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【摘要】桥梁上部结构预制梁和现浇梁段交替出现、预制箱梁数量不多、且预制场地受限制情况下，选择合适的预制场地，是节约成本和缩短工期的有效措施。介绍在现浇箱梁桥面上预制并安装35米大跨径预应力组合箱梁施工，
通过现浇箱梁桥面上组合箱梁预制施工对现浇箱梁产生的内力分析，提出一种尝试性的技术方案。
【关键词】现浇箱梁预制箱梁 安装 施工 技术
【make a summary】Bridge the upper structure precast beams andst-in-place beam section appear alternately, small number, and precast concrete box girders of prefabricated site restricted case, choose appropriate precast site, is to save cost and shorten the construction period of effective measures. Introduced in cast-in-situ box girder bridge over 35 m prefabricated and install long-span prestressed combination box girder construction, Through the cast-in-situ box girder bridge deck combination of precast construction on the box of cast-in-situ box girder from the internal force analysis, and put forward a tentative technical plan.
【keyword】Cast-in-situ box girderPrecast concrete box girders ofinstallation construction
Technology
中圖分类号：[TU279.7+2文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
某高速公路互通立交工程B匝道跨河桥为单向双车道桥，桥梁起点至BK0+879.943为等宽桥，
图1箱梁底座平面布置图
桥宽12.5 m，BK0+879.943至桥梁终点由于与C匝道相接，由12.5 m变宽至18.868 m。全桥由四联组成，第一联为三孔30 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁、第二联为三孔35 m跨径简支组合箱梁、第三联为六孔钢筋砼连续梁、第四联为七孔钢筋砼变宽连续梁组成。全桥共有三跨12片35米跨径简支组合预制箱梁，方案设计在B匝道跨河桥两联现浇箱梁桥面上顺桥向设五个底座（纵、平面布置见图）进行预制，利用小龙门起吊，然后用单导梁架桥设备由跨河第六孔向第五孔方向依次安装。此外，还有30 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁12片，将由主桥大预制场预制（预制方案与主桥同），出坑后通过主桥铺设轨道，通过C匝道桥，纵移至B匝道跨烧香浜河桥两联现浇箱梁桥面上，利用35米跨径架桥设备进行安装（如图1）。
2.现浇箱梁桥面上组合箱梁预制施工验算
2.1对现浇箱梁产生的内力分析
箱梁砼体积：C60=45.99m3
箱梁重：W=45.99×2.6=119.57t
箱梁跨径：L=35 m
2.2计算
2.2.1预制箱梁作用下现浇箱梁顶板截面校核（取1延米计算）
预制箱梁底面积：A=1×35=35 m3
面集度：q=119.57/35=3.416 t/ m2
预制梁作用下单室箱梁顶板跨中弯矩:
Mj=1/2p.G
=1/2×3.75×3.416
=6.405t-m
A0=rc.Mj/Ra.b.h20=1.25×6.405×107/23×1000×1752
=0.1137(设计原理公式)
查表：r0=0.94
所以Ag=rs.Mj/Rg.r0.h0=1.25×6.405×107/340×0.94×175
=1431.4mm2=14.31cm2
按设计图：现浇箱梁顶板，每延米宽8.3根钢筋。
[Ag]=16.76 cm2
u=Ag/ b.h0=1431/1000×175=0.8%>umin=0.10%
因此，现浇箱梁顶板有足够的能力承受预制箱梁。
2.2.2 底板弯矩验算
由于现浇箱梁结构受力复杂，整体受力性能强，单独计算预制箱梁作用下纵桥向跨中弯矩需考虑底板自重，畸变及扭矩作用等，计算复杂，故进行简化，将预制箱梁作用跨中产生的弯矩与挂-120验算荷载作用下跨中弯矩进行对比。
① 预制箱梁作用，（取中跨1延米计算）
L=2083cm
q=3.416t/m
M=1/8L2=1/8×20.832×3.416=185.27t-m
② 自重作用：
顶板V=20×100×2083=4166000cm3=4.166m3
W=4.166×2.5=10.415t
底板 V=15×100×2083=3124500cm3 =3.1245m3
W=3.1245×2.5=7.811t
每延米自重集度：
q自=（7.811+10.45）/20.83=0.875t/m
M自=1/8×20.832×0.875=47.46t-m
③ 叠加弯矩：
M箱=185.27+47.46=232.73t-m
④ 挂-120作用下跨中最大弯矩
支反力 R2=[15×(10.415+11.615+15.615+16.815)]/20.83
=39.217t
R1=60-39.217=20.783t
M挂=20.783×10.415+ M自
=216.45+47.46
=263.9t-m
⑤ M箱 < M挂 满足要求。
2.2.3预制箱梁张拉起拱后桥面板验算：
预制箱梁张拉后起拱，假定两端着力，由梁端部通过箱梁底座传递给现浇箱梁桥面板，梁端与底座按接触面宽为预制梁底宽1m,沿桥向长30 cm考虑，
①计算时考虑一端，验算现浇箱梁行车道板内力：
预制箱梁自重：119.57 t
每端分配自重：119.57/2=59.785 t
考虑应力扩散后着力面积：
梁宽方向：100+40=140 cm
梁长方向：30+40=70 cm
A=140×70=9800 cm2
接触面底面应力：
δ=59.785 t/9800 cm2
=59.785×10×103N/9800×102 mm2
=59.785×102/9800
=0.61MPa<2.15MPa(砼设计抗拉应力)
②验算行车道板局部承载力
由结构设计原理，局部承压面积可视为梁宽1m，长30 cm接触面积
Ac=100×30=3000 cm2
局部承压底面积
Ad=140×70=9800cm2
局部承压强度
Rc=Ra√Ad/Ac=23√9800/3000=41.57MPa
Ra为40＃砼轴向抗压设计强度（MPa）
[N]= RcAc /rm =41.57×3000×102/1.25
=9976800N
=997.68t>59.785t
现浇箱梁局部承压满足要求，预制箱梁张拉起拱后现浇箱梁桥面板完全能够承受。
3 局部加强措施
图2张拉端局部加强措施
4拼装架桥设备
在桥头位置拼装架桥主桁梁，主桁梁由贝雷片拼接而成，长45m，主桁下设三个支点，即前支点、中支点和后支点。前支点用工字钢做支腿，中支点和后支点设液压支承滚筒行走装置，使主桁架能够纵向行走。主桁顶铺设双轨道，轨道上架设前后横梁。横梁由贝雷片拼接而成，由于起吊高度不够，需要在横梁上叠加受力性能好、稳定性强的“H”型钢，然后在型钢上横向铺设道轨，设行车轮，由电动卷场机牵引主桁梁横向移动。
架桥设备拼装时，贝雷片与贝雷片、型钢与加杆之间必须连接牢固，主桁及轨道保持平直，避免弯曲，保证横梁加载后顺利移动。横梁拼装后，为克服纵向挠曲变形，需在横梁两侧分别加固两根36#工字钢，长度视横梁长度而定，横梁顶轨道必须平行、水平、顺直，保证吊梁时正常移动。
4.1 预制梁纵移
35 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁由主桥预制场预制，出坑后通过主桥第九联、第八联、第七联、第六联、第五联、第四联，通过C匝道桥铺设轨道，纵移至B匝道跨烧香浜河桥两联现浇箱梁桥面上。
35米跨径组合预制箱梁安装时先横移脱离底座，即用小龙门吊将大梁吊起，铺设轨道，然后纵移使大梁进入主桁梁起吊区，由主桁梁前横梁将预制梁前端吊起，通过卷扬机同时牵行架桥机后横梁前移（如图3），在纵向移到位后，根据预制梁安装位置移动前后横梁，使大梁临时支承，解除吊点，安装下一片梁。
图3箱梁纵移小龙门构造图
按照设计要求，35米跨径每孔必须先安装中梁，然后张拉盖梁预应力束，最后安装两边梁。这就需要在盖梁（台帽）上安装一套横移装置，主桁吊起箱梁后，启动横移卷扬机牵引前后横梁顶平车，将预制梁就位。
架桥设备主桁前后移动是靠主桁液压行走系统自动行走，桥上前移时，将前后横梁移至主桁尾下作为配重。调整主桁中支点所处位置，任何情况下不得使主桁前端悬臂超长，主桁到位后调整支腿高度将后支点垫以枕木，使之恢复为固定点，检查任何部位不存在问题后方可吊梁。
5主桁梁受力分析
安装箱梁时为最不利工况，计算此状态下跨中弯矩、吊点简力、挠度。（吊点位置距主梁端近似取1.2米）。
①跨中弯矩Mmax
MC=MA=MD=p.a
=60t×1.2m=72t-m
Mamx=mc×(1+u)
=72×1.1=79.2 t-m
②剪力
Qmax =60t
③最大挠度
fmax=PaL2/(24EJ(3-4α2))
其中p=60×104N
a=1.2m=1200mm
l=35m=35000mm
E=2.1×106MPa
J=3.4646064×109mm4(加強型)
α=a/L=1.2/35=0.03428
所以
fmax=(6×105×1.2×103×3.52×108)/(24×2.1×105×3.4646064×109)
×(3-4×0.034282 )
=15.1mm
④相对挠度
fmax/L=15.1mm/35000mm
=3/7000
[fmax/L]=1/750
fmax/L <[fmax/L] 满足要求。
⑤采用八排加强型
[M]=168.75t-m×8=1350 t-m>>Mmax=79.2 t-m
[Q]=24.52t×8=176.16t>Qmax=60t
[f0]=5qL4/384EJ
q=(0.27t/3)×8=0.72t/m
所以
[f0]=(5×0.72×104 ×354×108)
/(103×384×2.1×105×3.4646064×109)
=19.33mm
[f0]/L=19.33/35000> fmax/L=15.1/35000
根据计算结果主桁梁采用4排×2加强型贝雷片搭设，其强度完全满足要求。
6结论
通过现浇箱梁桥面板上预制组合箱梁施工过程对现浇箱梁产生的内力分析，尽管分析时各种影响考虑的比较粗略、计算大大简化，但在理论上为该施工技术可行性提供了可靠的依据。实际施工预制梁底座布置时，尽量考虑布置于现浇箱梁承受能力较强的部位，如底座端部纵桥向布置于墩顶部位、横桥向布置于腹板部位等，但验算时均按最不利位置考虑。
通过对已浇筑完成的预应力组合箱梁及现浇箱梁进行跟踪观测，各部位结构性能稳定，均未出现微裂缝等易常现象。
参考文献
1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
2、《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98
3、江苏省交通规划设计院《施工图设计》（2001.7）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
通过现浇箱梁桥面上组合箱梁预制施工对现浇箱梁产生的内力分析，提出一种尝试性的技术方案。
【关键词】现浇箱梁预制箱梁 安装 施工 技术
【make a summary】Bridge the upper structure precast beams andst-in-place beam section appear alternately, small number, and precast concrete box girders of prefabricated site restricted case, choose appropriate precast site, is to save cost and shorten the construction period of effective measures. Introduced in cast-in-situ box girder bridge over 35 m prefabricated and install long-span prestressed combination box girder construction, Through the cast-in-situ box girder bridge deck combination of precast construction on the box of cast-in-situ box girder from the internal force analysis, and put forward a tentative technical plan.
【keyword】Cast-in-situ box girderPrecast concrete box girders ofinstallation construction
Technology
中圖分类号：[TU279.7+2文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
某高速公路互通立交工程B匝道跨河桥为单向双车道桥，桥梁起点至BK0+879.943为等宽桥，
图1箱梁底座平面布置图
桥宽12.5 m，BK0+879.943至桥梁终点由于与C匝道相接，由12.5 m变宽至18.868 m。全桥由四联组成，第一联为三孔30 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁、第二联为三孔35 m跨径简支组合箱梁、第三联为六孔钢筋砼连续梁、第四联为七孔钢筋砼变宽连续梁组成。全桥共有三跨12片35米跨径简支组合预制箱梁，方案设计在B匝道跨河桥两联现浇箱梁桥面上顺桥向设五个底座（纵、平面布置见图）进行预制，利用小龙门起吊，然后用单导梁架桥设备由跨河第六孔向第五孔方向依次安装。此外，还有30 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁12片，将由主桥大预制场预制（预制方案与主桥同），出坑后通过主桥铺设轨道，通过C匝道桥，纵移至B匝道跨烧香浜河桥两联现浇箱梁桥面上，利用35米跨径架桥设备进行安装（如图1）。
2.现浇箱梁桥面上组合箱梁预制施工验算
2.1对现浇箱梁产生的内力分析
箱梁砼体积：C60=45.99m3
箱梁重：W=45.99×2.6=119.57t
箱梁跨径：L=35 m
2.2计算
2.2.1预制箱梁作用下现浇箱梁顶板截面校核（取1延米计算）
预制箱梁底面积：A=1×35=35 m3
面集度：q=119.57/35=3.416 t/ m2
预制梁作用下单室箱梁顶板跨中弯矩:
Mj=1/2p.G
=1/2×3.75×3.416
=6.405t-m
A0=rc.Mj/Ra.b.h20=1.25×6.405×107/23×1000×1752
=0.1137(设计原理公式)
查表：r0=0.94
所以Ag=rs.Mj/Rg.r0.h0=1.25×6.405×107/340×0.94×175
=1431.4mm2=14.31cm2
按设计图：现浇箱梁顶板，每延米宽8.3根钢筋。
[Ag]=16.76 cm2
u=Ag/ b.h0=1431/1000×175=0.8%>umin=0.10%
因此，现浇箱梁顶板有足够的能力承受预制箱梁。
2.2.2 底板弯矩验算
由于现浇箱梁结构受力复杂，整体受力性能强，单独计算预制箱梁作用下纵桥向跨中弯矩需考虑底板自重，畸变及扭矩作用等，计算复杂，故进行简化，将预制箱梁作用跨中产生的弯矩与挂-120验算荷载作用下跨中弯矩进行对比。
① 预制箱梁作用，（取中跨1延米计算）
L=2083cm
q=3.416t/m
M=1/8L2=1/8×20.832×3.416=185.27t-m
② 自重作用：
顶板V=20×100×2083=4166000cm3=4.166m3
W=4.166×2.5=10.415t
底板 V=15×100×2083=3124500cm3 =3.1245m3
W=3.1245×2.5=7.811t
每延米自重集度：
q自=（7.811+10.45）/20.83=0.875t/m
M自=1/8×20.832×0.875=47.46t-m
③ 叠加弯矩：
M箱=185.27+47.46=232.73t-m
④ 挂-120作用下跨中最大弯矩
支反力 R2=[15×(10.415+11.615+15.615+16.815)]/20.83
=39.217t
R1=60-39.217=20.783t
M挂=20.783×10.415+ M自
=216.45+47.46
=263.9t-m
⑤ M箱 < M挂 满足要求。
2.2.3预制箱梁张拉起拱后桥面板验算：
预制箱梁张拉后起拱，假定两端着力，由梁端部通过箱梁底座传递给现浇箱梁桥面板，梁端与底座按接触面宽为预制梁底宽1m,沿桥向长30 cm考虑，
①计算时考虑一端，验算现浇箱梁行车道板内力：
预制箱梁自重：119.57 t
每端分配自重：119.57/2=59.785 t
考虑应力扩散后着力面积：
梁宽方向：100+40=140 cm
梁长方向：30+40=70 cm
A=140×70=9800 cm2
接触面底面应力：
δ=59.785 t/9800 cm2
=59.785×10×103N/9800×102 mm2
=59.785×102/9800
=0.61MPa<2.15MPa(砼设计抗拉应力)
②验算行车道板局部承载力
由结构设计原理，局部承压面积可视为梁宽1m，长30 cm接触面积
Ac=100×30=3000 cm2
局部承压底面积
Ad=140×70=9800cm2
局部承压强度
Rc=Ra√Ad/Ac=23√9800/3000=41.57MPa
Ra为40＃砼轴向抗压设计强度（MPa）
[N]= RcAc /rm =41.57×3000×102/1.25
=9976800N
=997.68t>59.785t
现浇箱梁局部承压满足要求，预制箱梁张拉起拱后现浇箱梁桥面板完全能够承受。
3 局部加强措施
图2张拉端局部加强措施
4拼装架桥设备
在桥头位置拼装架桥主桁梁，主桁梁由贝雷片拼接而成，长45m，主桁下设三个支点，即前支点、中支点和后支点。前支点用工字钢做支腿，中支点和后支点设液压支承滚筒行走装置，使主桁架能够纵向行走。主桁顶铺设双轨道，轨道上架设前后横梁。横梁由贝雷片拼接而成，由于起吊高度不够，需要在横梁上叠加受力性能好、稳定性强的“H”型钢，然后在型钢上横向铺设道轨，设行车轮，由电动卷场机牵引主桁梁横向移动。
架桥设备拼装时，贝雷片与贝雷片、型钢与加杆之间必须连接牢固，主桁及轨道保持平直，避免弯曲，保证横梁加载后顺利移动。横梁拼装后，为克服纵向挠曲变形，需在横梁两侧分别加固两根36#工字钢，长度视横梁长度而定，横梁顶轨道必须平行、水平、顺直，保证吊梁时正常移动。
4.1 预制梁纵移
35 m跨径部分预应力砼连续组合箱梁由主桥预制场预制，出坑后通过主桥第九联、第八联、第七联、第六联、第五联、第四联，通过C匝道桥铺设轨道，纵移至B匝道跨烧香浜河桥两联现浇箱梁桥面上。
35米跨径组合预制箱梁安装时先横移脱离底座，即用小龙门吊将大梁吊起，铺设轨道，然后纵移使大梁进入主桁梁起吊区，由主桁梁前横梁将预制梁前端吊起，通过卷扬机同时牵行架桥机后横梁前移（如图3），在纵向移到位后，根据预制梁安装位置移动前后横梁，使大梁临时支承，解除吊点，安装下一片梁。
图3箱梁纵移小龙门构造图
按照设计要求，35米跨径每孔必须先安装中梁，然后张拉盖梁预应力束，最后安装两边梁。这就需要在盖梁（台帽）上安装一套横移装置，主桁吊起箱梁后，启动横移卷扬机牵引前后横梁顶平车，将预制梁就位。
架桥设备主桁前后移动是靠主桁液压行走系统自动行走，桥上前移时，将前后横梁移至主桁尾下作为配重。调整主桁中支点所处位置，任何情况下不得使主桁前端悬臂超长，主桁到位后调整支腿高度将后支点垫以枕木，使之恢复为固定点，检查任何部位不存在问题后方可吊梁。
5主桁梁受力分析
安装箱梁时为最不利工况，计算此状态下跨中弯矩、吊点简力、挠度。（吊点位置距主梁端近似取1.2米）。
①跨中弯矩Mmax
MC=MA=MD=p.a
=60t×1.2m=72t-m
Mamx=mc×(1+u)
=72×1.1=79.2 t-m
②剪力
Qmax =60t
③最大挠度
fmax=PaL2/(24EJ(3-4α2))
其中p=60×104N
a=1.2m=1200mm
l=35m=35000mm
E=2.1×106MPa
J=3.4646064×109mm4(加強型)
α=a/L=1.2/35=0.03428
所以
fmax=(6×105×1.2×103×3.52×108)/(24×2.1×105×3.4646064×109)
×(3-4×0.034282 )
=15.1mm
④相对挠度
fmax/L=15.1mm/35000mm
=3/7000
[fmax/L]=1/750
fmax/L <[fmax/L] 满足要求。
⑤采用八排加强型
[M]=168.75t-m×8=1350 t-m>>Mmax=79.2 t-m
[Q]=24.52t×8=176.16t>Qmax=60t
[f0]=5qL4/384EJ
q=(0.27t/3)×8=0.72t/m
所以
[f0]=(5×0.72×104 ×354×108)
/(103×384×2.1×105×3.4646064×109)
=19.33mm
[f0]/L=19.33/35000> fmax/L=15.1/35000
根据计算结果主桁梁采用4排×2加强型贝雷片搭设，其强度完全满足要求。
6结论
通过现浇箱梁桥面板上预制组合箱梁施工过程对现浇箱梁产生的内力分析，尽管分析时各种影响考虑的比较粗略、计算大大简化，但在理论上为该施工技术可行性提供了可靠的依据。实际施工预制梁底座布置时，尽量考虑布置于现浇箱梁承受能力较强的部位，如底座端部纵桥向布置于墩顶部位、横桥向布置于腹板部位等，但验算时均按最不利位置考虑。
通过对已浇筑完成的预应力组合箱梁及现浇箱梁进行跟踪观测，各部位结构性能稳定，均未出现微裂缝等易常现象。
参考文献
1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
2、《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98
3、江苏省交通规划设计院《施工图设计》（2001.7）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。