箱梁（桥梁工程中类似箱子的梁）

力学特性

在箱梁分析中，作用在箱梁上的主要荷载是恒载与活载。恒载是对称作用的，而箱形梁截面基本上也是对称的，所以恒载一般不会产生偏心作用；活载可以是对称作用，也可以是非对称偏心作用，必须分别加以考虑。箱梁在偏心荷载作用下，将产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态（如下图所示）。

箱梁力学特性

计算方法

主要计算方法及公示如下表：

箱梁计算方法

主要危险

1 制、存梁台座地基承载力不足，周边排水系统不畅。

箱梁

2 两台吊机起吊重物时指挥不统一，起落和横移不同步。

3 制梁模板安装支撑、连接不牢。

4 特种设备操作人员无证上岗。

5蒸汽锅炉使用过程中，压力表和安全阀未按规定进行定期校验。

6预应力张拉未设防护屏障，张拉后撞击锚具、钢绞线束。

7 钢绞线开盘及下料操作防护不当，弹出伤人。

8 箱梁搬（提）、运、架设备未按规定进行定期检查。

9 箱梁搬（提）、运、架设备违章作业。

10 喂梁时运梁车超速运行。

11 架梁作业，架桥机限位装置失灵。

12 运架设备通过的便道、桥涵、路基承载力不足且无加固措施

施工方案

以20米箱梁标准施工为例

1底板、

钢筋的加工

1）、钢筋的储存、检验

钢筋储存于专用棚架内，离地面0.5m以上的支承上并加遮盖。各类钢

箱梁

2）、钢筋的加工：

钢筋制作在钢筋加工棚内统一完成，钢筋下料前先进行放样，由技术人员审核后再进行下料，下料单中标明钢筋编号、规格、长度、数量。钢筋成品与半成品分开堆放，并标识齐全，存放支垫方式采用焊接钢架，离地面间隙为750px。钢筋加工及安装的检查方法及频率见附件2

3）、钢筋的焊接

采用电弧焊时，两钢筋搭接部分应预先弯折，使两钢筋轴线一致。双面焊焊缝长度不小于5d+50px，单面焊不小于10d+50px，焊缝饱满，确保焊接质量。

与波纹管等相互干扰的钢筋不得切断，根据梁体断面进行更改，制作异型钢筋。

横隔板钢筋要确保高低、间距一致，符合设计要求，保证安装后对位准确。

4）、底板、腹板钢筋的安装

箱梁钢筋施工时先绑扎底板和腹板钢筋，绑扎底板钢筋前，在底模两端设胎模以控制底板主筋的位置。主筋间距从外往内依次分别为70mm、70mm、123mm、100mm。底板钢筋焊接的接头尽可能错开各孔的弯矩最大处，相邻钢筋的接头错开35d。

底板钢筋安装完成按照图纸设置通气孔，采用直径50mm的PVC管绑扎在钢筋骨架上，PVC管两端密封，距梁端距离分别为6000px和12250px，两端通气孔对称布置，每片梁板设置4个通气孔。PVC管在低板钢筋绑扎牢固，位置正确，并在管内灌满细砂避免浇筑混凝土时漏人管道造成堵塞。

腹板钢筋骨架绑扎时，采用自制胎架确保钢筋间距准确，箍筋接头交错布置，钢筋的所有交叉点用绑丝绑扎牢固，绑扎成型的骨架具有足够的刚度和稳定性，确保混凝土振捣时钢筋位置不受影响。底板套子筋每隔1500px设置一组，腹板套子筋每隔1500px设置一组。

钢筋安装顺序：先绑扎底板钢筋然后绑扎腹板钢筋、设置预应力管道定位钢筋、穿波纹管。支设箱梁侧模及内模，经监理工程师验收后绑扎顶板钢筋，顶板钢筋挂线施工，确保钢筋整齐一致，顶板剪力筋预先点焊在顶板套子筋上，确保数量、间距一致。

5）、垫块的安装

垫块采用订做的预制混凝土垫块，垫块的厚度按图纸设计定制，在预制时预埋绑丝。底板垫块按照每平米6块梅花形设置，底板保护层垫块布设分两层，一层设置在钢筋与底模之间、一层设置在钢筋与芯模之间。腹板保护层垫块按照>4块/m2梅花形设置，腹板保护层垫块也分两层布设，一层设置在钢筋与芯模之间，一层设置在钢筋与侧模之间，均绑扎牢固。保护层垫块支垫在钢筋网架的外层钢筋上，垫块与钢筋绑扎牢固，防止浇筑混凝土振捣时脱落，保护层厚度严格按照设计图纸要求设置，顶板净保护层为100px，腹板50px，底板为75px。

2安装波纹管及预留通气孔

底板、腹板构造钢筋绑扎完成后，按照设计要求用Φ8钢筋焊接波纹管定位钢筋网架，钢筋网架焊接成“井”字形。严格控制钢筋骨架的位置，曲线段每1250px设一道，直线段2500px设置一道，纵横坐标准确。定位钢筋井字架与钢筋骨架焊接固定，防止浇筑混凝土期间产生位移。

定位井字架设置好后进行波纹管的安装，安装前对波纹管进行逐根检查，确保无裂缝，管内无杂物。采用内径50mm高密度聚乙烯塑料波纹管，管道接头连接采用大一号的波纹管，在波纹管接头处将波纹管接口锤平，以防在穿钢绞线时引起波纹管翻卷，严重时会导致管道堵塞，穿筋困难，接头连接长度为875px，每端对称旋入，。接缝处做好密封，防止水泥浆进入管道。波纹管弯折处采用圆曲线过渡，为保证管道圆顺及波纹管的位置准确、牢固，在波纹管中加塑料管，并在浇筑混凝土过程中抽动塑料管。

波纹管安装定位后连同钢筋由专职质检员进行一次全面检查，检查底板、腹板钢筋骨架尺寸、钢筋间距、保护层厚度；检查波纹管道是否有孔洞、脱节、变形，并随时进行调整。检查合格后，报监理工程师检验，检验合格后方可立模。

3安装芯模、侧模模板

本合同段所有预制箱梁模板均采用厂家按设计图纸特制的定型钢模板（外模面板为6mm厚原平板）。新模板进场后先进行试拼、除锈，然后进行模板正式拼接。并将模板编号，保证以后拼接时顺序正确。正式拼接完毕后将模板接缝处错台打磨平整，使模板接头平顺过渡。箱梁所有模板安装前均涂刷模板漆以利于脱模。

齿板内要垫与齿板一致的橡胶垫，防止齿缝漏浆。

芯模为钢板组装形成，内部用角钢加肋螺栓连接。各节段接头处用回力胶条密封，防止漏浆。安装后调整芯模标高和尺寸，并在芯模顶部沿梁长方向间隔2m设置一道压杠防止芯模上浮移动造成底板腹板尺寸不准。压杠采用槽钢及扣件组成，浇筑完顶板混凝土后，拆除压杠并进行二次振捣。

侧模下设置可调支腿，调整侧模高度。侧模顶部和底部沿梁长方向支撑上设置螺栓孔，底部螺栓孔与底模台座预留孔位置一一对应，安装时用拉杆穿过台座预留孔将左右两边的侧模用螺栓紧固，侧模与底模间加塞海绵条止浆带防止漏浆。顶部采用Φ16拉杆穿过钢管，外拉内顶的方式进行紧固。脱模时松开支腿侧模就会因自重而自动脱模。侧模上按施工需要配置附着式振动器，以保证梁体混凝土振捣密实。

模板安装完毕后对平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定进行检查，保证混凝土浇筑过程中模板不变形，不位移，不漏浆。有超出允许偏差时及时进行调整。预制箱梁、空心板芯模接缝要用回力胶条背贴密封。要采取有效防止芯模上浮措施。防止芯模上浮的压杠要用地锚拉紧，不应直接固定在模板上。

锚垫板安装前，要检查其尺寸是否正确，锚垫板要牢固安装在端模上，定位孔的螺栓要拧紧，垫板与孔道严格对中，并与孔道端部垂直。锚垫板的注浆孔采取封堵措施，用圆木塞封堵。在梁体外露部分锚垫板做好密封处理，以防进水、进浆以及其它杂物，腐蚀波纹管。

4绑扎顶板钢筋及安装

、波纹管和锚具

侧模﹑芯模安装完成后，再绑扎顶板钢筋，顶板钢筋与腹板钢筋一一对应绑扎，绑扎要求同底板、腹板钢筋。翼板外露钢筋间距均匀、长度符合图纸设计要求，同时绑扎负弯矩波纹管及锚具，其要求同正弯矩波纹管及锚具。并安装负弯矩张拉预留槽模板，预留槽模板处上层纵向主筋断开向上弯起，待负弯矩张拉压浆后将钢筋调整焊接好后，张拉预留槽连同湿接缝一同浇筑。

负弯矩波纹管用u形钢筋点焊在顶板主筋上，保证波纹管高度准确。负弯矩管道穿入PVC保护管，以防管道变形或堵塞，两端外露250px，混凝土初凝前有专人抽拔以防堵塞。顶板钢筋绑扎完成后，设置顶板保护层垫块，保护层厚度按图纸要求即100px控制。

检查桥面铺装预埋钢筋位置是否准确，数量是否正确。检查波纹管是否顺直、锚具与波纹管连接是否紧密、锚垫板灌浆孔是否用圆木塞堵紧，预留槽位置是否准确。

锚具进场后检查其出厂合格证和质量证明书，并取样进行外观、硬度、静载锚固性能试验等检验，检验合格并经监理工程师确认后方可使用。

锚具安装前，要检查其尺寸是否正确，锚具型号是否与图纸对应，锚板喇叭孔是否堵塞。安装时波纹管插入锚板并密封，防止水泥浆进入堵塞管道。螺旋筋位置准确，中心与波纹管同心，端部紧顶锚具。锚下加强钢筋要紧贴波纹管和锚具并绑扎牢固。

经自检合格后，报监理工程师检查验收，符合设计及规范要求后可进行混凝土的浇筑。

5浇筑混凝土

混凝土浇注前首先进行混凝土的试拌工作，根据总监办批复的理论配合比结合实际情况调整施工配合比，调整方式如下：

河北省高速公路石安改扩建XJ3合同C50配合比设计理论配合比为表1：

单位：Kg/m3表1

在拌合站拌合时，粗集料为经水洗设备水洗后的集料，并且水洗设备下的筛筛除了部分石料，经检测，粗集料含水率为2.3 %，细集料含水率为4.2 %，并经试验，将施工配合比调整为砂率38%，10-20:5-10=80:20，施工配合比为表2：

单位：Kg/m3表2

混凝土浇筑前检查模板安装尺寸、接缝、拉杆螺栓、模板拼接螺栓，确保模板尺寸准确，支立牢固。检查各种预埋件的数量和位置是否准确。明确预制梁的编号，从梁的一端开始向另一端逐渐推进施工。上下分层同时浇筑，上下层前后浇筑距离应保持在1.5～2.0m之间。必须在4h内完成梁板混凝土浇筑。

箱梁浇筑采用的C50混凝土由混凝土搅拌站供应。混凝土配合比经过批准，混凝土所用水泥、砂石料及拌和用水的各项性能指标均符合规范要求，搅拌站各种衡器均有检定证书并计量准确。在拌和过程中随时检查混凝土的坍落度，并保持和易性良好，坍落度控制在180-200mm。

混凝土由搅拌运输车运送到箱梁浇筑现场，料斗装混凝土采用龙门吊吊至浇筑部位。保证砼的运输、浇筑时间及间歇的时间总和不超过180min。

首件预制箱梁混凝土采用Φ50和Φ30插入式振捣棒，底板振捣时要注意使底板混凝土密实。在振捣时注意不得碰撞波纹管，以免造成波纹管损坏漏浆。混凝土浇筑过程中随时检查预埋钢板、预埋筋的位置，孔道是否进浆，模板的紧固程度，是否漏浆，芯模是否上浮，漏浆处及时堵塞加固。振捣时间以混凝土不再下沉、无气泡上升、表面出现平坦、泛浆为止，并要进行复振振捣过程设置专人，随时发现问题，随时解决。

在浇筑腹板、顶板混凝土过程中，随时注意各种预埋件和模板的尺寸，尤其注意芯模的位置。混凝土浇筑要求由一端开始向另一端严格按照“分层浇筑，斜向推进”分层在两侧将混凝土均匀地浇筑入腹板中，然后同时振捣，每一层混凝土浇筑厚度不超过750px。

为保证腹板混凝土的密实度，提高混凝土强度，在施工中采用附着式振捣器和振捣棒配合完成整体的振捣工作，附着式振捣器沿梁长方向按照间距1.2m进行布置。振捣时根据混凝土浇注到的位置，分批、定时地打开附着式振动器进行振捣，振捣时间控制在不超过15s，上面再配置插入式振捣棒辅助振捣。腹板混凝土的振捣要同时对称，以防一侧振捣时内模向另一侧偏移。在振捣过程中不能触及模板、钢筋及波纹管，插点为行列式均匀进行。浇筑顶板时，振捣棒严格控制插入腹板深度，注意与腹板连接处混凝土的密实。因顶板较薄，振捣时注意不得碰触模板、负弯矩波纹管及钢筋，并注意预埋钢筋的位置。严格控制顶板的厚度，不能超出规范要求。顶板混凝土浇注后间隔适当的时间应进行收浆抹面，并在定浆后进行三次木抹两次钢抹。

施工过程在监理的见证下制作4组试件，2组与箱梁同条件养护，两组送养生室标准养护

6拆模、封孔、养生

拆模：

（1）模板拆除根据外界气温的变化和混凝土所达到的强度来决定，侧模拆除要在混凝土强度能保证表面及棱角不会因拆模而损坏时方可拆除，一般在梁体混凝土达到2.5Mpa并且浇筑完混凝土17h后再拆模，实际施工中将根据施工时的气温条件及同条件养生试块的强度来灵活控制拆模时间。

（2）芯模的拆除要保证顶板混凝土表面不发生塌陷和裂缝现象时方可拆除。拆模后在箱梁的一侧标明生产单位、桥梁名称、梁的编号、浇筑日期等，以免在吊需装时发生混淆。当模板拆除后即清理底板通气孔，防止其堵塞。

封孔：

封孔时将堵头板安装在箱梁连端，保证堵头板的位置准确，然后用高标号水泥砂浆将堵头板与预制箱梁间的缝隙填满。

养生：

在混凝土浇筑完成收浆后予以覆盖和保湿，采用框架式移动养生棚进行覆盖，覆盖时不得损伤或污染混凝土表面。同时悬挂养生标志牌，标明浇注日期、梁板编号及养生天数。喷淋设施为预制梁场预埋加压管道，每片梁的养生都能够保证单独进行控制，喷淋管道可以根据不同梁长随时可以调节，管道采用PVC管、三通及金属喷水嘴的方式进行制作，梁体两侧各布置一道喷淋管道，施工完成后禁止直接喷淋养生，要在梁体上覆盖土工布在进行喷淋湿润，待强度达到40%后方可直接喷淋养生，喷淋养生时间为7天。

7

梁板混凝土强度达设计强度标准值的100%后方可凿毛。梁端湿接头、横隔板、翼缘板等新旧混凝土结合面必须弹墨线，棱角处留出37.5px，防止凿毛时破坏棱角，影响外观。用机械凿毛机凿毛处理，彻底凿除混凝土表面直至全部露出骨料。

箱梁构造

1.1 等截面箱梁 在我国预应力混凝土混凝土连续梁中最多采用的是等截面和变截面箱梁。等截面连续梁主要适用以下情形：

（1）跨径一般为40~60m（国外也有达到80m跨径），构造简单，施工快 捷。

（2）立面布置以等跨径为宜，也可以不等跨布置，边跨与中跨之比不小于 0.6，高跨比一般为1/15~1/25. （3）适应于支架施工、逐跨架设施工、移动模架施工及顶推施工。

1.2 变截面箱梁 变截面箱梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥、梁底立面曲线可采用圆弧线、二次抛物线及折线等。为满足梁内各截面受力要求，可将截面的底板、顶板和腹板改变厚度。在孔径布置方面，边孔与中孔跨径之比一般为0.5~0.8，当边跨与中跨之比小于0.3时，边孔桥台支座要做成拉压式，以承受负反力。结合实例，分析发现边跨与中跨之比在0.5~0.54时，在过渡墩墩顶支座仍然留有足够的正压力，而不出现负反力，当小于0.3时，梁端受力接近固定端。变截面箱梁的梁高与最大跨径之比，跨中截面一般为1/30~1/50，支点截面可选用1/15~1/20. 另外一个资料关于高跨比：

（1）跨中截面：h中=（1/30~1/50）L

（2）支点截面：h支=（1/16~1/25）L （3） h中/h支：2.0~3.0

1.2.1 横断面形式 箱室数目与箱梁宽关系：

单箱单室：<18m

双箱单室：20m左右

单箱双室：25m左右分离式双箱：>25m

一般等高度箱梁可以采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。

1.2.2 底板 底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部，根部厚度一般为根部梁高的1/10~1/12，以符合施工和运营阶段的受压要求，并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内。跨中底板厚度一般为20~25cm，以满足跨中正弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。

1.2.3 顶板厚度 顶板厚度要满足：横向弯矩的要求；布置纵横向预应力钢筋得要求。

悬臂板的长度是调节顶板内弯矩的重要因素，一般可取腹板间距之半，当配置横向预应力时应尽量外伸。顶板的悬臂长度3~5m，其根部厚度60~70cm，端部厚度15~20cm。如果箱梁布置横向预应力，其端部厚度会有限制。横向预应力一般采用扁锚固，扁锚的最大型号为15-5，其锚固中点距混凝土边缘的最小距离为9cm。 1.2.4 腹板厚度 腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续梁桥中，弯束对荷载剪力的抵消使得梁内剪应力和主拉应力较小。在变高连续梁桥中，截面高度变化也可减少主应力值。因此，除上述受力因素外，考虑预应力钢筋布置及混凝土浇筑的箱梁腹板最小厚度一般为：腹板内无预应力束管道时采用20cm，有时采用23~30cm；有预应力锚固是采用35cm。在大跨径预应力混凝土连续梁中，腹板跨度宜从跨中向支点逐渐加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用30~80cm，也有达到1m左右。

1.2.5 横隔板 横隔梁的主要作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。对于单箱单室截面，趋势是不设中横梁。

连续刚构桥一般用在长大跨径、高墩桥梁上，其结构构造特点是中间桥墩采用墩梁固结，下部结构一般采用柔性桥墩，以减少因主梁的预应力张拉、温度变化、混凝土收缩、徐变等作用引起的变形受到桥墩约束后产生的次内力。连续刚构桥在桥墩抗弯刚度较小时其工作状态接近于连续梁桥。与连续梁桥相比较，它在采用悬臂法施工时和使用阶段，墩顶与梁一直保持固结状态。连续刚构桥的主要优点在于可以减少大型桥梁支座和养护上的麻烦，减少桥墩及基础工程的材料用量。以下内容主要介绍中、大跨径桥梁中常用的连续刚构桥的力学特点、适用范围以及构造上的一些特点。

2.1 力学特点及适用范围

在受力方面，上部结构仍为连续梁特点，但必须计入由于桥墩受力及混凝土收缩、徐变、温度变化引起的弹塑性变形对上部结构内力的影响。桥墩因需有一定柔度，所受弯矩有所减少，但在墩梁结合处仍有刚架受力性质。由于桥墩参与工作，连续刚构桥与连续梁桥的工作状态有一定区别, 连续刚构桥由活载引起的跨中区域正弯矩比同跨径连续梁桥的小。当墩高达到一定高度后，两者上部结构的内力相差不大。对三跨连续刚构与三跨连续梁上部结构的弯矩进行比较可知：两者梁根部的恒载、活载弯矩基本一致；桥墩高40m时，两者梁跨中恒载、活载弯矩相差小于10%；连续刚构桥墩根部恒载、活载弯矩随着桥墩加高而减小，但墩高达到40m以上时减小的速率很小；连续刚构梁体内的恒载、活载轴向拉力随着桥墩加高而减小，但墩高达到30m以上时减小的速率很小。

当设计跨度超过100m时，预应力混凝土连续刚构桥可作为连续桥梁的比选方案。

2.2 孔径布置

国内外已建成的连续刚构桥，边跨与中跨的跨径比值在0.5～0.692之间。大部分比值在0.54～0.56之间，比变截面连续梁桥的比值范围0.6～0.8要小。理论研究分析证明，由于墩梁固结，边跨的长短对中跨恒载弯矩调整的影响很小，而边、主跨径之比在0.54～0.56时，不仅可以使中墩内基本没有恒载偏心弯矩，而且可以在边跨悬臂端用导梁支承于边墩上，进行边跨合拢，从而取消落地支架，施工也十分方便。

2.3 主梁截面尺寸

连续刚构桥主梁截面形式主要采用箱形断面，断面尺寸的拟定与连续梁基本相同。由于连续刚构桥墩梁连结，跨中活载弯矩比同跨径连续梁桥的小，因此跨中梁高略小于连续梁桥。对于等截面梁，根据施工实际的统计，主梁高与最大跨径的关系： max0.0520.202() hlm 近年来连续刚构多采用单箱单室主梁配以大悬臂，箱宽8～9m，桥面宽15～18m，宽桥可用分离式单箱。顶板厚0.25～0.28m，底板跨中厚0.25～0.30m，腹板跨中厚度0.5m左右，底板和腹板的根部厚度选择与连续梁亦基本相同。