徐友治 （安徽省交通建設(shè)股份有限公司，安徽 合肥 230041）

1 引言

近幾年鋼-混凝土材料的結(jié)合結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)在高速公路橋梁中，并得到廣泛利用。通過對(duì)鋼材和混凝土兩種材料的合理利用,混合梁的受力性能、跨越能力、經(jīng)濟(jì)性能等方面得到很大改善,在橋梁建設(shè)中得到越來越多的重視[1]。

現(xiàn)行在高速公路上鋼-混凝土結(jié)合橋的主要施工方法就是鋼結(jié)構(gòu)的集中加工、鋼結(jié)構(gòu)的吊裝焊接安裝、混凝土梁體施工。鋼結(jié)構(gòu)的安裝方法對(duì)于跨度小、重量輕、交通便利的，可采用焊接拼裝吊裝施工；對(duì)于大跨徑、重量大、施工難度大的可采用頂推或懸臂施工。

2 工程概況

濟(jì)南至祁門高速公路淮合段路基03標(biāo)段主體工程為淮河特大橋南岸引橋，橋梁總長為5190m。下部結(jié)構(gòu)為PHC管樁、現(xiàn)澆承臺(tái)、預(yù)制墩、現(xiàn)澆墩帽；上部結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土組合梁橋結(jié)構(gòu)。

鋼-混凝土梁組合結(jié)構(gòu)共計(jì)36聯(lián)，主縱梁劃分為A～E梁段，主要梁段長4.5m、5m、7.5m、11m。

梁高1.75m，頂板采用800mm×25mm，墩頂位置加厚為32mm；

腹板厚14mm～16mm，墩頂位置增大為20mm；

底板寬度1000mm，板厚采用25mm～32mm，跨中底板厚40mm，墩頂位置為44mm；

腹板橫向加勁肋采用180mm×12mm，縱向加勁肋采用160mm×12mm。

3 施工工法研究

為保證鋼-混凝土組合梁的加工質(zhì)量，鋼梁采用工廠分節(jié)段加工制造、預(yù)拼，鋼板梁要求5節(jié)一起拼裝，鋼梁預(yù)拼底面線形與設(shè)計(jì)線形一致，預(yù)拼后留一節(jié)與待制造段匹配。每跨鋼板梁組裝后由兩臺(tái)50t龍門吊四點(diǎn)抬吊至橋墩位處，由臨時(shí)支座支承，四跨成聯(lián)后，下梁至永久支座。

3.1 鋼梁工廠加工

3.1.1 橋單元件劃分

結(jié)構(gòu)形式如圖1、圖2，單元件劃分為面板單元件，底板單元件，內(nèi)、外、中腹板單元件，橫隔板單元件。

圖1 鋼梁單元?jiǎng)澐?/p>

圖2 分段制造圖

3.1.2 鋼梁梁段組裝與預(yù)拼裝原則

采用梁段總成與預(yù)拼裝一體化建造，其總成與預(yù)拼裝在同一胎架上完成。梁段預(yù)拼主要是檢查匹配相鄰梁段之間的端口及整體線型,避免工地裝焊時(shí)，梁段間出現(xiàn)較大間隙和較大錯(cuò)邊，使工地裝焊工作順利進(jìn)行。

3.1.3 關(guān)鍵工序、單元件、部件的焊接

①鋼梁底板單元件焊接

底板單元件的數(shù)量多，結(jié)構(gòu)形式單一，為了優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)和減少焊接變形，采用反變形胎架。焊接方法采用CO2氣體保護(hù)焊接，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和焊縫外觀的美觀。

②鋼梁節(jié)段廠內(nèi)總裝

面板、底板、腹板的對(duì)接焊縫均采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接；腹板單元件、橫隔板單元件與面板、底板間的角接焊縫均采用CO2氣體保護(hù)焊接。

③鋼梁節(jié)段工地焊接

鋼梁節(jié)段工地焊接完全處于露天作業(yè)，風(fēng)大、濕度大、工期緊、結(jié)構(gòu)尺寸大、精度要求高等特點(diǎn)，為了保證吊裝四個(gè)節(jié)段后，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成焊接，同時(shí)又要保證鋼梁的焊接質(zhì)量和線形、結(jié)構(gòu)精度的要求，在自動(dòng)焊焊接技術(shù)上，并采用CO2氣體保護(hù)焊，以縮短工地焊接施工周期、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工地焊接的焊接質(zhì)量。

④焊縫檢測(cè)

焊接質(zhì)量是鋼橋質(zhì)量的根本[2]，故必須對(duì)鋼梁焊接、焊縫進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。

所有焊縫在焊縫金屬冷卻后進(jìn)行外觀檢查，不能有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿弧坑及漏焊等缺陷。焊縫施焊48h，經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行無損檢驗(yàn)。

3.2 涂裝施工方案

①表面清理工藝要求

表面清理包括表面缺陷修補(bǔ)、打磨，鋼板表面鹽含量的檢測(cè)及可溶鹽的清除，表面油污的檢查及清除，粉塵記號(hào)、油漆、膠帶等表面附著物及雜物的清除。

②噴砂除銹技術(shù)要求

鋼梁噴砂順序一般應(yīng)自上而下，由一段向另一端推進(jìn)，以減少干擾[3]。在表面清理檢驗(yàn)合格且表面干燥后即可進(jìn)入噴砂作業(yè)工序，主要視表面粗化的均勻性來控制噴砂時(shí)間[4]。

③工地涂裝

焊縫后24h內(nèi)進(jìn)行涂裝，其底漆及中間漆干膜厚度按規(guī)定增加1.3倍進(jìn)行涂裝處理。箱內(nèi)焊縫涂裝前必須將箱內(nèi)雜物清理干凈后進(jìn)行。焊縫涂裝前應(yīng)注意與原有涂層的搭結(jié)。

3.3 安裝施工方案

3.3.1 鋼梁吊裝準(zhǔn)備工作

鋼箱梁運(yùn)輸?shù)焦さ?，測(cè)量人員根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)的標(biāo)高,仔細(xì)復(fù)核支點(diǎn)坐標(biāo)為調(diào)整鋼箱梁的標(biāo)高做準(zhǔn)備，安裝組對(duì)安裝場(chǎng)地、支架進(jìn)行安全檢查，復(fù)核千斤頂、支點(diǎn)木塊位置，施工人員指揮就位到最佳安裝位置。

3.3.2 鋼梁安裝

鋼箱梁總體安裝順序是從每個(gè)單跨的一個(gè)墩臺(tái)向另一個(gè)墩臺(tái)架設(shè)。

①安裝前，用水平儀、全站儀按照設(shè)計(jì)圖中所示豎向位置坐標(biāo)放線，對(duì)永久支座和各臨時(shí)支座的標(biāo)高、位置、鋼箱梁軸線，各孔跨徑進(jìn)行復(fù)測(cè)核實(shí)，在鋼箱梁上標(biāo)注明顯軸線位置及鋼箱梁安裝位置，其允許偏差符合要求后，方可安裝。

②依據(jù)各段鋼箱梁的重心位置和外廓尺寸選定合適的起吊位置，保證起吊平穩(wěn)，不變形。

③每節(jié)鋼箱梁正式安裝前先在地面先試吊。

④鋼箱梁安裝時(shí)，鋼箱梁起吊到臨時(shí)支架上空約3cm～5cm后，采用限位塊、臨時(shí)對(duì)拉葫蘆等工具對(duì)鋼箱梁進(jìn)行空間定位，再落梁在四個(gè)臨時(shí)支座上，此時(shí)再用限位塊和臨時(shí)對(duì)拉葫蘆，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行平面精確定位；如發(fā)現(xiàn)誤差，及時(shí)調(diào)整。

⑤鋼箱梁的臨時(shí)固定焊接

每一節(jié)鋼箱梁安裝就位后、整體焊接前都要進(jìn)行臨時(shí)固定焊接，其目的是保證鋼箱梁空間位置準(zhǔn)確和結(jié)構(gòu)安全。鋼箱梁臨時(shí)固定焊接包括與相鄰節(jié)段的臨時(shí)固定焊接和與支架的臨時(shí)固定焊接兩部分。臨時(shí)固定前后都要進(jìn)行測(cè)量控制線性、標(biāo)高，確保精確定位。

3.3.3 鋼箱梁安裝施工監(jiān)控措施

①鋼梁到達(dá)工地后，架設(shè)前，必須進(jìn)行噴鋁面的工地摩擦系數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)，當(dāng)噴涂試件摩擦系數(shù)f≥0.45時(shí)才準(zhǔn)予架設(shè)。

②為控制中間臨時(shí)墩在使用狀態(tài)，不致因下沉而影響鋼箱梁設(shè)置預(yù)拱度值，架設(shè)前應(yīng)對(duì)臨時(shí)墩進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為50t/點(diǎn)，并測(cè)出臨時(shí)墩基礎(chǔ)的回彈量，以此作為臨時(shí)墩頂面標(biāo)高設(shè)置的依據(jù)。

③鋼梁架設(shè)應(yīng)注意標(biāo)高及平面尺寸的控制。鋼梁架設(shè)過程中第一段主梁架設(shè)就位后，后續(xù)梁均以此梁為基準(zhǔn)進(jìn)行架設(shè)，定位應(yīng)嚴(yán)格控制其偏差。

④鋼梁預(yù)拱度控制

預(yù)拱度設(shè)置是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，關(guān)系到其使用壽命，鋼梁架設(shè)施工時(shí)，通過對(duì)臨時(shí)墩預(yù)壓或在臨時(shí)支點(diǎn)處起頂、預(yù)應(yīng)力張拉等措施來控制預(yù)拱度，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

⑤涂層質(zhì)量控制

涂層質(zhì)量的好壞，不僅影響鋼梁的外觀質(zhì)量，更重要的是影響鋼橋的防腐性能，主要控制其附著力是否符合要求、涂層刮傷處是否按油漆修補(bǔ)工藝嚴(yán)格執(zhí)行等，以確保涂層的防腐能力達(dá)到設(shè)計(jì)壽命要求。

3.4 混凝土梁與鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合施工控制

本項(xiàng)目混凝土梁采用C40PVA纖維混凝土預(yù)制，其中現(xiàn)澆部分采用C40微膨脹，以便充分與鋼梁結(jié)合。連續(xù)組合梁橋負(fù)彎矩區(qū)會(huì)出現(xiàn)混凝土橋面板受拉、鋼梁受壓的情況,設(shè)計(jì)時(shí)需解決負(fù)彎矩區(qū)彎剪相關(guān)、裂縫控制及內(nèi)力重分布等問題。因此,防止負(fù)彎矩區(qū)混凝土開裂或有效地控制負(fù)彎矩區(qū)混凝土裂縫寬度，成為影響連續(xù)組合梁橋設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題[5]。

3.4.1 采取合理有效的施工措施

采用合理的混凝土梁施工措施,如合理安排混凝土梁面板的澆注順序、采用預(yù)應(yīng)力橋面板等。采用預(yù)制橋面板是一種減小混凝土收縮徐變所引起的不利拉應(yīng)力的有效方法。

3.4.2 使用合理的材料添加劑

本項(xiàng)目使用的高強(qiáng)PVA纖維素添加劑，改變混凝土梁的受力和抗拉性能，從而增加與鋼結(jié)構(gòu)的連接，增加抗裂縫的能力和混凝土本身的強(qiáng)度。同時(shí)在局部現(xiàn)澆段使用微膨脹劑，增加混凝土梁與鋼梁的有效結(jié)合，有效增加了預(yù)應(yīng)力的效果。

3.4.3 采用預(yù)應(yīng)力方法，減少收縮徐變和裂縫的產(chǎn)生

采用預(yù)應(yīng)力方法可以減少甚至防止混凝土在使用荷載下的開裂,使負(fù)彎矩區(qū)的混凝土橋面板與鋼梁，仍然形成組合截面共同工作,以達(dá)到節(jié)省材料、增加結(jié)構(gòu)剛度的目的,并防止鋼梁的銹蝕。在連續(xù)組合梁橋負(fù)彎矩區(qū)引入預(yù)應(yīng)力的方法有：

①通過張拉鋼絲束在混凝土橋面板內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力；

②通過調(diào)整支座相對(duì)的高度，形成預(yù)應(yīng)力；

③鋼構(gòu)橋?qū)⒍铡汗探Y(jié)后，在豎向荷載作用下，主梁端部將產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而可減小跨中正彎矩，梁跨中截面相比其他梁式橋型可相應(yīng)減小[6]；

④通過預(yù)加荷載形成預(yù)應(yīng)力；

⑤為提高負(fù)彎矩區(qū)組合梁的剛度和承載力，可在負(fù)彎矩區(qū)底板上方澆筑混凝土，最后施工混凝土橋面板[7]。

4 結(jié)論與建議

通過對(duì)鋼—混凝土結(jié)合梁在高速公路中的實(shí)際應(yīng)用、技術(shù)研究和施工操作實(shí)踐，我們可以得出一些初步結(jié)論和建議。

①鋼—混凝土結(jié)合梁在現(xiàn)行高速公路的重要性和必要性。

②鋼梁結(jié)構(gòu)的焊接和安裝是鋼—混凝土結(jié)合橋梁的主要階段。

③混凝土梁與鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合、混凝土梁裂縫的處理是鋼—混凝土結(jié)合橋梁的耐久性、使用性能的保證。