公路大型復雜預制箱梁預制臺座型式設計

摘要：隨著公路建設技術的不斷發展和完善，公路大型箱梁預制的應用將更為廣泛。本文主要是根據大連南部濱海大道工程箱梁預制場設計中總結出來的經驗，主要是解決多種梁底寬、多種梁長的大型公路箱梁預制場在制梁臺座設計上的通用性問題。

關鍵詞：公路 大型復雜箱梁 制梁臺座設計 通用性

0 引言

公路預制箱梁隨著橋梁建設的發展，其噸位越來越大，但其同鐵路大型預制箱梁相比，主要是受橋型的限制，同一座橋的梁寬、梁長均有較大的變化，勢必造成預制施工的難度加大。這就要求施工時從預制場的規劃上要加大技術攻關力度，力爭以較少的投入獲得最大化的效益。而其中制存梁臺座的設計又是重中之重，是解決問題的關鍵。

1 工程概況

1.1 工程簡介 大連南部濱海大道工程設計上是國內較少采用的主線單、雙層橋結構，孔跨為三孔一聯和兩孔一聯的簡支變連續結構，單跨為44.5m和50m。我單位負責預制的箱梁共計307片，采用海運，單片箱梁最大重量為660t，均為東引橋的主線S線、主線X線、A匝道和B匝道（跨度44.5m）及東側大跨徑引橋（跨度50m），其中主線S線和A匝道相交，主線X線和B匝道相交。

箱梁梁長為39.2m至48.84m計37種梁長，箱梁底寬為1.95m、2.6m、3.0m、3.3m、3.8m五種，在伸縮縫端設計有突出梁底面的兩個楔形墊塊。

1.2 地理、氣候條件

1.2.1 地理條件 受箱梁海運的限制，預制場場址必須在海邊，而大連市周邊海區除了旅游區，均為填海區，地質條件比較差。

1.2.2 氣候條件 大連市位于亞歐大陸的東部、太平洋的西海岸，地處北半球的中緯度。大連地區屬于北溫帶季風氣候區，并具有海洋影響的特點，本區屬暖溫帶大陸性季風半島氣候區，雨量集中，冬季寒冷，夏季炎熱，八月最熱，一月最冷。年平均溫度10.4℃，極端最高溫度35.3℃，極端最低溫度-21.1℃。平均年總降水量687mm；一日最大降雨量171.1mm。全年平均風速5.3m/s；30年一遇最大風速31.0m/s；全年最多風向N，頻率15%；最大積雪厚度37cm。土壤標準凍結深度0.70米，最大凍結深度0.93米。年平均臺風次數：1.5次，臺風出現月份：6月～9月。

2 設計方案的確定

2.1 制梁臺座設計方案

2.1.1 制梁臺座設計影響因素

2.1.1.1 梁長與梁底寬的關系 按照設計圖紙，以梁底寬2.6m為例。根據統計出來的數據，底寬2.6m的箱梁梁長有10種，最長為43.47m，最短為41.45m，是曲線橋曲率的影響和有無伸縮縫梁間的濕接頭長度變化、臨時支座位置三種因素的影響。

2.1.1.2 梁長與楔塊的關系 楔塊的設計意圖是橋梁的縱、橫向坡度的調整，有伸縮縫梁端設計有兩個楔塊，因其設計為簡支變連續結構，大里程和小里程是對應的關系，而且考慮海運和浮吊架梁問題，必須在制梁臺座的兩端均要設計有楔塊預制空間，否則運輸船在海上在假設中要不斷的拋錨、起錨來適應架梁方向要求。

2.1.1.3 不同梁底寬度對制梁臺座的影響 本場負責預制的箱梁有五種梁底寬度，其預制箱梁梁型與數量見表1。

2.2 制梁臺座設計理念 制梁臺座的設計要與梁型、模板方案、移梁方式等結合起來，是整個箱梁預制場的總體施工理念和思路的綜合比選后方可確定。本預制場采用的是橫列式布置、橫移梁至存梁區。本場制梁臺座設計主要是受設計梁型和模板方案限制。模板方案主要是考慮梁型多，且每種梁型預制數量均不大，若要均單獨制作模板，費用較高且無法在以后的施工中使用，所以采用的是組合拼裝的方案，即每兩種或三種梁型模板可以通用。

2.2.1 梁長設計理念 根據設計圖紙設計的梁長，按照不同的梁底寬進行統計分析，并與設計院溝通，將同一梁底寬的梁長盡量統一，減少梁長度方向的尺寸。（見表2.2-1、表2.2-2、表2.2-3、表2.2-4、表2.2-5）。

根據上述統計表，預制場307片箱梁按照梁長、梁底寬分類共計38種。臺座設計時綜合考慮不同梁底寬的尺寸，以梁長相近、底寬差值小為設計基礎，以共用為設計原則。

2.2.2 梁底寬設計理念 按照設計圖紙，梁底寬為5種。考慮盡量減少占地，制梁臺座設計以梁數量最多的梁型為必須、以梁底板寬度最小為優先考慮的原則。

2.2.3 楔形塊設計理念 本場箱梁僅在有伸縮縫端設計有縱橫向調坡的楔形混凝土塊，突出梁底面最大為8cm，最小為4cm，分為雙向找坡和四向找坡兩種（見圖2.2-1）。受梁長變化影響，楔塊的位置不固定，在一定范圍內變化。梁底寬1.95m梁有楔塊的12片、梁底寬2.6m梁要楔塊的48片、梁底寬3.0m梁有楔塊的77片、梁底寬3.3m梁有楔塊的15片、梁底寬3.8梁未設計有楔塊。楔塊四個角厚度由39mm變至61mm。

在設計制梁臺座時，主要是考慮楔塊在梁型范圍內的變化區間，在臺座端部預留空間，同時按照架梁方向考慮楔塊的位置。

2.2.4 橫移梁通道設計理念 根據梁場占地面積和施工工藝，制梁區采用橫移梁方案。由專用橫移梁臺車將梁橫移至周轉臺座。因為楔塊突出梁底，考慮梁頂升高度，和臨時頂點對梁體的安全性，經過多次復核計算并經過設計院同意，梁的吊點為（頂升中心）距離梁端2.5m以內。該區域制梁臺座斷開，以便安裝活動底模板塊。

2.3 制梁臺座的設計 綜合考慮以上因素，對制梁區進行統一規劃，經過多次方案比選，確定的布置形式見圖2.3-1。制梁臺座的結構形式采用矩型、L型、雙凸字型三種共計9個，針對楔塊位置的設計，有凸字型、一字型兩種。制梁臺座分為共用和獨立兩種布置形式（詳見下述）。

2.3.1 矩型臺座（見圖2.3.1-1） 主要是考慮梁底寬2.6m的梁數量最多，單獨設置有2個制梁臺座，方便施工。

2.3.2 L型臺座（見圖2.3.2-1）

L型制梁臺座主要是考慮每種梁型至少保證有2個臺座，以便模板組合后周轉使用，其中因梁底寬2.6m和3.0m兩種梁型為主要梁型，每種梁型均為5個制梁臺座可以使用。設計時主要是考慮盡量以最小梁底寬為共用臺座，減少后增加的底模板的變形，減少措施費用。按照這個設計理念，本場制梁臺座采用L型斷面的共用臺座有2個3.0m/1.95m、2個3.3m/2.6m、1個3.0m/2.6m。

2.3.3 雙凸字型臺座（見圖2.3.3-1）

雙凸字型臺座是大跨徑引橋（跨度50m）47.4m和48.84m箱梁用，梁底寬3.0m/3.8m共用，同時又兼顧了東引橋（跨度44.5m）梁底寬3.0m箱梁預制使用。

2.3.4 其它因素（見圖2.3.4-1、2.3.4-2）

預制臺座的設計考慮的因素還有楔塊、橫移梁時的支點位置（吊點位置）、轉換臺座的位置。

制梁臺座兩端在橫移梁臺車位置之外的臺座基礎按照不同的梁長（見圖2.3-1 制梁區平面布置圖中標注）對楔塊進行統計分析，使其正好處于臺座兩端位置，均未進入橫移梁臺車區內側，這樣就使楔塊預留空間均方便施工。

橫移梁的支點結合吊點位置，對不同的梁長均要適用，否則會造成制梁臺座、轉換臺座的不確定性。結合計算并通過設計院認可，本箱梁分為兩個吊點：東引橋箱梁吊點在梁端2.5m范圍內；大跨徑引橋吊點在梁端6m以內。在臺座設計時對橫移梁臺車預留空間綜合考慮了臺車尺寸和吊點位置，使其能同時滿足二者的要求。對梁底寬3.0m/3.8m雙凸字型臺座又兼顧了短梁的吊點位置設計。

3 結束語

我們承建的箱梁預制場是遼寧省公路工程施工中噸位最大、梁長最長、截面尺寸最小的預制箱梁，其梁型變化之復雜程度，基本上在國內少見。本預制場通過對預制臺座的設計綜合分析、研究，采用的施工設計與常規設計相比，減少了至少3個制梁臺座，減少占地3.5畝，減少臺座施工費用46.8萬元，同時按照臺座和模板的配備要求，減少臺座的同時又減少了兩套模板的配備，節約模板費用約146萬元。

公路作為一種運輸方式，隨著設計理念和施工技術的日益成熟，預制箱梁的噸位逐漸增大而與鐵路箱梁接近，但是受橋跨特別是曲線橋影響，箱梁梁型變化較大，這對施工企業提出了較高的要求，通過這個預制場的建設，使我們對公路工程的大噸位、大跨度以及普通跨度的預制梁場設計、施工積累了一定的經驗。

參考文獻：

[1]公路橋涵施工技術規范JTG/TF50-2011，人民交通出版社，2011.7.

[2]廈深線潮安鐵鋪梁場制梁臺座設計，中鐵十九局集團第五工程有限公司，2008.10.

[3]大西鐵路客運專線臨猗牛杜梁場制梁臺座設計，中鐵十九局集團第五工程有限公司，2009.3.