铁路桥梁施工与维护(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：刘杰,郝付军

出版社：中国铁道出版社

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铁路桥梁施工与维护试读：

前言

本书共分七个学习项目，重点介绍了铁路桥梁预制安装施工、现场浇筑施工、悬臂施工、顶推施工、转体施工、墩台就地施工等典型施工技术以及桥面系、桥跨结构、支座及下部结构等常规养护维修技术，内容注重突出职业教育的针对性、职业性、教改性与通用性，以系统培养学生职业能力、团队合作能力和可持续发展能力。本书不仅适于高职铁道工程技术专业，而且辐射高速铁道技术、城市轨道交通工程技术等专业的桥梁课程教学，并可作为相关领域工程技术人员培训与学习的参考资料。

本书由陕西铁路工程职业技术学院刘杰、郝付军主编，陕西铁路工程职业技术学院焦胜军和台湾高铁桥梁专家邱守峦主审。参加本书编写的人员有吉林铁道职业技术学院李昊鹏（项目1之任务1.1）、郝付军（项目1之任务1.2、项目1知识拓展及案例，项目3，项目4之任务4.3、项目4知识拓展及案例，项目5知识拓展及案例）、包头铁道职业技术学院李文盛（项目1之任务1.3）、陕西铁路工程职业技术学院章韵（项目2）、刘杰（项目4之任务4.1和4.2，项目6）、中铁九局总工刘东跃（项目5）、郑州铁路职业技术学院徐广民（项目7之任务7.1）、西安铁路局西安工务处杜永胜（项目7之任务7.2）、陕西铁路工程职业技术学院苏昭（项目7之任务7.3和7.4、项目7知识拓展及案例）。

在编写过程中得到了陕西铁路工程职业技术学院、郑州铁路职业技术学院、吉林铁道职业技术学院、包头铁道职业技术学院有关领导和老师的鼎力协助，同时本书的编写参考和借鉴了大量的有关文献、书籍，在此一并表示衷心感谢。

由于编者水平有限，书中难免有不当和错误之处，敬请批评指正。编者2014年2月项目1预制安装施工法施工与控制技术

项目描述

混凝土简支梁（包括钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁）是桥梁工程中规模最大、数量最多的结构，主要采用预制安装法施工。普通铁路混凝土简支梁常采用分片式结构，具有结构简单、施工速度快，不需要特大施工机械设备等优点；高速铁路和重载铁路混凝土简支梁多采用箱形结构，截面刚度大、受力性能好，但由于其截面复杂、重量大，对施工机械、施工标准要求更高。预制安装法常用的设备是架桥机及其配套设备，混凝土梁的预制和架梁技术是其核心技术，也是桥梁施工中应熟练掌握的核心知识和技能之一。在学习的过程中应重点掌握混凝土简支梁桥施工所涉及的制梁场建设和认证、桥梁预制、提梁、运梁和架梁等内容。

学习目标

1.能力目标（1）能熟练掌握混凝土简支梁桥的结构及特征；（2）初步具备简单制梁场规划和布置的能力；（3）初步具备编制混凝土简支梁桥施工方案的能力；（4）具备组织、指导混凝土简支梁桥预制和安装施工能力；（5）具备混凝土简支梁桥施工质量的检验能力。

2.知识目标（1）掌握混凝土简支梁桥类型及构造；（2）了解混凝土梁预制场的规划和布置内容；（3）掌握混凝土简支梁预制和架设安装技术；（4）熟悉混凝土简支梁桥预制、架设施工过程中的常用设备；（5）掌握混凝土简支梁桥预制和架设施工的质量标准。任务1.1制梁场布置1.1.1　工作任务

通过学习制梁场布置相关配套知识，掌握制梁场选址、规划设计、工装设备配备等梁场布置相关内容，完成预制场规划设计和设备配置，达到学习目标的要求。1.1.2　相关配套知识

制梁场是预制安装法施工中极为重要的大型临时工程，下面重点介绍高速铁路制梁场规划和布置相关知识。

1.1.2.1　制梁场概述

制梁场是桥梁施工过程中所涉及的大型临时工程，具有面积大、投资大、建设周期长、认证严格等特征，在桥梁施工中扮演重要角色，混凝土预制梁的生产、储存、试验都在制梁场实现。在学习混凝土简支梁预制之前，应首先了解制梁场的建设技术要求，优化工艺布局和工装配备，对降低施工成本，提高施工生产效率等有重要作用。

1.制梁场设计内容

制梁场设计一般包括制梁场规划、资源配置、节能及环境保护措施等方面的要求。（1）制梁场总体规划

制梁场总体规划应结合所在区域技术经济、自然条件等进行编制，满足生产、运输、防震、防洪、防火、安全、卫生、环境保护、节能和职工生活设施的需要。（2）制梁场平面设计

制梁场平面设计应因地制宜，合理布局，提高土地利用率。（3）制梁场工装设备布置

制梁场可根据场地形状、地质情况、运输方式及企业现有资源等，选择移梁台车、轮胎式搬梁机、轮轨式搬梁机、两台轮轨式提梁机等常用系统设备进行具体规划布置。

2.制梁场选址及布置

1）制梁场选址原则

制梁场的选址应根据所需架设桥梁区段内，桥梁和周围结构物的分布情况，从满足工期、造价合理等综合分析，确定制梁场位置。制梁场选址应考虑以下主要原则：（1）永临结合。根据永临结合的原则，尽可能利用站场和其他铁路永久用地，或将制梁场设在地方规划或工程规划中的永久建设用地上。（2）征地拆迁及复垦量少。制梁场宜选在占用耕地少、拆迁量小以及工程完工后复垦量小的场地上。可利用荒地的，不得占用耕地；可利用劣地的，不得占用良田。（3）供梁距离短。制梁场一般宜选在桥群集中地段或特大桥两端位置，以减小运梁距离。箱梁供梁的运距不宜超过20km。（4）交通方便。制梁场位置充分考虑交通、用电、用水等要求，应尽量与既有路网或施工便道相连，以利于大型设备和材料进场，道路应满足运输大型制梁、提梁、运梁设备通行的要求。（5）制梁场宜选择在地质状况好、地基处理工程量小的地基上。临时性制梁场场地宜靠近正线路基设置，但不能占用或跨越正线路基。永久制梁场宜靠近既有铁路线建设，以减少运梁专用线的投资。

确定制梁场位置前应充分调研其地质情况，在地质状况好的地基上建设制梁场，以减少地基处理工程量、降低工程投资。（6）制梁场选址应考虑防洪、排涝和防凌等要求，以确保施工安全。在制梁场的规划选址中应考虑供梁区间内现浇梁、连续梁及隧道工程等的影响因素。宜避开水库、水塘、高压线、危险爆炸物生产区。

2）不宜选址地段

由于对制梁场生产的桥梁结构质量要求很高，故为了保证梁体预制质量，下列地段和地区不得选为场址：（1）地震断层和设防烈度高于九度的地震区；（2）有泥石流、滑坡、流沙、溶洞等直接危害的地段；（3）采矿陷落（错动）区界限内；（4）爆破危险范围内；（5）坝或堤溃决后可能淹没的地区；（6）重要的供水水源卫生保护区；（7）国家规定的风景区及森林和自然保护区；（8）历史文物古迹保护区；（9）对飞机起落、电台通信、电视转播、雷达导航和重要的天文、气象、地震观察以及军事设施等规定有影响的范围内；（10）其他对桥梁施工有较大影响的地段。

3）制梁场分区

制梁场主要由保障区、制梁区、存梁区、提梁上桥区（装车区）和办公生活区等组成，各区主要功能和组成如下。（1）保障区

主要实现梁场各种材料、物资、电力、水、蒸汽等的保障和供给功能。

保障区主要由混凝土拌和站、砂石料场、钢筋存放加工区、钢绞线存放下料区、工程试验室、变电所、锅炉房、物资仓库、水站等组成。（2）制梁区

主要实现混凝土梁的预制和预张拉、初张拉等。

制梁区主要包含钢筋绑扎台座、模型准备台座、制梁台座、搬移梁通道等土建结构物。（3）存梁区

主要实现混凝土梁的养生、终张拉、压浆、封锚、检测等，必要时可实现支座安装和混凝土梁防水层、保护层施工等，部分预制场存梁区在经过特殊规划和设计后可实现架桥机调头功能。

存梁区一般由存梁台座、静载试验台座、搬移梁通道（根据梁场不同的规划模式，可分为横移滑道、轮胎式搬梁机通道、轮轨式搬梁机轨道基础、轮胎式搬梁机变向区或轮轨式搬梁机变向区）等组成。（4）提梁上桥区（装车区）

主要实现预应力混凝土梁上桥、装车功能。部分预制场提梁上桥区经特殊处理后可实现运梁车、架桥机安装、拆除、调头等功能。

提梁上桥区包含提梁台座、提梁机轨道基础或运梁通道等土建结构物。（5）办公生活区

主要为场区工作人员提供生活、办公场所。

办公生活区宜具有独立的水电保障体系，办公生活区的规划应满足《铁路建设项目现场管理规范》（TB 10441—2008）的要求。

4）制梁场布置原则

制梁场规划布置一般规定如下：（1）拌和站、锅炉房宜靠近制梁台座设置，并远离办公生活区。（2）变压器设置的安全距离要符合相关规范规定。（3）预制梁运输便道的设置要满足运梁车的净空及载重要求，提梁上桥区要满足拼装架桥机和运梁车作业空间的要求。运输专用线的接轨点避免设置在运营线路上。（4）箱梁、T梁存梁区的设置规模应综合考虑制梁周期和架梁进度等因素。条件许可时可选用双层存梁方式。（5）制梁场规划设计时要充分考虑给排水系统、供电系统、供汽系统、场内运输系统的设计。（6）生产区、生活区、办公区的设置应满足安全标准及文明施工工地的要求。（7）场外道路与公路或城镇道路连接时，应使路线便捷、工程量小，并能满足梁场正常生产7时所需材料进场的需要。

3.制梁场建设前期准备

制梁场规划前应做好场地选择、施工调查及初步规划设计工作。施工调查主要针对工程情况、现场实地踏勘、地质资料、气象水文、电力供应、交通运输、地方资源等展开，施工调查完成后，应完成施工调查报告，并开始编制梁场规划方案。

1.1.2.2　制梁场布置

1.建场方案规划原则和依据

制梁场的规模由架梁工期、制梁数量、预制梁的生产工艺、移梁设备等因素确定。一般情况，轮胎式移梁比轮轨式移梁占地稍大，横列式台座布置（图1.1、图1.2）占地多于纵列式台座布置（图1.3）。图1.1　横列式台座布置图（移梁台车移梁）图1.2　横列式台座布置图（提梁机移梁）图1.3　纵列式台座布置图（提梁机移梁）

当制梁场原地形较为平坦时，可采用同一高程进行平面布置，但场内排水系统设计要合理；当地形高差较大时，可采用阶梯形布置，但提梁机移梁、运梁则必须在同一高程平面布置。

当采用运梁便道通过路基上桥时，梁场应设置于桥头路基旁，其生产区平面高程与路基高程应尽量接近，以利于缩短运梁便道；当采用提升设备垂直运梁上桥时，梁场设置于平坦地段，存梁台位应设于桥址边。

2.制梁场平面布置

制梁场主要由生产区、生产辅助区、办公生活区三大部分组成。

生产区分为混凝土拌和站、制梁区、存梁区。

生产辅助区分为砂石料存放区、锅炉房、存煤场、钢构件存放区、材料库房、机修区、试验室和配电室等。

办公生活区分为办公区、生活住宿区、文体活动区、停车场等生活设施。

梁场平面布置应遵循“简洁实用，紧凑合理”的原则。各区域要紧密联系，但互不干扰。生产区及生产辅助区内设施布置既要满足生产工艺要求，又方便施工，方便运输，减少二次倒运。生活区布局要环保、人文，便于管理。制梁场整个区域要与外界采用围栏相隔，安全独立。

3.主要工装设备配置

1）制梁和存梁台座配置（1）布置形式

制梁和存梁台座布置形式主要有两种：纵列式和横列式。纵列式布置方式是台座的长度方向顺线路走向，横列式布置方式台座的长度方向垂直于线路走向。当制梁场靠近线路时适合采用纵列式布置，当制梁场远离线路时宜采用横列式布置。

在上述两种布置方式中，多个台座的具体排列方式主要取决于预制梁移出台座的方式。预制梁移出台座的设备主要有提梁机和移梁台车。提梁机又分轮胎式和轮轨式两种。

①移梁台车移梁

移梁台车是一种沿着固定轨道前进的移梁设备，一般适用于横列式布置的梁场，台座布置如图1.1所示。预制梁初张拉后，拆除一侧外侧模，由移梁台车将预制梁从制梁台座上顶起并横移至存梁台座上，采用这种方法时需在存梁场另配提梁机供预制梁装车用。

②提梁机移梁

提梁机移梁可用于横列式和纵列式布置的梁场。当应用于横列式时，台座可单列、双列及多列布置，如图1.2所示。预制梁初张拉后，提梁机纵向跨越制梁台座，将预制梁直接提吊出台，存放于存梁台座上。当提升、起吊不同制梁台座中的预制梁时，提梁机需横移转向。

当应用于纵列式时，台座一般双列布置，轮轨式提梁机横跨两列制梁台座，如图1.3所示。移梁时将预制梁直接提吊出预制台座存放于存梁台座上。（2）台座数量

制梁台座数量主要由梁场日设计生产能力、台座周转期决定。

存梁台座数量要综合考虑气候、工期、工程特征等情况综合确定，要注意的是预制梁混凝土浇筑完成后10～15天才进行终张拉，计算存梁期时应考虑这一因素。

在进行制梁场制梁、存梁台座计算时，可参照表1.1选用。为了节约用地，条件允许时存梁台座可设计为双层存梁台座。表1.1　制梁场制梁和存梁台座配备参考表

2）模板配置

目前，制梁场预制梁时所用模板多采用钢模板。外模宜为开合式钢模板，内模为液压钢模板。预制梁底模配置数量与制梁台座比例为1∶1；侧模如采用固定式则与底模数量相同，如采用移动式则其配置数量与制梁台座数量的比例可为1∶2左右；内模和端模配置数量比制梁台座的数量略少。

3）主要设备配置制梁场设备选型原则是：为满足预制梁架设进度及施工质量要求，本着混凝土生产能力大于浇筑能力，混凝土运输能力大于生产能力，移梁能力大于制梁能力，制梁速度大于架梁速度的原则进行设备配备。（1）移梁设备

移梁设备主要有移梁台车、提梁机。其数量根据梁场布置形式确定。（2）混凝土拌和运输设备

混凝土拌制及运输设备的配备需满足混凝土施工相关要求。例如，3高速铁路32m简支箱梁混凝土设计数量334m ，一般要求在6h内浇筑完毕，搅拌站拌和能力和浇筑速度必须满足此要求。（3）吊装设备

应根据制梁速度配备相应的龙门吊等设备，用来吊装钢筋骨架、模板系统等。（4）其他设备

考虑夏季和冬期施工，严格控制混凝土的拌和温度，在搅拌站附近专门设立水温控制装置，对搅拌用水实现夏季制冷、冬期加热措施。

制梁场其他设备应根据实际需求合理配置。

4.“认证”中应注意的几个问题“预应力混凝土铁路桥简支箱梁生产许可证的办理”简称“认证”，是制梁场施工管理过程中最为关键的一个环节，“认证”过程中主要注意事项如下：（1）“认证”核查的重点部门主要有制梁场技术、试验、物资设备、安质部门。（2）“认证”核查时，内业资料和施工现场同等重要。在制梁场的“认证”中，在抓好内业资料的同时，必须加强现场管理，每一道工序都要形成规范作业，减少或杜绝出现不合格项。（3）注意提供相关表格，提供之前必须反复核查，确保无误。表格提供时，必须要在审查组规定的时间内及时完成，否则将对认证核查造成不利影响。任务1.2混凝土简支梁预制1.2.1　工作任务

通过学习混凝土简支梁预制相关配套知识，掌握混凝土简支梁预制过程中模板、钢筋、混凝土、预应力等施工相关内容，完成混凝土简支梁预制关键技术设计，达到学习目标的要求。1.2.2　相关配套知识

预制安装法是目前铁路桥梁的主要施工方法之一，主要适用于简支梁。下面介绍简支梁的构造和预制技术。

1.2.2.1　简支梁构造

简支梁桥属于静定结构。其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或工地上采用工厂化制造或施工，是中小跨度桥梁中应用最广泛的桥型。

简支梁可以采用钢筋混凝土、预应力混凝土、钢及其他材料制作，其中最常用的材料是钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。根据简支梁截面形式不同可划分为板梁、肋梁（T梁、π梁）和箱梁等。

1.截面形式分类

1）板梁

板桥的承重结构一般是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板，其主要特点是构造简单，施工方便，而且建筑高度较小。从力学性能上分析，位于受拉区域的混凝土不能发挥作用却增大了结构自重，当跨度稍大时板梁显得笨重、不经济。

铁路板梁的标准跨度一般在6m以下，图1.4为铁路板梁典型断面图。由于板梁底支承面宽，每片梁都不至在侧向发生倾覆，故两片板之间不需横向联结。公路上的板梁也可做成横截面被显著挖空的空心板（图1.5），以达到减轻自重和加大跨径的目的。图1.4　铁路板梁典型断面图图1.5　空心板梁横截面图（单位：mm）

2）肋梁

在横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥，或简称肋梁桥。这类桥以梁肋（或腹板）与顶部的桥面板结合在一起作为承重结构，由于肋与肋之间处于受拉区域的混凝土被挖空，显著减轻了结构自重。

肋梁桥充分利用了较宽的混凝土桥面板的抗压能力，又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受拉钢筋的作用，使结构构造与受力性能达到较理想的配合。与板梁桥相比，肋梁桥梁高较大，混凝土抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂也较大，使得肋梁桥具有更大的抵抗荷载弯矩能力。目前中等跨径的简支梁桥多采用肋梁桥。

肋梁桥的横截面又分为π形、T形两种基本类型，其中T形截面应用广泛。（1）π形截面

图1.6为铁路π形梁典型断面图，这类结构两肋间设有横隔板。其主要优点是在列车活载作用下每片梁可各自保证不发生侧向倾覆，因此安装就位后两片梁间不必再加联结。但这种梁钢筋和混凝土用量大，制造麻烦（模板复杂，拆除内模时工作条件差）；每片梁要设四个支座，安装时容易造成个别支座悬空，出现三条腿现象，列车通过时悬空的支座对桥墩（台）顶部发生锤击作用而使桥墩（台）顶部受损，并且会使整个梁部产生斜弯曲或扭转，从而可能导致梁肋、横隔板与道砟槽板损坏，目前这种截面已很少采用。（2）T形截面

图1.7为我国铁路跨度16m钢筋混凝土T形梁横截面，单线铁路上T梁一般分为两片预制。由于单片梁易于侧向倾覆，运送时须在两侧加临时支撑。在工地安装就位后，两片梁要用横隔板连接成整体；预制时将一半横隔板与T梁浇筑在一起，T梁架设完成后将横隔板在接头处连接起来即可。图1.6　铁路π形梁典型断面图图1.7　铁路T形梁横截面

3）箱梁

横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥称为箱形梁桥，简称箱梁，这种结构除了梁肋和上部翼缘板外，在底部尚有扩展的底板，因此它能同时承受较大正、负弯矩；箱梁抗弯惯矩和抗扭刚度比较大，在偏心荷载作用下截面的受力比较均匀。

箱形截面适用于较大跨径的桥梁，也可用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。

图1.8为跨度44m的单线铁路箱梁桥的横截面。

目前高速铁路和重载铁路的建设中广泛使用后张法预应力混凝土简支箱梁，常用跨径为32m、24m和20m的箱梁，其中32m使用规模最大，图1.9为高速铁路无砟轨道计算跨度31.5m箱梁。图1.8　单线铁路箱梁横截面（单位：mm）

2.简支梁分块方式

1）块件划分原则

简支梁分块、分片是影响桥梁结构受力、构件预制、运输和安装及接缝施工的重要因素。图1.9　高速铁路无砟轨道计算跨度31.5m箱梁（单位：mm）

加大预制构件的尺寸可以减少接缝数量，增强结构整体性，但会要求更大的运输、起重设备；反之，减小构件的重量会增加接缝数量，增加现浇混凝土时间等。在装配式简支梁设计中，块件的划分应遵循以下一般原则：（1）块件的重量应当符合现有的运输工具和起吊设备的承载能力，而块件的尺寸及运输则应满足建筑限界的要求；（2）结构的构造应当简单，并且尽可能少用接头。接头必须耐久可靠，具有足够的刚度以保证结构的整体性；（3）为了便于制造以及日后的更换，块件形状和尺寸应力求标准化。

2）块件划分方式

钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥常用的分块方式有纵向竖缝划分、纵向水平缝划分和纵横向竖缝划分三种方式。（1）纵向竖缝划分

这种划分方式在简支梁桥中应用最为普遍，在这种分块方式中，作为主要承重构件的各根主梁都是整体预制的，接头和接缝仅布置在次要构件，故这种划分方法使主梁受力可靠，施工也方便。其缺点是构件的尺寸和重量大，会对运输与安装造成困难。（2）纵向水平缝划分

为了减轻构件的起吊重量和尺寸，便于集中预制和运输吊装，还可用纵向水平缝将桥梁的梁肋与顶板分割开来，再借助纵横向的竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件。施工时先架设梁肋，再安装预制板（有时采用微弯板以节省钢筋），最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体，这种梁桥通常称为组合式梁桥，其横截面形式如图1.10所示。组合式梁桥的梁肋与翼板之间有混凝土施工接缝，大大削弱了梁板之间抵抗弯曲剪应力的能力。施工中为了使组合式桥梁可靠地整体受力，必须保证结合面的抗剪强度。通常可以适当加大肋板顶部宽度和预埋钢筋来实现肋板和顶板的有效连接。图1.10　组合式桥梁横截面（3）纵横向竖缝划分

为进一步预制块件减小尺寸和减轻重量，可将用纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段，如图1.11所示。这种梁安装就位后需施加预压力来保证桥梁的整体性。这种纵横向分段预制的桥梁也称串连梁。图1.11　纵横向分段装配式梁

串连梁的优点是块件尺寸小、重量轻，可以成批预制后运至桥位处。图1.12所示为各种纵向分段后再进行横向分段的块件类型，在预制时均应按预应力钢筋设计位置留出孔道，图1.12（b）的工字形块件显示了横向预应力钢筋孔道。拼装时首先将预制块正确拼装就位，其次在预制块接触面上涂环氧树脂，最后逐段拼装完成后穿入预应力钢筋进行并张拉，块件连接成整体。图1.12（c）表示箱形截面的梁段，可用于大、中跨径预应力混凝土连续梁。图1.12　纵横向分段块件

3.结构布置

1）板梁（1）整体式板桥

整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的矩形截面，为了减轻自重也可将受拉区稍加挖空做成矮肋式板桥。为了减小墩台的宽度，也有将人行道做成悬臂形式从板的两侧挑出。（2）装配式板桥

装配式板桥的横截面形式主要有实心板和空心板两种。为了使装配式板块组成整体，共同承受车辆荷载，在块件之间必须有横向连接的构造，常用的连接方法有企口混凝土铰接和钢板焊接联结，图1.13为企口式混凝土铰接，图1.14为钢板焊接构造。图1.13　企口式混凝土铰接图1.14　钢板焊接

2）肋梁桥

对铁路钢筋混凝土T形梁桥，我国已制订了标准跨径分别为4m、5m、6m、10m和20m的标准设计。图1.15为标准跨径16m的道砟桥面钢筋混凝土桥梁概图，梁全长16.5m。主梁在纵向分成两片，主梁为T形截面。主梁高190cm，约为跨度的1/8.42，主梁中心距为180cm，跨中部分腹板厚30cm，靠近梁端部分增厚为49cm，以适应腹板中斜拉力的变化。为满足主筋之间要有一定的净距和钢筋要有一定的混凝土保护层厚度，下翼缘加宽至70cm。在梁端及距梁端525cm处设有横隔板，两片梁架好后，应先将横隔板连接好后才能通车。中间横隔板厚16cm；为了在维修或更换支座时可在端横隔板下设置千斤顶而将整孔梁顶起，端部横隔板厚达46cm，故端横隔板又叫“顶梁”。横隔板中部留有矩形孔。中间横隔板的孔洞尺寸为80cm×103cm；端横隔板的孔洞尺寸为61cm×76.5cm。图1.15　16m道砟桥面钢筋混凝土梁的一般构造图（单位：cm）

横隔板的作用除使两片梁连接后能保持横向稳定性外，还可使两片梁在列车荷载作用下能共同分担荷载和防止T梁发生扭转。这是由于钢轨并非正好位于梁肋上，而是在梁肋内侧。如果两片梁没有联成整体，在列车通过时梁便要受扭；若连成整体，则在直线线路上由于线路中线与已连成整体的桥梁中心线重合，故梁就不会受扭。对于在曲线上的桥梁，由于存在水平向的离心力并且列车荷载也不是均匀分配在两片梁上，因此就更有设置横隔板的必要。

3）预应力混凝土简支梁的构造特点

当混凝土简支梁桥跨度增加时，就需要采用预应力混凝土梁。与钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁主要有以下优点：（1）采用高强度钢筋，可节约钢材20％～40％；（2）预加压应力可大幅度提高梁体的抗裂性，并增加了梁的耐久性；（3）由于利用高强度混凝土，截面尺寸减小，梁体自重减轻，可以增大跨越能力，也有利于运输和架设；（4）混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优势，也提高了梁的刚度。

在结构布置上，预应力混凝土简支梁与普通钢筋混凝土简支梁并无大的不同。与同等跨度的钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁的主要不同之处是：截面尺寸减小；高跨比减小；为了满足预应力钢筋的布置和承压要求，梁肋下部通常加宽做成马蹄形；在靠近支点处加宽成矩形截面。

我国已制订了标准跨径分别为16m、20m、24m、32m、40m和48m的铁路预应力混凝土T形梁桥标准设计，图1.16是32m后张法预应力混凝土简支梁概图。图1.16　32m后张法预应力混凝土简支梁概图（单位：mm）

4.钢筋构造

对于钢筋混凝土梁而言，梁内钢筋可分为两大类：（1）受力钢筋——根据受力要求，通过计算确定。主要指沿梁轴线方向布置的、承受弯曲拉应力的主筋，以及承受腹板内主应力的斜筋和箍筋。（2）构造钢筋——根据构造要求布置的钢筋。包括制造时为便于钢筋骨架绑扎成型和固定主要钢筋位置的架立筋，以及难以通过计算确定而凭经验设置的辅助筋。

5.T形梁截面尺寸的选定

截面尺寸包括梁高、梁肋厚度、上翼缘板尺寸、下翼缘（下马蹄）尺寸等。（1）梁高

梁高的确定应通过多方面的比较，它取决于经济、梁重、建筑高度以及运输净空等因素，标准设计还要考虑梁的标准化，提高互换性。

铁路普通高度钢筋混凝土梁设计中，梁高与跨度之比约为1/6～1/9，而预应力混凝土梁的高跨比则为1/10～1/11，跨度越大，比值越小。对于建筑高度受严格限制的情况，主梁高度就要适当减小。（2）梁肋厚度

梁肋厚度取决于最大主拉应力和主筋布置要求。由于支座处剪力比跨中大，故由主拉应力决定梁肋厚度时，支座区梁肋适当加厚，而跨中区段可以减薄。梁肋变截面位置可由主拉应力小于容许值及斜筋布置要求加以确定。为了减轻构件重量，在满足受力要求，保证梁肋屈曲稳定条件，确保不影响混凝土振捣条件下应尽量将梁肋做得薄一些。铁路钢筋混凝土简支梁的梁肋厚度一般可采用20（跨中区）～60cm（端部区）。预应力混凝土梁的梁肋厚度一般不得小于14cm。（3）上翼缘板尺寸

普通铁路桥梁道砟槽顶部宽度不应小于3.9m，以此确定上翼缘板宽。考虑到两片梁之间留有6cm空隙，以便架梁时吊索穿过，故每片梁上翼缘板宽192cm。

翼缘板的厚度应满足强度和构造最小尺寸的要求。根据受力特点，翼缘板通常都做成变厚度的，即端部较薄，向根部逐渐加厚。为了保证翼缘板与梁肋连接处的整体性，翼缘板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/12。铁路桥梁翼缘板与梗腋相交处之板厚不得小于梁高的1/10（当梗腋斜坡不大于1∶3时）。（4）下翼缘板（下马蹄）尺寸

下翼缘尺寸根据主筋数量、类型、排列以及规定的钢筋净距和保护层厚度加以确定。对于预应力混凝土梁，则主要取决于预应力筋的布置。为了获得最大偏心距，预应力筋应尽量排列在下翼缘内，要求紧凑而且对称于梁截面竖轴，混凝土保护层和钢丝束管道净距应符合有关构造规定。同时还应考虑张拉端锚头的布置以及在运输和架设过程中移梁的稳定要求。

1.2.2.2　简支梁施工流程

1.T梁预制流程

钢筋混凝土和预应力混凝土简支T梁预制流程主要包括模板设计与安装、钢筋制作与绑扎、混凝土浇筑与养护、预应力钢筋穿束与张拉、孔道压浆与封锚等。T梁主要施工工艺流程见图1.17。

2.箱梁预制流程

预应力混凝土箱梁预制流程与T梁相似，其流程如图1.18所示。图1.17　T梁预制工艺流程图1.18　箱梁预制工艺流程

1.2.2.3　混凝土简支梁预制——钢筋工程

1.钢筋类型

在桥梁工程中使用的钢筋种类很多，通常按化学成分、生产工艺、机械性能等来分类。

1）按化学成分分类（1）碳素钢钢筋

碳素钢钢筋是以铁为基体的铁碳合金。随含碳量的增加钢筋的强度和硬度提高，而可焊性下降，脆性增加。根据含碳量可分为低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量0.25％～0.60％）和高碳钢（含碳量大于0.60％）。（2）普通低合金钢钢筋

普通低合金钢钢筋是在低（中）碳钢中加入少量的合金元素，它的强度和综合性能较低（中）碳钢好。合金元素包括硅、锰、钒、钛、硼等，所加合金元素一般不超过3％。

2）按使用性能和力学性能分类（1）普通钢筋

用于非预应力结构的受力钢筋、骨架钢筋及连接钢筋。主要有各种型号的热轧普通钢筋。（2）预应力用钢材

用于预应力结构的受力钢筋主要有热处理钢筋、冷拔钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等。

3）按生产工艺分类（1）热轧钢筋

指钢锭在高温时用轧机轧制，并经自然冷却的成品钢筋。目前铁路桥梁工程中使用的钢筋多为热轧钢筋，常用的热轧钢筋强度如表1.2所示。表1.2　热轧钢筋强度值表（2）冷拉钢筋

冷拉钢筋是将热轧钢筋在常温下拉到屈服点以上、极限强度以下的某一强度值，从而提高钢筋强度和硬度。（3）冷拔低碳钢丝

指经过拔制产生冷加工硬化的低碳钢丝。采用直径6mm或10mm的普通碳素钢热轧盘条，在常温下通过拔丝模引拔而制成的直径3mm、4mm或5mm的圆钢丝。（4）碳素钢丝

由含碳量0.25％～0.60％，含磷及硫量小于0.05％的优质碳素钢制成。（5）刻痕钢丝

由碳素钢丝经压痕机碾轧而成。（6）热处理钢筋

将热轧钢筋经淬火和高温回火调质热处理而成，以提高抗拉强度和改善钢筋性能。（7）钢绞线

一般由φ7根φ2.5～5mm的碳素钢丝编绞而成，每股直径为9～15mm。目前铁路桥梁中常用的钢绞线为15.2mm的钢绞线，常用的预应力钢筋强度如表1.3所示。表1.3　预应力钢筋强度值表续上表

除上述分类之外，还可按照钢筋外形、供应形式、钢筋直径等进行分类。

2.钢筋检验

钢筋的质量是影响钢筋混凝土结构质量和使用安全的重要因素，施工中必须加强对钢筋的管理、检查和验收，以确保使用合格的钢筋。

首先应对进场的钢筋通过抽样试验进行质量鉴定，合格的才能使用。抽样试验主要有抗拉极限强度、屈服点和冷弯试验。

钢筋进场时应具有出厂质量证明书或试验报告单，每批钢筋均应有标牌，并按批号及直径分批验收。验收时应查对标牌与实物是否相符，检查外观是否合格，按规定抽取试样进行机械性能试验，合格的方可使用。钢筋在加工过程中发现脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常等现象时，应进行化学成分检验及其他专项检查。

3.钢筋储存

钢筋的运输保管工作极为重要，往往因运输保管不善，使钢筋品种混乱或材料锈蚀而造成浪费，甚至影响工程质量。

钢筋存储采用挂牌制。在运输和储存过程中应上盖下垫，防止锈蚀、污染和变形。装卸钢筋时不得从高处抛掷。

堆放钢筋场所不能存放酸性和油、盐一类的物品，并远离有害气体，以免污染或腐蚀钢筋。

4.钢筋加工

钢筋加工是指对钢筋进行除锈、调直、切断弯曲和连接等工序。

1）钢筋除锈

钢筋表面生锈会影响混凝土的黏结及削弱钢筋截面积和降低强度。钢筋在使用前应清除浮皮、铁锈和油污。钢筋的除锈一般有以下几种方法：（1）人工除锈，即用钢丝刷、砂轮等工具除锈。（2）钢筋冷拉时自动除锈。（3）机械除锈，如采用电动除锈机等。（4）用喷砂或酸洗除锈等。

2）钢筋调直

钢筋应平直无局部弯折，对于成盘的钢筋或发生弯曲的钢筋均应调直后方可使用。

钢筋调直分人工调直和机械调直。人工调直常用绞盘拉伸、扳头和大锤敲击等方法。机械调直常用的有钢筋调直机和卷扬机。当采用卷扬机冷拉方法调直钢筋时，HPB235钢筋的冷拉率不宜大于2％，HRB335、HRB400钢筋不得大于1％。钢筋加工后，其表面上不应有削弱钢筋截面积的伤痕。一般大型制梁场都设有专用的调直机。

3）钢筋切断

钢筋应采用常温切断。钢筋切断有机械切断和人工切断两种。16mm以下钢筋可用手Ф动切断器；Ф32mm以上的钢筋可用钢锯锯断或其他设备切断。目前制梁场多采用机械切断。钢筋切断时要求断口与轴线垂直，不得有劈裂、缩头或严重的弯头现象，操作时应特别注意安全。切断钢筋时力求长度准确，偏差限制在5mm以内。断料前要复核配料单，然后根据配料单下料。钢筋切断时要长短搭配，统筹排料，先切长钢筋后切短钢筋，尽量减少钢筋接头，降低损耗。

4）钢筋下料和弯曲

钢筋弯曲应在常温下进行，不允许加热弯曲，也不得采用锤击弯折。钢筋弯折点不得有裂缝，弯曲形状不应在平面上发生翘曲。

钢筋弯曲亦有手工弯制和机械弯制两种方法。手工弯制适用于少量及小直径钢筋的弯制，制梁场应采用机械弯制钢筋，条件允许时可采用大型的成套钢筋加工机械。钢筋弯曲或弯钩会使其长度变化，因此配料时，要考虑其长度的增减。钢筋下料的算法很多，其核心是弯制过程中钢筋轴线不变，常用钢筋下料长度计算如下：（1）直钢筋下料长度为结构长度减保护层厚度加弯钩增加长度；（2）弯起钢筋下料长度为直段长度加斜段长度加弯钩增加的长度减弯曲调整值；（3）箍筋下料长度为箍筋周长加弯钩增加长度加（或减）弯曲调整值。

弯钩增加长度与弯钩的内径大小及弯钩形状有关。弯钩有三种形式，即半圆钩、直弯钩和斜弯钩。通常取弯钩内径为2.5d（d为钢筋直径），则半圆弯钩增加长度为6.25d，直弯钩增加长度为3.5d，斜弯钩增加长度为4.9d。

弯起钢筋增加长度与弯起角度、曲率半径有关。受力主钢筋制作和末端弯钩形状见图1.19，用圆钢筋弯制的箍筋末端的弯钩长度见表1.4。弯制钢筋时宜以中部开始逐步弯曲两端，弯钩必须一次弯成，不得反复弯折。加工完毕后的钢筋，应妥善保存，避免锈蚀及污染。图1.19　受力主钢筋制作和末端弯钩形状表1.4　箍筋末端弯钩长度表（mm）

5）钢筋连接

热轧钢筋除了12mm以下的钢筋采用盘条外，其余钢筋的单根长度为9m、8m和6m等。而实际结构的制造长度不可能限于这些长度，这就需要接长钢筋。钢筋连接可分为绑扎连接、焊接连接和机械连接三种。钢筋机械连接接头和焊接连接接头的类型及质量应符合有关标准的规定。（1）绑扎连接

绑扎连接是指接头钢筋相互搭接，在搭接部分的中心及两端位置用铁丝绑扎结实。绑扎接头操作方便，但不够结实并且钢筋接头搭接较长。除在没有焊接设备或操作极为不利的情况下，一般不应采用绑扎接头接长主筋。绑扎钢筋接头其搭接长度的末端距钢筋弯折处，不得小于10d；受拉区域内HPB235钢筋的绑扎接头末端应做弯钩，其余情况可不做弯钩。钢筋绑扎接头的最小搭接长度见表1.5。表1.5　钢筋绑扎最小搭接长度（2）焊接接头

焊接接头是桥梁工程中最主要的连接方式，具有操作简单，可靠度高，费用低等优点。

①闪光对接焊（图1.20）

将需焊接的钢筋端头固定于两电极上，通电后，使对焊钢筋的端面轻微接触，在高电流作用下，端头金属很快熔化，熔化的金属微粒从钢筋面间喷射出来，形成喷火花。等钢筋烧完规定留量后，钢筋端部已加热至熔点温度（形成一定宽度的温度区），施加顶锻压力，液压金属被排挤在焊口之外，工件焊合，挤出的金属在焊口周围形成较小的凸起，整个焊接过程完成。图1.20　闪光对焊接头

②电阻点焊

利用机械挤压将需焊合的钢筋夹紧，钢筋之间形成物理接触点，通电后固态金属加热而膨胀，在焊接压力作用下，产生塑性变形，并挤向工件间隙中，继续加热而熔化，切断电流后开始冷却凝固，形成焊接接点。电阻点焊适用于焊接骨架和焊接网片。

③电弧焊

电弧焊是利用电弧机使焊条与被焊钢筋间产生高温电弧，将钢筋局部熔化成溶池，焊条金属熔化进入熔池，冷却后熔化的焊条将钢筋焊接在一起，形成焊接接头。电弧焊接头形式可分为帮条焊和搭接焊等。

④接触电渣压力焊

利用电流产生电弧热量，使电弧周围的焊剂熔化变成液态，通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化钢筋端头，然后施加压力使钢筋接在一起。

⑤埋弧压力焊

埋弧压力焊是利用焊剂层下的电弧热将两焊件焊接部位熔化，然后加压顶锻使两焊件焊合。埋弧压力焊分为手工埋弧压力焊和自动埋弧压力焊。采用手工埋弧压力焊时，先将焊剂填满施焊接头处，接通焊接电源后，立即将钢筋上提2.5～3.5mm，引燃电弧，随后按照钢筋直径大小，适当延时或者继续提升3～4mm，再渐渐下送，保持钢筋燃烧熔化，待形成熔化池后，迅速加压、断电形成接头。采用自动埋弧压力焊时，在引弧后，须根据钢筋直径大小，延续一定时间进行熔化，随后及时顶压。埋弧压力焊适用于钢筋与钢板作T形接头焊接，其操作简单，钢板不变形。

⑥气压焊接

气压焊接就是利用氧乙炔火焰燃烧产生的高温，将钢筋端头局部加热至塑性状态，在一定的顶锻压力下，使钢筋端部产生塑性变形，紧密接触后两端面的金属原子互相扩散再结晶成为一个整体接头。其优点是使用的设备简单，操作方便，适于现场施工，不需要电力，质量较好，费用较低。（3）机械连接

机械连接常用于主筋的接长，常用的机械连接方式有冷压接头和锥形螺纹钢筋接头。

①冷压接头

冷压接头是一种机械连接方式，适用于Ф18～40mm螺纹钢筋的连接。它是将两根待接螺纹钢筋插入特制的钢质连接套筒内，用专用的高压钢筋连接机对钢套筒的外壁施加压力，使钢套筒产生冷态挤压塑性变形，钢套筒内壁便紧紧地嵌入螺纹钢筋的片牙形横肋间隙中。加大压力，使连接套筒内壁金属紧密地箍紧钢筋，两根钢筋就通过套筒连接为一体。冷压接头的传力主要是由钢套筒变形后与钢筋横肋之间的剪力来传递的，如图1.21所示。

②锥形螺纹钢筋接头

锥形螺纹钢筋接头是一种机械连接方式。它是将钢筋接头用锥形螺纹削切机制成锥形螺纹，通过锥形螺纹连接器连接，形成钢接头，如图1.22所示。图1.21　钢套管挤压接头图1.22　锥形螺纹钢筋接头（4）钢筋与钢板的搭接接头

在钢筋与钢板间进行搭接焊时，搭接长度应等于或大于被焊钢筋直径的4倍（HPB235钢筋）或5倍（HRB335钢筋）。

焊缝高度h应等于或大于被焊钢筋直径的0.35倍，并不得小于4mm，焊缝宽度b应等于或大于被焊钢筋直径的0.5倍，并不得小于6mm。

5.钢筋安装

钢筋骨架的绑扎与安装在施工现场有三种情况：全部钢筋均需在现场绑扎成钢筋网或钢筋骨架；在预制厂绑扎、焊接成网片，运至现场后再绑扎成整片或骨架；在预制厂绑扎、焊接成钢筋骨架，运到现场后直接起吊安装就位。预制场制梁主要采用后两种。

钢筋网片和骨架的绑扎或焊接，宜优先选用先绑扎预制，后安装就位的方法，避免在结构模内绑扎钢筋，影响结构主体施工。但预制网片和骨架时，应考虑网片骨架的重量及刚度，以及起吊能力。

钢筋网片、骨架焊接或绑扎前，应先熟悉施工图纸，核对需绑扎、焊接的钢筋型号、直径、形状、规格及数量是否正确。在钢筋上画线标记，准备绑扎用的铁丝、绑扎工具及绑扎架，制定绑扎、焊接顺序。

1）钢筋网绑扎方法（1）钢筋的交叉点应用直径0.7～2mm的铁丝或镀锌铁丝按逐点改变绕丝方向的方式或按双对角线方式绑扎结实，以免网片歪斜变形；（2）除设计特殊规定外，受力主筋应与箍筋垂直；（3）大面积网片可在地坪或平台上画线标记绑扎。为了保证运输、安装过程中网片不发生歪斜和变形，可设置适量的辅助钢筋增强刚度。

2）钢筋网焊点布置

钢筋网焊点布置应符合设计规定，当设计无规定时，应符合下列要求：（1）焊接骨架时所有钢筋相交点必须焊接。（2）当焊接网片只有一个方向受力时，受力主筋与两端边缘的两根锚固横向钢筋的全部相交点必须焊接；当焊接网两个方向受力时，则四周边缘的两根钢筋的全部相交点均应焊接，其余的相交点可间隔焊接。

3）钢筋骨架和钢筋网的运输及吊装

为保证安装质量和加快施工进度，可将钢筋网或骨架分块或分段绑扎，运至现场拼装。分块或分段的大小应根据结构配筋特点和起吊2能力而定，一般钢筋网的分块面积为6～20m ，骨架分段长度以6～12m为宜。大型钢筋或骨架除绑扎临时加固筋外，还可采用型钢加固。吊点位置也应根据网片或骨架的尺寸、重量和刚度而定，要保证网片或骨架吊装过程中不发生变形。

4）拼装焊接方法

骨架的焊接拼装应在稳固的工作平台上进行，具体操作如下：（1）拼装时应按设计图放大样，放样时应考虑焊接变形和预拱度，并检查焊接接头质量。（2）拼装时，在需要焊接的位置用楔形卡卡住，先进行点焊固定，然后进行焊缝施焊。焊接时要保持钢筋轴线在同一平面上。（3）施焊顺序由中部向两端对称地进行，或由骨架下部向上部进行。相邻的焊缝采用分区对称跳焊，不得顺方向一次焊成。

5）钢筋骨架的支垫

为保证钢筋骨架或钢筋网的位置符合保护层厚度的要求，应在外层钢筋与模板间设置垫块，垫块强度不得低于结构混凝土等级，利用预留在垫块中的细铁丝把垫块与钢筋紧密地绑扎在一起。垫块高度应能符合保护层厚度的设计要求，垫块不得横贯保护层的全部截面，应互相错开，分散布置，间距大致为1m。

6）高速铁路预应力混凝土箱梁钢筋安装技术

钢筋半成品加工好后，在底腹板和顶板绑扎胎具上分别进行安装。首先在胎具上将横、纵向水平筋的位置和间距标明，纵向水平钢筋间距为100～150mm；横向水平钢筋间距为100～200mm；底、顶板双层钢筋网间支撑钢筋按梅花形布置，间距不大于50cm。

安装钢筋时要将焊接接头位置调整好，在箱梁受拉区同一截面焊接接头分布不超过50％；钢筋横纵向交叉点用铁丝按双向绑扎牢固，安装钢筋之前将支座四块20mm厚的预埋钢板放在胎具设计位置，每块支座预埋钢板上焊接有四个套筒用于架梁时支座安装的锚栓孔，组装钢筋骨架时用PVC管在设计位置留出泄水孔、通风孔、吊装孔、通信信号预留孔，组装钢筋骨架时必须保证预应力波纹管道位置不受影响，并用定位筋保证波纹管设计线型，在顶板设计位置将接触网支柱预埋地脚螺栓固定好。

底腹板、顶板钢筋骨架要达到间距均匀、通长顺直；钢筋交叉点绑扎牢固；预埋件位置准确，保护层垫块采用工厂加工的定型产品，钢筋骨架组装完成后用龙门吊移到制梁台座底模上连接。在吊装钢筋骨架之前，将支座钢板、防落梁钢板提前安装固定在底模的设计位置。

7）钢筋安装位置允许偏差

钢筋安装位置允许偏差如表1.6所示。表1.6　钢筋混凝土（预应力）简支梁钢筋安装的允许偏差（mm）

1.2.2.4　混凝土简支梁预制——模板工程

1.模板构造

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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