障影 1台。 响生产进度的风险低 生产线的布置方式,在或获得和建设场地形状不过于受限的前提下,可作多种布置方式 比选。大跨径龙门布置的方式,往往导致作业区起吊设施生产能力不足。在同一条线上增加 龙门架布置数量,则容易发生冲突不利充分发挥工效。因此,本工程本着效率优先原则,确 定采用2条生产线平行布置,分别布设龙门架的方案,该方案为每条生产线提供了2个工作 吊点,1个提梁吊点,生产工效可以得到充分发挥,也避免了因吊点不够,而另外配置泵车 浇筑砼的额外成本 在经过前述步骤的规划后,确定本工程预制梁场的平面为2条生产线并行布置、各配置 4个钢筋绑扎胎架、4个预制底座、1个修整台座、50个存梁台座的方式。 WNVANIZNAVAVNNY WNZNNAWNVNIZAAVA 0000l K199+070处断面 图6预制场横向布置
1 条生产 线 50m 门 吊跨径方 案 梁场尺寸 360×50m， 顺梁场长度方向布置 2×3 布置 6 个预制台 座，10×10 布置 97 个存梁台座。布置 1 台工作门吊，1 台吊 梁门吊。 除具有方案一、三的优点 外，占地最少。区域集 中。场建费用最低。 除存在方案一的缺点外，还存 在龙门吊跨径过大，造价极 高。所有节段梁提运依赖 1 台 龙门架，其工作负荷极大，机 械故障影响工期风险高。 2 条生产 线、分别 配备 28m 跨门吊方 案 梁场尺寸 360×65m， 将 6 个台座、97 个存 梁台座一分为二在 2 条生产线上平行布 置，分别配备工作龙 门架、吊梁龙门架各 1 台。 梁场长度缩减至 400m 以 内，2 条生产线各自相对 独立生产，可同时执行钢 筋骨架吊装、砼浇筑、成 品梁吊运等工作，工作效 率极大提高。机械故障影 响生产进度的风险低。 梁场占地面积有所增加；场内 便道建设、门架轨道建设成本 较高； 生产线的布置方式，在或获得和建设场地形状不过于受限的前提下，可作多种布置方式 比选。大跨径龙门布置的方式，往往导致作业区起吊设施生产能力不足。在同一条线上增加 龙门架布置数量，则容易发生冲突不利充分发挥工效。因此，本工程本着效率优先原则，确 定采用 2 条生产线平行布置，分别布设龙门架的方案，该方案为每条生产线提供了 2 个工作 吊点，1 个提梁吊点，生产工效可以得到充分发挥，也避免了因吊点不够，而另外配置泵车 浇筑砼的额外成本。 在经过前述步骤的规划后，确定本工程预制梁场的平面为 2 条生产线并行布置、各配置 4 个钢筋绑扎胎架、4 个预制底座、1 个修整台座、50 个存梁台座的方式。 图 6 预制场横向布置
图7预制梁场平面总体布置图 说明 1、本图尺寸以m计 2、节段梁场设置在K198+995~K199+355右侧紧邻红线处,占地全长375m,宽70m 。3、南岸滩桥共880个块件,设置2条生产线。1生产线设置4个预制底座,其中4#专门预制墩顶块:2#生产线设置3个预制底座,并预留一个底座建设的位置。按每个底座每月生 7个节段,月理论生产量为46片。考虑前期启动、后期收尾影响2个月,预制周期可控制在20月内 4、每条生产线配备20t工作门架、160T吊梁门架各1台。工作门架与起重门架共用轨道。门架跨径分别为26、28m
图 7 预制梁场平面总体布置图 说明： 1、本图尺寸以 m 计。 2、节段梁场设置在 K198+995~K199+355 右侧紧邻红线处，占地全长 375m，宽 70m。 3、南岸滩桥共 880 个块件，设置 2 条生产线。1#生产线设置 4 个预制底座，其中 4#专门预制墩顶块；2#生产线设置 3 个预制底座，并预留一个底座建设的位置。按每个底座每月生 产 7.7 个节段，月理论生产量为 46 片。考虑前期启动、后期收尾影响 2 个月，预制周期可控制在 20 月内。 4、每条生产线配备 20t 工作门架、160T 吊梁门架各 1 台。工作门架与起重门架共用轨道。门架跨径分别为 26、28m
五、主要构造物设计与施工 )预制台座 预制台座是预制场的核心设施,由于节段梁几何精度要求极高,因此预制台座必须确 保足够的承载力,并在使用期间原则上不发生沉降。同时,其平面几何尺寸必须满足本工程 节段梁按短线匹配法预制的工艺需求,本工程拟定为19*19米。 本工程地基承载力较差。为控制沉降和确保承载力,每个台座地基采用123根15米 长的φ50cm粉喷桩加固处理。桩顶清理截桩后,铺筑天然级配碎石褥垫层,严格压实后 采用堆载土方的方式对处理后的地基进行预压,预压荷载按使用荷载的2倍计,以消除工前 沉降。 为确保刚度,预制底座采用了矩形钢筋砼板式底座,厚度0.8米,砼强度等级C30 预制底座设置从中间冋两侧1%的排水横坡,避免积水。基础上设置固定侧模、固定端模安 装预埋件。设置移梁小车及内模滑车轨道。 Illlililu uugi
10 五、主要构造物设计与施工 （一）预制台座 预制台座是预制场的核心设施，由于节段梁几何精度要求极高，因此预制台座必须确 保足够的承载力，并在使用期间原则上不发生沉降。同时，其平面几何尺寸必须满足本工程 节段梁按短线匹配法预制的工艺需求，本工程拟定为 19*19 米。 本工程地基承载力较差。为控制沉降和确保承载力，每个台座地基采用 123 根 15 米 长的φ50cm 粉喷桩加固处理。桩顶清理截桩后，铺筑天然级配碎石褥垫层，严格压实后， 采用堆载土方的方式对处理后的地基进行预压，预压荷载按使用荷载的 2 倍计，以消除工前 沉降。 为确保刚度，预制底座采用了矩形钢筋砼板式底座，厚度 0.8 米，砼强度等级 C30。 预制底座设置从中间向两侧 1%的排水横坡，避免积水。基础上设置固定侧模、固定端模安 装预埋件。设置移梁小车及内模滑车轨道