郭瑞軍

（山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

陽(yáng)西高速H匝道橋第五聯(lián)上跨正在運(yùn)營(yíng)中的太舊高速公路，受施工條件限制，工期、地形、環(huán)境、交通運(yùn)營(yíng)安全要求等特點(diǎn)，采用鋼—混凝土結(jié)合梁吊裝施工，通過(guò)本工法的應(yīng)用，有效地解決上跨運(yùn)營(yíng)高速公路帶來(lái)的影響，施工速度快，工期短，保證了工程質(zhì)量和安全。下面介紹鋼—混凝土結(jié)合梁施工工法。

1 工藝原理

鋼—混凝土結(jié)合梁的鋼梁和箱間橫梁都是在工廠(chǎng)加工成節(jié)段，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行橋位安裝，現(xiàn)場(chǎng)施工包括鋼梁的梁段吊裝，箱間橫梁的吊裝?，F(xiàn)場(chǎng)安裝采用在梁段接口處搭設(shè)臨時(shí)支架的安裝方式，吊裝作業(yè)順橋向從鋼橋一端向另一端進(jìn)行，橫橋向從一側(cè)向另一側(cè)依次進(jìn)行四幅的吊裝，并同時(shí)吊裝對(duì)應(yīng)的箱間橫梁，吊車(chē)采用1臺(tái)500 t吊車(chē)，鋼箱梁吊裝、連接完成后，每聯(lián)3跨鋼箱梁橋面板同步施工，同時(shí)一次性現(xiàn)澆混凝土成型。

2 鋼混結(jié)合箱梁施工工法及操作要點(diǎn)

2.1 鋼箱梁安裝前準(zhǔn)備

a）確定吊車(chē)的停放位置，以及運(yùn)輸鋼梁的車(chē)輛停放位置；根據(jù)吊車(chē)支立位置的實(shí)際情況提前對(duì)吊車(chē)支撐點(diǎn)進(jìn)行平整、碾壓密實(shí)，確保吊車(chē)支立點(diǎn)密實(shí)。

b）汽車(chē)吊正式起吊前張臂到最小半徑、回轉(zhuǎn)一周用配重壓支腿提前確認(rèn)地基處理是否滿(mǎn)足要求。

c）對(duì)所有參加施工人員在前期教育、培訓(xùn)考試合格的基礎(chǔ)上，每次施工前都要進(jìn)行一次工前教育，提高施工人員安全意識(shí)[1]。

d）鋼箱梁安裝施工前，備足應(yīng)急救援物資，協(xié)調(diào)好機(jī)具設(shè)備，聯(lián)系好物資供應(yīng)單位，縮短供應(yīng)時(shí)間。

e）清除墩柱頂部的雜物，并在臨時(shí)承重支架上標(biāo)設(shè)控制軸線(xiàn)、鋼箱梁擺放的邊線(xiàn)及支座中心線(xiàn)，復(fù)測(cè)砂箱頂部的標(biāo)高，使之高出梁底標(biāo)高30 mm。

2.1.1 臨時(shí)墩的地基處理

在鋼箱梁接口位置臨時(shí)墩，臨時(shí)墩基礎(chǔ)，換填壓實(shí)后擬采用10 m×4 m×0.5 m的整體筏板混凝土（C30）基礎(chǔ)平臺(tái)。

2.1.2 臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)形式

臨時(shí)支架基礎(chǔ)下鋪設(shè)C30混凝土，每個(gè)臨時(shí)墩上設(shè)4根φ426壁厚為8 mm的鋼管支架。

在頂部設(shè)直徑為 φ250，高 300 mm壁厚10 mm鋼管柱砂箱，砂箱內(nèi)設(shè)直徑為220 mm，高310 mm，壁厚10 mm活塞。砂箱及活塞下均設(shè)開(kāi)口，并設(shè)直徑50 mm×壁厚3 mm漏砂圓管，以調(diào)節(jié)墩頂高度，如圖1、圖2。

圖1 臨時(shí)支架構(gòu)造圖

圖2 沙箱設(shè)計(jì)

2.1.3 臨時(shí)支架承載計(jì)算

a）鋼管臨時(shí)墩受力分析，當(dāng)?shù)趿憾蜛時(shí)，我們近似認(rèn)為，梁段每延米重量近似相當(dāng)，為均布載荷，受力情況如圖3。

圖3 吊梁段A時(shí)載荷圖

本梁段近似看為簡(jiǎn)支梁（不考慮支架與基礎(chǔ)沉降）則受力情況：

F混凝土墩+F鋼管臨時(shí)墩=G梁段A，

彎矩：M混凝土墩=M鋼管臨時(shí)墩=0，梁段可近似認(rèn)為兩端受力相等，則：

F混凝土墩=F鋼管臨時(shí)墩=G梁段A/2.

b）吊第二段時(shí)，梁段A、梁段B未焊接成型時(shí)其受力情況如圖4。

圖4 梁段A、梁段B未焊接成型時(shí)載荷圖

梁段基本相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁，不考慮支架與基礎(chǔ)沉降，則受力為：

F鋼管臨時(shí)墩=G梁段B/2.

c）當(dāng)梁段A與梁段B連接成型時(shí)，近似認(rèn)為是一段連續(xù)的簡(jiǎn)支梁則受力情況如圖5。

圖5 梁段A與梁段B連接成型時(shí)載荷圖

F混凝土墩+F鋼管臨時(shí)墩+F鋼管臨時(shí)墩=G梁段A+G梁段B，

彎矩：M混凝土墩=M鋼管臨時(shí)墩=0，

所以左側(cè)混凝土墩受力情況為：F混凝土墩=G梁段A/2，

A、B梁整體受力情況為：F鋼管臨時(shí)墩=G梁段A/2+G梁段B/2，

右側(cè)鋼管臨時(shí)支架受力情況為：F鋼管臨時(shí)墩=G梁段B/2.

選擇承重最大的C—B接口處臨時(shí)支架計(jì)算支架穩(wěn)定性，C—B段接口臨時(shí)支架支撐重量為46 t，支架高度為11.5 m；支架自重按8 t計(jì)算，施工載荷按4 kN/m2計(jì)算，P=4×5×15.9=318 kN，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，為簡(jiǎn)化力的傳遞和計(jì)算過(guò)程，計(jì)算臨時(shí)支架受力時(shí)，按承受荷載平均分配4根鋼管計(jì)算，但考慮到分配到單根鋼管荷載的不均勻性，所以單根管承受荷載乘以1.3的系數(shù)，故單根管的豎向最大載荷為：

選用φ300×8的鋼管作為支架，鋼管的材質(zhì)為Q235B，故[σ]＝170 MPa ，

計(jì)算得鋼管截面積：A＝73.388cm2＝0.0073388m2，

查表得鋼管的回轉(zhuǎn)半徑：i=10.327cm＝103.27mm，

C段鋼梁處支架鋼管長(zhǎng)度：L0=11.5m＝11500mm，

故長(zhǎng)細(xì)比：λ=L0/i=11 500/103.27=111.36.

根據(jù)按已算出長(zhǎng)細(xì)比數(shù)值，查表得出b類(lèi)截面穩(wěn)定性系數(shù)：φ=0.481，

受壓鋼管柱的穩(wěn)定性強(qiáng)度：

故系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.2 鋼箱梁吊裝方案

2.2.1 鋼箱梁吊裝流程圖

H匝道鋼箱梁是雙幅開(kāi)口T梁組成，每幅T梁分為5個(gè)吊裝段，一個(gè)匝道共10個(gè)吊裝段。吊裝流程如圖6。

從主墩柱開(kāi)始依次進(jìn)行吊裝1號(hào)-A1（內(nèi)?。?、B1（內(nèi)弧）、A2（外弧）、B2（外?。? 號(hào) -C1（內(nèi)?。?，C2（外弧）；3 號(hào) -B1（內(nèi)?。?、A1（內(nèi)?。2（外?。2（外?。?。

H匝道C段吊裝時(shí)轉(zhuǎn)臂就位時(shí)太舊高速道路雙向封閉，梁車(chē)、吊車(chē)均停在高速公路外側(cè)進(jìn)行吊裝作業(yè)，梁車(chē)、吊車(chē)站位不占用高速。

2.2.2 吊裝技術(shù)保證

H匝道C制作段為30 m長(zhǎng)梁段，自重也最重，且跨路吊裝采用吊車(chē)一次站位，吊裝回轉(zhuǎn)半徑最大，C段跨太舊高速，吊裝時(shí)，吊車(chē)停在高速公路太原至石家莊外側(cè)進(jìn)行吊裝。

安裝時(shí)選用一輛500 t汽車(chē)吊,根據(jù)500 t汽車(chē)吊性能得知，汽車(chē)吊吊車(chē)臂伸長(zhǎng)量為47.3 m時(shí)吊重為50 t。鋼箱梁最重段是46 t，采用一臺(tái)吊車(chē)吊裝。50 t大于46 t，能夠成功吊起。

圖6 吊裝流程圖

500型吊車(chē)主臂額定技術(shù)性能參數(shù)：支腿開(kāi)距=10×9 m，旋轉(zhuǎn)角度 360°，標(biāo)準(zhǔn)配重 =135 t，500 t汽車(chē)吊結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖7。

2.2.3 鋼箱梁施工概述（以C節(jié)段的吊裝為例）

采用一臺(tái)500 t吊車(chē)一次進(jìn)行吊裝，C節(jié)段吊裝施工是跨太舊高速吊裝，需全幅臨時(shí)斷路吊裝。一段鋼梁，從吊車(chē)起吊到鋼梁就位大約需40 min時(shí)間。在吊裝C段時(shí)，施工人員、吊車(chē)、梁車(chē)全部就位，鋼梁掛鉤等一切起吊前的所有準(zhǔn)備工作就緒，等待斷路通知，斷路就緒，吊車(chē)開(kāi)始起吊，直到鋼梁就位，道路可恢復(fù)通車(chē)，進(jìn)行下一段的吊裝前準(zhǔn)備工作，再次斷路吊裝。

圖7 500 t汽車(chē)吊結(jié)構(gòu)尺寸圖

此時(shí)吊車(chē)回轉(zhuǎn)半徑為18 m，吊臂長(zhǎng)度39.5 m，C1段重44.5 t，C2段重46 t。500 t吊車(chē)回轉(zhuǎn)半徑18 m，吊臂長(zhǎng)47.3 m，可吊重量50 t，滿(mǎn)足吊裝要求。

吊裝時(shí)間4 h，其中1.5 h雙向全封閉，吊裝C1梁段是封閉45 min，在準(zhǔn)備吊第二片梁時(shí)，中間高速可短暫放行，吊裝C2梁再封閉45 min。

吊裝完成開(kāi)口T梁再分別進(jìn)行相間橫梁的吊裝，其中在太舊高速路上方為7個(gè)相間橫梁，吊裝跨太舊高速上方相間橫梁時(shí)需焊接相間橫梁及鋼模板。

2.2.4 防護(hù)設(shè)置

本工程為跨太舊高速匝道橋，太舊高速車(chē)流量大，橋面施工時(shí)有可能墜落施工時(shí)所需構(gòu)件，存在安全隱患，為消除安全隱患，在跨太舊高速梁段設(shè)置防墜落網(wǎng)。

所需材料：角鋼∠50×5；防護(hù)網(wǎng)的材質(zhì)：聚乙烯密目網(wǎng)，8號(hào)鐵絲、鋼絞線(xiàn)。

防護(hù)網(wǎng)布置：角鋼高為1.2 m，角鋼間距2 m，角鋼下部與梁面剪力釘焊接，角鋼上部開(kāi)小孔，穿鋼絞線(xiàn)與防護(hù)網(wǎng)固定，下部防護(hù)網(wǎng)用鐵絲與剪力釘固定。鋼箱梁上部防墜網(wǎng)設(shè)置完成后，兩鋼箱梁之間設(shè)置防墜網(wǎng)，用鐵絲與鋼箱梁頂部剪力釘固定。

2.2.5 現(xiàn)澆橋面混凝土施工

鋼箱梁吊裝完成后，相應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)安裝完畢，就可在橋面現(xiàn)澆混凝土施工。在施工順序上，計(jì)劃在鋼箱梁吊裝、連接完成后，每聯(lián)3跨鋼箱梁橋面板同步施工，同時(shí)一次性澆筑混凝土[2]，在保證安全、質(zhì)量的前提下?tīng)?zhēng)取最快的工期。澆筑及養(yǎng)生過(guò)程中嚴(yán)格進(jìn)行控制，要求做好橋面排水，不得將水漫流至太舊高速公路，造成交通事故。

2.2.6 臨時(shí)支架的拆除方案

鋼梁架設(shè)及橋面系完工后，將臨時(shí)支架上砂箱的堵絲同時(shí)打開(kāi)，砂箱內(nèi)細(xì)沙流出，砂箱泄力，拆除支架頂部砂箱。拆除支架頂部砂箱后，將鋼絲繩掛在支架側(cè)翻另一側(cè)的2/3高度處起勾，使支架緩緩放倒，再拆除支架連接件。

3 總結(jié)

鋼—混凝土結(jié)合梁鋼梁采用工廠(chǎng)加工，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)吊裝，橋面板采用搭設(shè)臨時(shí)支架法施工，橋面板同步施工，一次性現(xiàn)澆混凝土成型。本工法施工不受地形及環(huán)境條件影響，能適用于各種地形復(fù)雜的環(huán)境及上跨正在運(yùn)營(yíng)的公路進(jìn)行施工；結(jié)合梁鋼梁由工廠(chǎng)加工，搭設(shè)臨時(shí)支架現(xiàn)場(chǎng)安裝同時(shí)進(jìn)行，安裝制作較為容易，提高了施工速度，使工期縮短；主梁截面由預(yù)制開(kāi)口鋼箱梁和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板通過(guò)抗剪連接器組成，安全性高，穩(wěn)定性好，保證了工程質(zhì)量。