摘要：为深入研究40m预制混凝土简支箱梁，本文对郑济高速铁路原阳制梁场现场情况进行分析。依据梁场生产实际情况，论述了40m简支箱梁预制运架主要施工工艺，对其结构设计、经济性及工期进行对比研究分析，可为类似地区高速铁路建设降低工程造价，提高工程质量和施工效率提供参考。
关键词：40m预制混凝土简支箱梁；施工工艺；经济性分析
1 工程概况
1.1 郑济高速铁路简介
郑济高速铁路设计时速350公里/小时，线路全长380公里，总投资约546.5亿元，动车购置费23亿元，是河南省与山东省规划建设的一条高速铁路干线。
1.2 原阳制梁场工程概况
郑济高铁郑州黄河特大桥北岸引桥为公铁两用桥梁，原阳制梁场对该段总共9孔32m箱梁、344孔40m箱梁及1750孔公路小箱梁进行预制运架施工，全长共计7804m。其中，40m预制混凝土简支箱梁是铁路总公司重大科研创新成果的第一次工程化生产应用。
制梁场占地195亩，总共配有8个制梁台座，40个双层存梁台座，设计最大月产能为60孔，最大存梁80孔。
2 40m简支箱梁预制流程及主要施工工艺
2.1 预制施工方案
梁场箱梁预制模板为装配化钢模板，外模与内模按2:1配置，台座与外模按1:1配置。
钢筋采用数控设备加工，梁体钢筋在钢筋预扎架上整体绑扎，绑扎成型合格的钢筋用两台95t龙门吊吊装入模。
混凝土泵送入模进行浇筑，两台布料机由端向中连续浇筑，一次成型，附着式振捣与插入式振捣方式相结合以保证混凝土密实。
为防止混凝土早期开裂，现场带模预张拉，初张拉后移梁至养护区养护，终张拉完成后进行压浆、封锚、梁端防水涂料施工，最后进行静载试验。箱梁预制施工流程如图1所示。
2.3 混凝土工程
2.3.1 混凝土养护
现场混凝土养护按温度自动控制进行洒水间隔调整，顶板采用覆盖洒水，底腹板采用喷淋，内箱采用雾化养护。
2.3.2 预应力张拉
对铁路桥梁成品预应力钢绞线束使用自锚式拉丝体系共进行三次张拉，张拉设备采用预应力张拉自动控制系统，自动化控制张拉过程。
2.3.3 预应力管道压浆
压浆采用铁路桥梁预应力自动压浆系统，一键启动并且全自动控制，制浆后进行真空压浆，压浆过程中自动实时记录压浆数据并上传。
2.3.4 箱梁吊装及存放
使用一台1000t级轮胎式搬运机进行预制箱梁场内转存和运输作业，搬运机宽度可在一定范围内灵活调节，存梁采用双层存梁方式。设备跨度48m，净跨43.5m，起升高度13m，自重675t，爬坡能力2%，可原地90度转向，适用于铁路40m、32m、24m双线整孔箱梁的起吊、运输、转移和装车等工作。
2.3.5 静载试验
静载试验由自动加载系统对试验数据进行全程采集，试验结束后主控模块处理数据自动生成静载试验报告。混凝土工程施工现场如图4、图5所示。
4 40m简支箱梁结构设计、经济性及工期对比研究分析
4.1 简支箱梁结构设计对比
表1 40m简支箱梁与32m简支箱梁结构设计对比表
从表1可知，40m简支箱梁与32m简支箱梁相比，单孔梁全长增加8m，跨度增加7.8m，梁高增加0.2m。跨中腹板的厚度减小了90mm，所需预应力锚具每孔多了约10套，跨中抗裂安全系数虽有少许下降但仍在安全范围内。虽然梁的外形整体上变化不大，但梁长梁重的改变将直接引起制梁场布置发生相应改变。
4.2 40m简支箱梁经济性分析
4.2.1 40m简支箱梁与32m简支箱梁经济性分析
高速铁路常规地段桥梁墩高主要为5m～15m，选取具有代表性的10m墩高进行对比。分析表明，墩高10m的常规区段桥梁造价与抗震设防等级关系较大：在地震动加速度0.20g（8度）、0.15g（7度）条件下，40m简支箱梁桥造价与32m梁桥基本持平或稍有增加；在地震动加速度0.10g(7度)、0.05g(6度)条件下，40m简支箱梁桥总造价降低2%以内，具有一定经济优势。由此可知对于墩高大于10m区段桥梁，下部结构造价增大，在桥梁总造价中占比增加，采用40m简支箱梁的经济优势将更为明显。
4.2.2 40m简支箱梁采用不同施工工法的经济性分析
对采用预制架设和移动模架现浇两种不同施工工法的40m简支箱梁进行经济性分析，研究结果表明：预制架设40m简支箱梁，桥梁基础和桥墩的总费用较移动模架现浇工法减少1.56%，梁部费用减少12.06%，总造价减少4.97%，具有更好的经济性。
4.3 40m简支箱梁预制、运架工期问题分析
据梁场施工实际情况，由于钢筋绑轧耗时长、张拉孔数较多导致预制张拉耗时较长等原因，40m箱梁的制梁时间约在5.5天左右，比32m箱梁增加约0.5天~1.0天。而存梁时间为22天~30天，静载试验所需时间约为60天，均与32m箱梁基本一致。
根据制存平衡原则，当存梁台座数量相等时，40m预制梁所需的制梁台座数量多于32m预制梁，而梁场现场实际情况也与之相符。但由于40m梁梁重较大，运梁车施工速度低于预期，运梁耗时过长，5km范围内每天仅运架约1.5孔梁，效率低于32m梁的8km范围内每天运架2孔梁，使得现场许多制梁台座未能饱和利用，处于闲置状态。大量已预制完成的箱梁在存梁台座上较长时间仍未能进行架设，工期严重受阻，因此在以后的40m箱梁梁场布置设计时，需重点研究解决运梁速度偏慢造成的工期不利问题。
5 结束语
本文从郑济高速铁路原阳制梁场现场生产实际情况出发，对40m简支箱梁预制及架设主要施工工艺进行论述，对比研究分析了40m简支箱梁结构设计、经济性及工期问题。40m简支箱梁在铁路桥梁中推广应用，将扩大高速铁路预应力混凝土简支箱梁桥的适用范围，提高其经济性，对促进我国高铁建设具有重要意义。
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论文作者:刘青
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/4
标签：混凝土论文; 预应力论文; 经济论文; 台座论文; 原阳论文; 桥梁论文; 高速铁路论文; 《防护工程》2019年11期论文;