第３３卷第３期 Ｖｏ１－３３ Ｎｏ．３ 建筑施Ｔ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴｌ０Ｎ ‘‘ 牵引式＂工艺在大吨位预应力先张法混 凝土简支Ｕ形箱梁生产中的应用 ¨Ｐｕｌｌ—Ｔｙｐｅ¨Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｍｐｌｅ— Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ａｎｄ Ｕ－Ｓｈａｐｅｄ Ｌａｒｇｅ Ｔｏｎｎａｇｅ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｂｏｘ—Ｇｉｒｄｅｒ ｗｉｔｈ Ｐｒｅｔｅｎｓｉ０ｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ 口 张长舂 （中铁二十三局集团轨道交通工程有限公司 ２０１３００） 【摘要】结舍上海市轨道交通１１号线南段工程大吨位先张Ｕ形粱的预制工程；设计和制定了先张法施工工艺方案，以满 足ｕ粱的设计要求和生产工艺要求。经应用，该工艺保证了质量、提高了功效，地完成了生产任务。 【关键词】ｕ型箱梁 先张预应力 “牵引式”工艺 生产应用 【中图分类号】ＴＵ７５３ ／文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２０１１）０３—０２４４—０４ １工程概况 上海轨道交通¨号线南段工程从浦东新区的龙阳路 站至滴水湖边的临港新城站，本工程线路走向为浦东新区龙 阳路站至临港新城站。线路长约５８．９６２ ｋｍ，其中地下线路长 约为１３．７４１ ｋｍ，高架线路长约４５．２２１ ｋｍ，设ｌｌ座车站。其 中地下站２座，高架站９座。最大站间距１０．６０１ ｋｍ，最小站 间距２．６９９ ｋｍ。 ２方案设计 ２．１总体方案 总体方案构思于法国ｓｙｓｔａ公司提供的产品设计图纸 文献和相应的技术条件及相关的规范标准，并结合多年对普 通铁路梁、轻轨ＰＣ梁、磁悬浮轨道梁以及高速客专线箱梁等 预制结构件的工艺经验和现场预制、运输、架设梁的成熟工 艺措施及创新理念。 预应力先张法Ｕ梁制作采用“一串三，长线法”先张工 艺方案，以减少设备工装投入，减少先张台座数量节约成本 和占地面积。全线配备６条生产线、１８套模板的“长线法”先 张制梁台座；三条并排生产线为～组，共两组分别设于制梁 区两端，便于两个施工队平行施工（图１）。 该工程高架线路使用Ｕ形梁，主要标准跨度为２５ ｍ、２７ ｍ、３Ｏ ｍ和３５ ｍ这４种。工程采用大吨位先张工艺，是国内 首条引进法国的城市轨道交通先张法预应力桥梁。每片３Ｏ ｍ梁先张预应力总吨位约１ ７００ ｔ，这不仅对梁体应力、应变 控制提出了较高要求，而且在应力损失控制上要求的辅助工 艺更高、更先进，同时也对先张制梁墩台的设计、施工、工装 配置等均提出了更高的质量标准要求。 【作者简介】张长春（１９６９一），男，大专，工程师。联系地址：上 海市浦东新区惠南镇城南路３３５号（２０１３００）。 【收稿日期】２０１１－０２—１２ 图ｉ先张工艺工况示意 柱ＳＯ５－Ｓ节段上端口的位移量；②第二道扶墙安装前后，中 塔柱￥１３－Ｍ节段、边塔柱Ｓ０８－Ｓ节段上端口的位移量；③扶 墙安装后，吊装塔柱节段时，塔吊松钩前后节段的位移量。 线形影响很小，可不采取措施。 ５ 结语 山西太原祥云桥主塔的钢结构安装工程历时半年，我们 通过对塔柱安装施工工艺的正确选择，塔柱的各项技术指标 ④可采取的预备措施为：若观测结果表明塔吊对塔柱线形影 响比较大，可采取在节段粗定位完成塔吊松钩后，塔吊吊装 一个配重进行不平衡力矩的平衡。 均达到了设计要求，为桥梁建设提供了更大的选择空间，为 钢塔的设计、加工制造和安装积累了宝贵的经验。 在塔柱安装过程中，我们经上述观测发现：塔吊对塔柱 麟 ３／２０１１ 张长春：“牵引式”工艺在大吨位预应力先张法混凝土简支Ｕ形箱梁生产中的应用 第３期 ２＿２ 需解决的问题 （１）制梁台座的设计必须满足大吨位的预应力先张所 产生的偏心应力，要求稳定性和应变、形变在允许控制范围 内。 （２）“长线法”施工需解决伸长值过大而一般千斤顶行 程不够需反复倒顶的问题，以及放张回缩量过大超出千斤顶 回缩工作行程。 （３）长线法施工应力损失的控制。 （４）保证单端４个千斤顶及牵引螺杆的受力均衡和同 步性。 ２．３先张制梁台座设计方案 （１）设计采用整体式制梁台座，由张拉端、锚固端和中 间台体组成，采用现浇钢筋混凝土整体浇筑。 （２）钢绞线锚固在反力墙前的钢制张拉横梁，通过４ 个传力杆穿过反力墙上预留的孔洞，在反力墙后利用４台 ６００ ｔ穿心式千斤顶整体张拉，张拉过程中控制张拉行程同 步。ｆＢ］￥１Ｊ张拉横梁控制最大挠度为１．５ ｍｍ。 （３）张拉端和锚固端的张拉反力支座采用墙式反力支 座的形式，截面为２ ０００ ｍｒｎｘ ６ ５００ ｍｍ。其优点是整体性 好，抗扭性能好，传力杆受力均衡，对控￣ＪＪｆＢＪ绞线的应力均匀 性很有利。由现浇整体式的中间台体平衡两端的张拉水平 力；张拉水平力对台座的弯矩，由张拉端或锚固端两侧的预 制混凝土方桩产生的上拔力和下压力形成的力偶来平衡，抗 倾覆的安全系数不小于１．５。同时应将一端的３个张拉端连 成整体，以互相借力，提高安全储备。 （４）台体由于张拉力产生的压力可能产生平面外失稳， 所以沿台体间距６ ｍ处设置抗拔桩，为台体提供平面外支点 以减少平面外计算长度。 （５）通过调整截面，控制台体的压应力小于４．０ ＭＰａ，从 而使台体的计算弹性压缩量为９．Ｏ ｍｍ，实际工况考虑台体 下土体提供的摩擦力及桩的抗剪作用，压缩量将小于 ９．Ｏ ｍｍ，即能满足弹性压缩不大于１０ ｍｍ的工艺要求。 （６）制梁区采用预制钢筋混凝土方桩，按抗拔桩设计， 考虑在工程结束后拔除，以满足复耕的需要。其结构布置图 ２所示。 图２整体式长线法先张制梁台 图３先张台座端部承力墩台 ２．４预应力张拉方案选择 （１）张拉方式 “长线法”预应力先张施工就是在一条先张生产台座上 同时对２片或２片以上的梁进行“串联式”预应力先张施工， 然后进行混凝土浇注、养护、脱模及同时放张的生产方式。 施加应力的方式有传统顶推式和穿心“牵引式”两种。 ①传统顶推式方案 每条台座配置６００ ｔ级台座式千斤顶８台，张拉行程 ２００ ｍｍ：钢横梁两套，另搭配一定数量的配套油泵。用于锚 固钢绞线的钢横梁放在张拉台座两端承力墩台外侧，千斤顶 设在承力墩台与钢横梁间，张拉原理由千斤顶推动钢横梁张 拉钢绞线（图４）。 图４顶推式张拉原理 该方案主要用于预应力钢绞线的同步整体预拉，同时 也可用于对预应力钢绞线初张拉后的整体绷直，初张拉后用 小顶单束多次完成终张应力。 优点：张拉工装设备简单；先张台座的墩台不预留孔 洞，精度要求低，钢横梁位置可根据模板任意调节，安装便 捷。 缺点：千斤顶允许工作行程较短，不适宜长线台座施工 钢绞线伸长值大的生产线，不便于倒顶二次行程张拉，持荷 阶段时期靠在伸缩油缸外加入垫板承力以使千斤顶卸载；垫 板压缩量较大，应力损失明显；必须和单束小千斤顶配合施 工；行程不宜过长，放张时不能完全卸载完应力需靠小顶单 束卸载，对梁体质量造成隐患，安全稳定性差；钢横梁受力跨 度增大大，刚度要求高。 ②“牵引式”方案 即一条生产线采用８台６００ ｔ级穿心式千斤顶，每台工 作行程３００ ｍｍ，分设张拉台座两端，每端４台。钢绞线锚固 钢横梁设置于张拉承力墩台内侧，千斤顶与钢横梁的链接通 过ＸＺ—Ｌ１４０／７００Ｏ的牵引钢棒穿过承力墩预留孔链接。张拉 原理由４台穿心式千斤顶牵引钢横梁张拉钢绞线形式达到 工艺要求。“牵引式”先张方案比较适合长线台座先张工艺 （图５、图６）。 千斤 牵ｇ 图５ 穿心式张拉原理 图６ 立面工况 ３／２０１１ 张长春：“牵引式”工艺在大吨位预应力先张法混凝土简支Ｕ形箱梁生产中的应用 第３期 杆端连接；最后要选择同步张拉控制器的摆放位置，并进行 支撑面３００ ＩＴＩｌ￣处，最后按下放张按钮，梁台两端所有的张 布置接通所有电源开启同步张拉控制器电源，泵站工作状态 指示灯要显示正常。 （３）张拉准备 张拉前，先将固定端一侧的张拉油缸活塞杆伸出：然后 锁紧该侧的拉杆中间螺母，并调整张拉端的钢绞线锚固横 梁、拉杆的进出位置，使之基本适合张拉工作、拉杆留有足够 的锁紧余地；最后在张拉同步控制器上设置油缸面积、张拉 行程等系统参数。 （４）预张拉 此功能是专为消除预应力筋弯曲、张拉装置、拉杆和预 应力筋之间松紧程度不～致而设置。每次张拉之前都必须执 行这一步以消除间隙。 （５）同步张拉 在张拉伸长量和张拉力参数设置后，张拉端的张拉油缸 运动会根据位移传感器的反馈进行同步控制调节。当张拉油 缸伸出，预应力筋被拉伸达到设定目标值ｉ当所有张拉装置 停顿并处于液压锁定状态 应锁紧上下横梁之间的拉杆螺 母，同时并测量预应力筋的拉伸长度，并根据需要决定是否 要重新拉伸，当然也可根据流程图操作（图ｌＯ）。再次拉伸 前，应缩回张拉装置的活塞杆并锁紧活塞杆的拉杆螺母，按 下张拉按钮后张拉油缸再次伸出直到达到设定目标值。 ｑ叶－～ 琶ｌ 匪 兰曼星 三三… ｉ ｑ：｛ …叶…一 ，｛ ｛ 警茹 釜嚣；；量； －－－ ￣－ ；；ｉ 藿 Ｅ： ｊｉ ｒ ｉ ’ ＝＝一： ｉ： §ｒ －｛ ・＝一 ｑ．＿－十霞 哪ｌ＿－ ： ．一．．｛ 霹…一 一０ 茎萋垂… 先锁紧两端螺母 供油伸出油缸 ・Ｃ－｜ ０ —÷＿；ｉ 霎．Ｉ匿 墓茎… －． ｑ… —— 一匿 璧霎 ； ： 。ｉ ・ 一 ■ ：； 垂垂 善羹蚕 ｑ。 寸－｛一要囊娶 ； 藿 将中间螺母锁定在支撑桥的底面上 油缸回油收回油缸完成一个循环 图１Ｏ同步张拉流程示意 第三次张拉与前两次不同的是在此界面中，以张拉力为 控制参数，适用于第二阶段的拉伸，可以很精确地控制张拉 力（图ｌ１）。在参数设定界面中可以输入一些检查点，内容包 括伸长量和张拉力的对应关系。同步张拉控制器会根据这些 数值做插值计算，一旦发现当前数值与要求不符时，立即停 止工作并发出警告。警告需经确认后方可解除。 （６）同步放张 应将同步张拉控制器连接同步工作子站，并开启两台电 动泵。具体做法为：先将油缸预张拉到设定值，直至中间螺母 脱离支撑桥底面；然后将所有拉杆的中间螺母旋离承力墩台 拉装置油缸缓慢同步泄压（图１２）。 图１１三次张拉示意 图ｌ２释放回缩示意 （７）位移优先和压力优先 同步张拉控制器有两种控制模式，第一种张拉力为控制 值、张拉位移量为监控值；第二种是张拉位移量为控制值、张 拉力为监控值。在前一种模式状态下，当总的张拉力达到设 定目标后张拉动作自动停止，此种方法可以精确控制张拉的 预应力，达到设计的效果；在后一种模式状态下，当张拉行程 达到设定目标后张拉动作自动停止。本工程通过该方案解决 了单端千斤顶和牵引螺杆的受力均衡以及同步性，已达到了 施加预应力的准确性和高效性，真正实现了预应力“双控”。 ４结语 该“牵引式”先张方案是国内首创，其有效地解决了长 伸长值和千斤顶工作行程间的矛盾，提高了工作效率，保证 了质量。该方案不仅适合应用于上海市轨道交通ｌ１号线Ｕ 梁预制工程，也适合于其它所有集中规模生产的预应力先张 法混凝土构件。其应用前景非常广阔。 本工程施工方案的设计密切结合工程性质和工艺要 求，且有一定的针对性。该方案的核心是牵引杆件的选择和 设置，其必须满足应力安全的需要和足够的工作长度，且与 千斤顶及自锁螺母配套使用。虽然控制系统只是保证张拉应 力精度和同步的辅助手段，采用传统设备也能实现施工工艺 目标，但该方案在安全上和效率上更胜一筹。
