预制T梁移动台车关键技术设计与应用

摘要 文章围绕高速公路预制梁移动台座的设计与施工技术展开研究，旨在探讨新型环形梁场的应用。首先分析了相关文献和工程实例，总结了当前施工存在的问题和挑战；然后设计了可移动的台车作为制梁台座，并应用于工程实践中；最后，对移动台座的施工技术进行了总结和展望，以期为相似施工提供可行性和参考。

关键词 预制T梁；移动台车；施工技术

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）22-0132-03

0 前言

在高速公路建设中，预制梁场的施工与建设，不仅与建安成本有关，更与工期息息相关。预制梁规划得是否合理直接影响整个项目建设期的各项指标能否按计划实现。以往传统的制梁工艺，大多采用在固定底模台座上完成钢筋安装、侧模安装与拆除、混凝土浇筑、张拉压浆、移梁等一系列工作。因此，在项目梁板工程量较大的情况下，该工艺需要配置大量的底模台座及场站面积以满足工期要求，且龙门吊设备及模板周转均较为频繁、周转距离远，无法集中利用以提高效率，导致高速公路建设投入费用增加，安全、质量管理难度大，无法适应现代高速公路建设所提倡的智能、绿色的理念[1]。

采用环形生产线施工工艺进行T梁预制，可以有效避免上述问题。环形生产线采用固定式侧模，按比例配置多个可移动式的滑移台座，台座带钢筋骨架及已浇筑好的T梁依次进入不同工序所对应的分区，进行独立作业。

1 工程概况

在北京新机场至德州高速公路京冀界至津石高速施工过程中，京德高速ZT9标文安洼2号特大桥作为全线预制梁数量较大的施工标段，对于30 m T梁采用了固定式侧模+可移动式的滑移台座进行了技术研究与实践，并达到了较好的预期目的。

T梁混凝土采用C50混凝土，采用HPB300、HRB400型钢筋，预应力钢筋采用抗拉强度标准值fpk=1 860 MPa，公称直径d=15.2 mm的低松弛高强度钢绞线，采用塑料波纹管，T梁锚具采用M15-6型、M15-7型、M15-8型、M15-9型、M15-10型、M15-11型、BM15-4型、BM15-5型系列锚具及其配件。

25 m T梁（中梁跨中）高1 700 mm，腹板厚200 mm，翼缘板厚200 mm，底板宽度为500 mm；30 m T梁（中梁跨中）高2 000 mm，腹板厚200 mm，翼缘板厚200 mm，底板宽度为500 mm；40 m T梁（中梁跨中）高2 500 mm，腹板厚200 mm，翼缘板厚200 mm，底板宽度为600 mm。详细尺寸见图１所示：

预制T梁环形生产线施工工艺原理如下：采用固定式液压侧模+移动式台座的方式进行T梁预制，T梁环形生产线借鉴工厂汽车流水化生产模式，核心为移动式台座+固定液压模板装配线，同时广泛运用研发的智能变温控制系统、钢筋整体绑扎胎架、预应力整体穿束机、BIM管理协同平台等新设备、新工艺，使T梁预制生产中以固有节拍移动，操作工人在固定区域进行专业化作业，大幅提升施工标准化水平与生产效率。

环形生产线工艺进行T梁预制，一套固定式侧模配备4个可移动式台座进行周转施工，其预制工序依次如下：胎架上进行钢筋绑扎及波纹管安装，整体吊装至移动底座，底座带钢筋纵向移入合模浇筑区进行浇筑，带模蒸汽养生，强度达到50%后，拆模纵移至蒸养房继续蒸养，强度和弹模满足要求后进行张拉，纵向移入喷淋养生区进行压浆和养生，同时移动台座返回胎架区进入下一循环，整个工艺以滑移台车为核心，通过液压系统驱动至不同分区，形成环线，故为“环形生产线”施工工艺，实现1条线1日1片梁板预制的高效产能。

2 移动台车关键技术

（1）可移动式钢台座设计

预制梁台座的核心和关键是可移动型钢台座的设计（如图2所示）。根据该标段的设计梁片数量，共设制了42个30 m台座，根据30 m T梁尺寸，移动式钢台座顶宽50 cm，长度为32 m，总高度为1.17 m，底模采用8 mm不锈钢面板。移动台座整体采用钢制材料，分行走系统、承重主梁、底模等三部分组成。底模由骨架及面板组成，分节组装，每节之间通过螺栓连接；承重主梁由双拼型钢构成，为方便运输，承重主梁一般分节制作，每节之间通过高强螺栓连接；驱动电机作为整个台车的动力来源，与其连接在一起的行走轮为主动轮，其余行走及承重轮为从动轮。

底模与承重梁采用焊接连接，它们之间可加垫钢板调整反拱；承重梁与行走轮采用螺栓连接，其间加垫防震橡胶板；驱动电机与主动轮之间采用螺栓连接。

移动台车由6个驱动轮、8个被动轮组成软启动移动系统，移动速度为3～5 m/min。

当移动台车驱动电机通电后，台车可在轨道上行走。行走设控制箱、遥控器，可实现手持遥控器控制台车的前进、后退、停止及其行走速度。因移动台车所具备的功能，当T梁在移动台车的底模上浇筑完成并具备一定强度后，台车可载T梁实现在各作业区的纵向移动，形成工序的分区、流水线作业。

为了防止预制梁上拱过大，根据设计图纸要求，若累计上拱值超过计算值10 mm，应采取控制措施，预制台座上设置向下的二次抛物线反拱。反拱值的设计原则如下：使梁体在二期恒载施加前上拱度不超过20 mm，桥梁施工完成后桥梁不出现下挠；施工设置反拱时，预应力管道也同时设置反拱；根据预制梁设计图纸中说明的不同存梁时间理论上的拱值，依据该标段预制梁施工组织计划，存梁期不超过30 d，结合二期恒载下挠数值和以往施工经验，30 m梁反拱值取10 mm。

（2）台座轨道设计

可移动式钢台座通过行走系统在钢轨上行走，该轨道采用P43钢轨，轨距为70 cm。整个轨道采用无缝钢轨，轨道顶面高程偏差应控制在±2 mm，保证台座移动过程中的平稳，制梁区至蒸养区轨道高程偏差值要求更小，以保证T梁拆模后由制梁区移动至蒸养区时可移动式钢台座的稳定性好、振幅小，避免梁体移动过程中受损。

移动式钢台座采用软启动装置，使台座在承载梁体的情况下启动速度平稳，避免启动过程中梁体因振动过大而造成损伤。

（3）台座基础设计与施工

30 m T梁移动钢台座基础采用20 cm厚的级配碎石+35 cm厚的C25钢筋混凝土形式，在胎架区、蒸养区、张拉区的宽度为1.4 m，浇筑区一般为1.671 m，而侧模液压系统基座位置处为3 m宽，每个区所有生产线的侧模液压系统基座横向连接形成整体，以达到抵抗液压千斤顶在拆模、合模时对基础的推力。

施工时测量放样出预制区范围及台座基础线，开挖台座基础清除虚土后再进行人工夯实。台座施工前应先铺设20 cm厚级配碎石压实，再绑扎钢筋浇筑基础混凝土。

3 移动台车设计验算

（1）技术参数

1）液压T梁底模部分与小车主梁焊接，小车与主梁栓接，小车支撑在小车轨道上。

2）T梁底模计算长度为31.10 m，小车主梁计算长度为32.00 m，宽度为0.5 m。

3）底模面板厚度为8 mm（sus201材质），背肋10#槽钢，大肋10#工字钢，连接边为12 mm×100 mm带钢，小车主梁为H182×300 mm×11 mm×15HM型H形钢。

4）底模自重由软件自动带入，系数1.5。

5）底模在浇筑状态时主要承受混凝土的浇筑重量和混凝土的冲击，非浇筑状态时主要承受混凝土自重，该计算只计算浇筑状态时底模的受力情况，经计算底模中间部分受混凝土压力为52 kN/m2，梁端部分受混凝土压力为77 kN/m2。

6）底模与小车主梁焊接部分全部采用刚性连接进行约束。

（2）设计参考规范

1）《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）。

2）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—2001）。

3）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ 81—2002）。

4）《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591—1994）。

5）《低合金钢焊条》（GB/T 5118—1995）。

（3）计算荷载

1）重力加速度取10 kg/s2。

2）构件模拟：杆件全部采用梁单元模拟，面板采用板单元模拟。

3）边界：底模与小车主梁连接部分均为刚接，小车主梁与小车铰接。

（4）计算模型

1）Ｔ梁底模受力模型见图3所示：

2）计算环境：MIDAS/Gen 2014。

3）采用梁单元及板单元。

4）主要技术参数：钢材自重由程序自动导入计算，钢材弹性模量Es=2.1×105 MPa，材料容许应力见表1所示：

（5）模拟工况

30 m液压Ｔ梁在浇筑状态的受力情况。

（6）计算结果

1）底模面板单元整体应力图（如图4所示）。

最大拉应力为6.25 MPa，满足规范和设计要求。

2）模板背肋及连接边框架和小车主梁应力：最大拉应力为27.44 MPa，最大压应力为29.16 MPa，均满足规范和设计要求。

3）底模总体最大变形为0.39 mm，满足要求。

4）移动台车最大竖向受力为155 kN。

所以，该移动台车在30 m液压T梁的浇筑状态下，底模的强度、刚度能够满足规范、设计和施工要求。

4 结论

根据环形生产线的工序特点，应保证每条生产线每天生产1片梁，则每个可移动式底座在浇筑区、蒸养区、张拉区的工序时间均不大于1 d，合计不大于3 d。经过试验、分析总结得出，一套移动底座完成一个循环需要58 h。

通过实践，可知1套固定模板配置4套可移动式底座可满足生产需求，依据总体计划8个月完成2 884片T梁预制至少需要12条生产线，考虑模板修整间歇时间，结合中边梁比例（10∶4），因此设置14条环形生产线。

可移动制梁台座的设计与应用，配合蒸养关键技术可有效缩短混凝土预制周期，实现台车的高效回转利用，形成一个闭环的流水线，实现了各区工人独立分区作业，利用质量、安全把控，且模板及龙门吊设备作业区集中、利用率高，节省了投入成本；相比传统工艺具有显著优势，可为后续可用场地狭小、工期紧张、工程量大等情况的高速公路建设提供一种全新的思路和生产理念。

参考文献

[1]王志斌，邱文利，刘宏波.高速公路智能梁厂及环形生产线建造关键技术研究[M].北京：人民交通出版社，2021.