彭清江

(巴中市政府投資項(xiàng)目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳灣大橋鋼-混凝土組合連續(xù)梁施工關(guān)鍵技術(shù)淺析

彭清江

(巴中市政府投資項(xiàng)目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳灣大橋主橋?yàn)?5 m+90 m+55 m鋼-混凝土組合連續(xù)梁，屬國內(nèi)同類橋型跨度較大者，文章著重介紹了鋼-混凝土組合連續(xù)梁關(guān)鍵施工工序及施工技術(shù)特點(diǎn)，對同類橋梁的施工具有參考意義。

鋼-混凝土; 組合連續(xù)梁; 施工技術(shù)

1 工程概況

項(xiàng)目位于四川省巴中市，擬建麻柳灣大橋跨越巴河，北起狀元橋街(司法局段)與江北大道平交，南接南泉寺北街與草壩街平交，與兩岸濱江路均采用立體交叉形式(圖1)。

全橋上部結(jié)構(gòu)采用(2×20 m+22 m+18 m)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+(55 m+90 m+55 m)變截面鋼混組合連續(xù)梁+3×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；下部結(jié)構(gòu)主橋采用拱門形墩接承臺樁基礎(chǔ)，引橋采用柱式墩樁基礎(chǔ)，橋臺為樁板式橋臺，承臺樁基礎(chǔ)。橋型布置見圖2。

主橋采用(55+90+55)m三跨變截面鋼-混凝土組合

連續(xù)梁，主橋總寬度28 m，箱梁跨中高度(含橋面板高)為2.9 m，主墩頂高度為4.9 m，梁高按二次拋物線變化。主橋斷面如圖3所示。

圖1 麻柳灣大橋主橋

圖2 橋型布置(單位：cm)

圖3 主橋斷面(單位：cm)

橋面板采用C50無收縮混凝土，頂板寬28 m，厚度為18～40 cm，懸臂長2.5 m，采用在鋼梁上分節(jié)段現(xiàn)澆施工。鋼梁采用低合金鋼Q345C 級，截面形式為三箱單室變高度U 形斷面，鋼梁底板設(shè)置Π、Ι形加勁肋，箱內(nèi)、箱間設(shè)鋼隔板，將三個(gè)單箱連成整體結(jié)構(gòu)。焊釘群預(yù)留孔尺寸為430 mm×500 mm，在鋼梁長度方向上間距1m，每個(gè)剪力釘群采用24根焊釘。

2 主橋施工工序

考慮主橋結(jié)構(gòu)荷載作用特點(diǎn)，結(jié)合橋梁跨越巴河的施工條件，主橋采用形成組合截面以后一次落架的施工方案，主橋施工工序主要分以下幾步進(jìn)行：

(1)準(zhǔn)備工作，基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工，臨時(shí)支墩的施工、吊裝軌道的鋪設(shè)、搭設(shè)支架。

(2)在橋梁加工廠內(nèi)按要求制造鋼梁并運(yùn)輸至工地現(xiàn)場。

(3)用龍門吊架設(shè)鋼梁，并安裝支座。

(4)待鋼梁線型、標(biāo)高等調(diào)整到理論值后，焊接鋼梁節(jié)段、并連接箱間連接。

(5)架設(shè)組拼后的鋼梁，即可作為橋面板施工的承重平臺。在預(yù)留孔以外的鋼梁上翼緣設(shè)置橡膠墊。分段澆筑橋面板混凝土，在剪力釘處預(yù)留孔洞，混凝土達(dá)到100 %設(shè)計(jì)強(qiáng)度后(且混凝土齡期大于15 d)，張拉鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)水泥漿達(dá)到90 %設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，澆筑下一段橋面板混凝土。

(6)用無收縮砂漿填充剪力釘群的預(yù)留孔，使橋面板與鋼梁共同受力。

(7)預(yù)留孔填充完畢20 d后，對稱均勻拆除施工支架。

3 鋼箱梁施工技術(shù)

3.1 支架系統(tǒng)

鋼箱梁節(jié)段安裝采用在支架平臺上安裝龍門吊吊裝施工的方法。支架系統(tǒng)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土承臺基礎(chǔ)，龍門吊行走軌道下采用直徑140 cm混凝土圓柱，鋼梁支撐采用Φ820×10 mm鋼管。支架平臺采用貝雷梁及工字鋼形成。吊裝設(shè)備為兩臺跨徑32 m，60 t龍門吊。

支架系統(tǒng)施工工序：基礎(chǔ)施工→臨時(shí)支墩施工→工字鋼橫梁安裝→橫向連接系施工→貝雷梁拼裝→龍門吊軌道安裝→梁底Φ426鋼管支撐→龍門吊安裝

吊裝系統(tǒng)施工完成后，模擬實(shí)際吊裝方式按最大吊重的1.2倍系數(shù)進(jìn)行吊裝測試，按50 %、80 %、100 %、120 %逐步加載進(jìn)行吊裝測試，通過驗(yàn)收合格后投入使用(圖4)。

圖4 支架吊裝系統(tǒng)現(xiàn)場照片

3.2 鋼箱梁制作

鋼箱梁制作工藝流程：材料檢驗(yàn)→材料拼接→放樣→號料→切割下料→矯正→邊緣加工→組對→焊接→涂裝、編號→構(gòu)件驗(yàn)收

3.2.1 單元件制作

①頂、底板制作：下料→矯正→組裝U肋→焊接→修整

②橫隔板制作：下料→矯正→加工→I形肋組焊修整→組焊入孔周圍→修整

③腹板制作：下料→加工→切割主板周邊及大孔→修整→組焊豎肋、水平肋→組焊圍板→修整

3.2.2 梁段制作

為減少占用總拼裝胎架時(shí)間，縮短總裝周期，在頂(底)板參與梁段組裝前，先在專用胎架上將二(或三)塊頂(底)板拼焊成一個(gè)吊裝板塊，組裝時(shí)使用預(yù)留焊接收縮量的樣板控制焊縫兩側(cè)相鄰U形肋的中心距，為減少焊接變形和火焰修整量，保證板塊平面度，在焊接前預(yù)置反變形(圖5)。

組裝工序：組焊底板→組焊橫、縱隔板→修整→外腹板→組焊頂板→組焊附件→修整

圖5 鋼箱梁制作

3.3 鋼箱梁焊接和焊接檢驗(yàn)

焊接材料及輔材應(yīng)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并與Q345C鋼相適應(yīng)，焊材生產(chǎn)廠家及焊材牌號通過焊接工藝評定試驗(yàn)選定。所有焊接均應(yīng)按照批準(zhǔn)的焊接工藝評定試驗(yàn)要求進(jìn)行。

3.3.1 鋼梁各主要焊縫的熔透要求

(1)全熔透角焊縫：腹板與頂、底板的焊縫；支座橫隔板與頂、底、腹板的焊縫；支座支承加勁肋與橫隔板擴(kuò)底板的焊縫；頂板I型縱肋與頂板的開坡口焊縫。

(2)部分熔透角焊縫：普通隔板與項(xiàng)、底、腹板的焊縫；橫隔板上的加勁與橫隔板的焊縫；腹板上豎向及水平加勁肋與腹板的焊縫；頂板U形加勁肋與頂板的單邊坡口焊縫；底板I型筋板與底板的焊縫。

3.3.2 焊接檢驗(yàn)

(1)外觀檢驗(yàn)。所有焊縫必須進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋、未熔透、夾渣、未填滿弧坑。焊縫表面上不得殘留焊渣、焊接飛濺物等，如有應(yīng)清除干凈。

(2)超聲波探傷。全部焊縫均應(yīng)作超聲波探傷，并抽取全部焊縫長度的10%～15%進(jìn)行X射線檢查，對X射線檢查的焊縫要求達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)，對超聲波探傷的角焊縫要求達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。無損檢驗(yàn)的最終檢驗(yàn)應(yīng)在焊接24 h后進(jìn)行；鋼板厚度≥40 mm以上焊接體的無損檢驗(yàn)應(yīng)在焊接48 h后進(jìn)行。

3.4 鋼箱梁涂裝

鋼梁的防腐設(shè)計(jì)采用長效防腐涂裝方案，具體要求見表1。每一部位的除銹工作結(jié)束后，需按規(guī)定要求檢查驗(yàn)收。每種涂層結(jié)束后，在涂下一種涂層前，需對表面質(zhì)量和膜厚檢查驗(yàn)收，各層涂層附著力檢驗(yàn)采用劃格法檢查。

表1 鋼箱梁涂裝方案

3.5 鋼箱梁運(yùn)輸與堆放

鋼梁的裝卸、運(yùn)輸必須在涂漆干燥后進(jìn)行。鋼梁發(fā)運(yùn)時(shí)應(yīng)采取可靠措施，防止產(chǎn)生運(yùn)輸途中的變形，主要采用拖車運(yùn)輸，輔用大平板車，廠內(nèi)上車采用行車，輔以32 t龍門吊車。單片運(yùn)輸時(shí)應(yīng)采取防止傾倒措施，保證運(yùn)輸過程中鋼箱梁的穩(wěn)定。

鋼梁在裝卸、運(yùn)輸、堆放過程中應(yīng)保持完好，防止損壞和變形，并按安裝順序分類存放，擱置于墊木上。

3.6 鋼箱梁安裝

3.6.1 吊裝順序及方法

從兩個(gè)主墩位置向兩端對稱吊裝箱梁，先合龍邊跨再合攏中跨。鋼箱節(jié)段運(yùn)輸?shù)轿缓?，使用龍門吊將鋼箱放置到橋墩永久支點(diǎn)和臨時(shí)支墩上，在吊裝過程中，應(yīng)由專人指揮，并用測量儀器同步進(jìn)行校核。

3.6.2 線型控制

鋼箱梁的線型控制首先應(yīng)在工廠內(nèi)進(jìn)行，吊裝前，在橋墩永久支點(diǎn)和臨時(shí)支墩上設(shè)置控制點(diǎn)和線，并在鋼箱梁上相應(yīng)位置設(shè)置控制點(diǎn)和線，鋼梁安裝時(shí)，中線和縱向距離通過預(yù)先在支墩上設(shè)的控制點(diǎn)和線與鋼梁上設(shè)置的點(diǎn)和線相對應(yīng)來控制，同時(shí)用測量儀器同步進(jìn)行監(jiān)控，鋼箱梁的標(biāo)高則通過橋墩和臨時(shí)支墩上安置的千斤頂來調(diào)節(jié)控制，中線、縱向距離和梁的標(biāo)高調(diào)整好后，在接頭處用碼板將各小段連接牢固，然后進(jìn)行每段箱體接頭處的焊接，以保證鋼箱梁線型的流暢。

3.6.3 鋼箱梁現(xiàn)場焊接

鋼箱梁的現(xiàn)場焊接主要為吊裝后對接口焊接，現(xiàn)場焊縫完成后需進(jìn)行無損檢查及現(xiàn)場焊接工藝評定，最后進(jìn)行鋼箱梁現(xiàn)場補(bǔ)涂，除了拼裝后的涂裝外還有吊裝后對接口涂裝、涂層破壞后補(bǔ)涂，現(xiàn)場涂裝必須按與工廠同樣的工藝進(jìn)行(圖6、圖7)。

圖6 焊縫作業(yè)工藝流程

圖7 鋼箱梁定位安裝

4 橋面板施工技術(shù)

鋼-混凝土組合連續(xù)梁，在正彎矩作用下有效寬度范圍內(nèi)混凝土橋面板作為組合梁的翼板處于受壓狀態(tài)，而在負(fù)彎矩作用下混凝土橋面板則處于受拉狀態(tài)，因混凝土抗拉強(qiáng)度低，混凝土?xí)虺惺苓^大的拉應(yīng)力而開裂，使結(jié)構(gòu)耐久性受到影響。因此鋼-混凝土組合連續(xù)梁在中間支座處混凝土橋面板應(yīng)力控制是關(guān)鍵，而采取如何的施工方式形成組合截面是對混凝土橋面板應(yīng)力控制的關(guān)鍵。

組合截面形成的方式常用的有以下幾種：加載配重法、支座頂升法、負(fù)彎矩區(qū)配置縱向預(yù)應(yīng)力筋等方式，因本橋主跨較大，僅采用加載配重法或支座頂升法很難控制負(fù)彎矩區(qū)混凝土拉應(yīng)力，因此混凝土橋面板澆筑時(shí)利用已合龍鋼梁作為支撐采用吊模的方式分段澆筑，預(yù)留焊釘群孔洞，橋面板與鋼梁形成組合截面前施加橋面板縱向預(yù)應(yīng)力，鋼梁與橋面板間加墊橡膠墊片(圖8)。

圖8 橋面板施工

5 施工技術(shù)特點(diǎn)

本項(xiàng)目主橋?yàn)?5 m+90 m+55 m鋼-混凝土組合連續(xù)梁，屬國內(nèi)同類橋型跨度較大情況，主要施工技術(shù)特點(diǎn)：

(1)三箱單室變高度U 形斷面大跨連續(xù)鋼梁的制作施工成套工藝流程及相關(guān)的檢驗(yàn)評定技術(shù)對同類結(jié)構(gòu)橋梁施工有著重要的參考意義。

(2)混凝土橋面板澆筑時(shí)利用已合龍鋼梁作為支撐采用吊模的方式分段澆筑，省去了預(yù)制橋面板運(yùn)輸安裝過程，施工方案經(jīng)濟(jì)便捷。

(3)采用后澆剪力釘群預(yù)留孔洞的施工方式，使預(yù)應(yīng)力完全由橋面板混凝土承擔(dān)，鋼梁不會因預(yù)應(yīng)力的施加而產(chǎn)生附加應(yīng)力，減少了預(yù)應(yīng)力鋼筋的用量。

(4)橋面板采用分段澆筑并后澆剪力釘群預(yù)留孔洞的施工方式，如同預(yù)制塊件一樣釋放了早期混凝土收縮徐變的強(qiáng)烈影響，大幅度降低了收縮徐變對混凝土應(yīng)力水平影響。

6 結(jié)束語

對于鋼-混凝土組合連續(xù)梁，特別是跨度較大時(shí)，橋面板采用分段澆筑并后澆剪力釘群預(yù)留孔洞的施工方式，能有效地對混凝土橋面板施加預(yù)應(yīng)力，且鋼梁不會因預(yù)應(yīng)力的施加而產(chǎn)生附加應(yīng)力，很好地發(fā)揮材料各自的性能，節(jié)約材料，提高工程質(zhì)量。鋼梁制作成套施工工藝流程及相關(guān)的檢驗(yàn)評定技術(shù)對同類橋梁結(jié)構(gòu)施工有著重要的參考意義。

[1] 聶建國.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 劉玉擎.組合橋梁結(jié)構(gòu)[M].北京：人民交通出版社，2005.

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[定稿日期]2015-07-06