閆有寬

（中鐵二十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 402772 ）

1 工程概況

團(tuán)壩樞紐K21+495.037 渝遂高速跨線橋，為雙幅主線橋，單幅橋?qū)?2.5m，懸臂長(zhǎng)1.5m，橫斷面為雙箱單室結(jié)構(gòu)，寬3.15m。結(jié)構(gòu)采用雙箱單室槽型鋼混組合梁，經(jīng)橫聯(lián)后構(gòu)成完整的整體，單箱室內(nèi)設(shè)橫隔板。橋面板與鋼主梁翼緣連接，構(gòu)成鋼-混凝土組合梁。橋梁的其它方面，橋面板厚0.25m～0.35m，組合梁高2.5m。

2 鋼-混凝土組合梁的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析229

鋼-混凝土組合梁集鋼材、混凝土于一體，可以充分發(fā)揮出兩類材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，綜合應(yīng)用效果較佳。在國(guó)內(nèi)近幾年的建設(shè)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，鋼-混凝土組合梁主要在城市立交橋梁及建筑結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，并且正朝著大跨方向發(fā)展。同時(shí)，鋼-混凝土組合梁在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)踐也可表明，它兼具鋼結(jié)構(gòu)和混凝土雙重結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，也符合我國(guó)基本建設(shè)的國(guó)情，更是未來(lái)結(jié)構(gòu)體系的主要發(fā)展方向之一。較之于傳統(tǒng)的鋼箱梁結(jié)構(gòu)，鋼-混凝土組合梁可以減輕結(jié)構(gòu)自重和減小地震作用，同時(shí)也能減小截面尺寸，增加有效使用空間，并節(jié)省支模工序和模板，縮短施工周期，增加梁的延性等。其具體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾方面：

1 節(jié)約鋼材。以某車間為例，原設(shè)計(jì)方案中平臺(tái)采用的是鋼梁上澆灌混凝土板的方式，后將其更改為鋼-混凝土組合梁，此舉可在不影響整體質(zhì)量的前提下減少鋼材用量，減幅約17%～25%，施工量減少、材料成本降低[1]。

2 降低梁高。梁的高度隨之下降，降低了作業(yè)難度，在梁高受限的施工場(chǎng)景中具有可行性。

3 加大梁的剛度。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中，鋼梁截面剛度不足的情況屢見(jiàn)不鮮，而在應(yīng)用鋼-混凝土組合梁后，可以發(fā)揮出鋼梁與混凝土板的雙重優(yōu)勢(shì)，切實(shí)提高梁的剛度。

4 安全可靠。通過(guò)鋼-混凝土組合梁的應(yīng)用，有助于提高梁的承載力，增強(qiáng)其抗震性能，局部受壓穩(wěn)定性較佳，耐久性更好，可以有效抵御外部的影響。

3 鋼-混凝土組合梁施工關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 計(jì)算原理

在采用鋼-混凝土組合梁之前，為了更好地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需先掌握計(jì)算原理，以此對(duì)該結(jié)構(gòu)的彈性進(jìn)行分析，為后續(xù)的施工提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。具體可采用以下假定原理來(lái)展開(kāi)計(jì)算：首先設(shè)定鋼材與混凝土均為理想的彈性體；其次確定鋼筋混凝土翼緣板與鋼梁之間有可靠的連接交互作用，且相對(duì)滑移范圍值處于小值狀態(tài)，也可以忽略不計(jì)；之后設(shè)定平截面假定依然成立，并不考慮混凝土翼緣板中的鋼筋問(wèn)題。需要注意的是，該假設(shè)只在正彎矩承載力計(jì)算時(shí)成立，負(fù)彎矩承載力計(jì)算式需考慮鋼筋作用。

正式開(kāi)始鋼-混凝土組合梁彈性分析時(shí)，可采用換算截面法進(jìn)行計(jì)算，并按以下順序進(jìn)行：先進(jìn)行未截面前的計(jì)算，再進(jìn)行截面之后的計(jì)算。其中換算截面法的基本原理為混凝土翼緣板按照總力不變及應(yīng)變相同條件，截面面積可按彈性模量+應(yīng)力的總和，與鋼梁截面后的結(jié)構(gòu)值進(jìn)行等價(jià)換算。為了混凝土截面重心高度換算前后保持不變，換算時(shí)混凝土翼緣板厚度不變，僅將翼緣板有效翼緣寬度除以彈性模量，得出鋼材彈性模量與混凝土彈性模量的比值，最后求得等價(jià)的鋼梁截面后，按照材料力學(xué)的方法計(jì)算截面的抗彎承載力。也可先設(shè)截面后的慣性為x,截面心軸距離為y，以此計(jì)算鋼梁底部的截面值，組合梁總高為換算作用在截面上的彎矩，組合梁的撓度以截面后的剛度為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，再由結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算梁的撓度，由此判斷鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)的承受力度。

3.2 鋼主梁加工和支架搭設(shè)

在渝遂高速跨線橋工程中，第1 聯(lián)鋼混梁總長(zhǎng)55m，共分為4 個(gè)節(jié)段，分別制作成型，通過(guò)出廠檢驗(yàn)后轉(zhuǎn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，用于拼裝作業(yè)，構(gòu)成整體。4 個(gè)節(jié)段的加工作業(yè)可同步開(kāi)展，施工效率得以提高；此外，廠內(nèi)預(yù)制的方式具有規(guī)范化的特征，節(jié)段的質(zhì)量較佳。

支架所在區(qū)域?yàn)檐浲恋鼗?，該處的穩(wěn)定性不足，為避免支架失穩(wěn)現(xiàn)象，需提前夯填碎石，澆筑C25 混凝土墊層（厚度按20cm 控制），并組織荷載試驗(yàn)，以判斷其是否滿足承載力要求，達(dá)標(biāo)則搭設(shè)支架，不達(dá)標(biāo)則需進(jìn)一步處理，直至實(shí)測(cè)結(jié)果滿足要求為止。關(guān)于支架的布置情況，如圖1 所示。具體步驟為：

1 支架采用的是鋼管支架，支架基礎(chǔ)采用預(yù)制2.5m×2m×0.8m 的條形基礎(chǔ)。

2 于支架頂部鋪設(shè)縱向I20 工字鋼，作為分配梁而使用，各鋼管柱間用槽鋼焊接，以構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)體系。

3 于道路上方施工時(shí)，配套剛性防護(hù)欄桿、防護(hù)網(wǎng)，以免發(fā)生材料或人員墜落等事故。

4 于施工道路的兩端分別設(shè)置減速標(biāo)志，提前告知駕駛?cè)藛T，做出減速行為，安全通過(guò)。安全巡查員在施工現(xiàn)場(chǎng)做全面的檢查，確保施工安全。

圖1 支架布置立面圖（單位：m）

3.3 鋼主梁的運(yùn)輸及安裝

3.3.1 準(zhǔn)備工作

鋼主梁運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，需妥善保管，并根據(jù)吊裝時(shí)間提前封閉道路，營(yíng)造相對(duì)獨(dú)立的鋼主梁安裝環(huán)境。對(duì)于施工所需的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)對(duì)其做全面的檢查，以確保機(jī)械設(shè)備可穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3.2 試吊及吊裝

為檢查吊車工作性能，吊車就位后，起吊要第一次吊裝的鋼梁，以驗(yàn)證吊車各項(xiàng)工作性能滿足使用要求。吊車采用260t 汽車吊，節(jié)段最大重量50.56t，主車用4 根φ56mm/φ64mm 鋼絲繩，4 個(gè)25/35tU 型環(huán)固定在構(gòu)件吊耳上。

試吊時(shí)，汽車吊移動(dòng)至鋼混梁頂上垂直起吊離地，當(dāng)構(gòu)件離地30mm～50mm 時(shí)，應(yīng)停止起吊，并檢查受力點(diǎn)是否牢固、中心是否偏移，從而確保無(wú)誤，再繼續(xù)起吊和下降。鋼混梁垂直起吊至高出支墩位時(shí)，才能移動(dòng)就位到正上方，且在起吊過(guò)程中被吊構(gòu)件必須捆綁風(fēng)繩，必要時(shí)可用風(fēng)繩控制被吊構(gòu)件在空中穩(wěn)定[2]。

另外，要嚴(yán)防磕碰臨時(shí)支墩和其它物體。在被吊構(gòu)件基本就位后，利用連接裝置，千斤頂、葫蘆等在構(gòu)件受力部位進(jìn)行支撐和固定，保證構(gòu)件自身穩(wěn)定。值得注意的是，構(gòu)件在未完全固定前汽車吊不得松鉤。

3.3.3 拼裝

鋼混梁分段準(zhǔn)確就位應(yīng)當(dāng)以橋墩兩頭中線和中軸線標(biāo)記為基準(zhǔn)，使之與鋼混梁體縱橫中心線（在工廠預(yù)制過(guò)程中已經(jīng)標(biāo)記上）對(duì)正就位；對(duì)好之后用沖釘及螺栓與拼接板將縱肋連接好，調(diào)節(jié)鋼混梁。在拼裝過(guò)程中，測(cè)量人員全程對(duì)節(jié)段中心、高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保拼裝質(zhì)量。同時(shí)，為消除鋼橋安裝的累積誤差，保證順利合攏，合攏段長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)塊安裝情況，預(yù)留足夠的余量10cm～15cm。

梁段的對(duì)接順序?yàn)椋毫憾胃拱鍖?duì)接→底板的對(duì)接→梁段面板的對(duì)接。鋼混梁頂板對(duì)接焊應(yīng)采用帶陶瓷襯墊的單面焊雙面成型工藝，保證焊縫熔透并打磨勻順。

焊接前，必須徹底清除待焊區(qū)域內(nèi)的有害物質(zhì)；焊接時(shí)，嚴(yán)禁在母材的非焊接部位引?。缓附雍?，應(yīng)清理焊縫表面的熔渣及兩側(cè)的飛濺。

對(duì)不同板厚的對(duì)接焊應(yīng)加工成不低于1∶8 的斜坡過(guò)渡，鋼板焊接的圓弧端部應(yīng)打磨勻順。沿長(zhǎng)度方向，不同深度的坡口焊縫或坡口焊縫與角焊縫之間的焊縫區(qū)段要?jiǎng)蝽樳^(guò)渡；底板及腹板采用高強(qiáng)度大六角螺栓對(duì)鋼梁節(jié)段進(jìn)行縱、橫向連接[3]。此外，在施工前，要復(fù)驗(yàn)大六角頭擴(kuò)栓的扭矩系數(shù)和摩擦面抗滑移系數(shù)，合格后允許施工。

3.3.4 涂裝

待拼裝工作均落實(shí)到位后，進(jìn)入涂裝環(huán)節(jié)。正式涂裝前應(yīng)全面清理主梁上的雜物，并適度打磨，以便清理殘留在表面的氧化皮、焊渣等，在確保無(wú)雜物后，流程為：

1 涂2 遍環(huán)氧富鋅底漆，形成厚度為80mm 的干膜。

2 涂抹1 遍環(huán)氧封閉漆，形成厚度為20mm 的干膜。

3 涂抹2 遍環(huán)氧云鐵中間漆，此部分干膜的厚度為140μm。

4 均勻涂抹1 遍丙烯酸聚氨酯面漆。

5 均勻涂抹1 遍氟碳面漆。

經(jīng)五道涂抹工序后，所形成的漆膜總厚度需達(dá)到320μm，否則不達(dá)標(biāo)。

3.4 橋面板施工

3.4.1 底模結(jié)構(gòu)

底模采用δ8 的Q345C 鋼板，橫向加勁肋橫向間距2m，設(shè)縱向加勁肋一道，確保底模穩(wěn)定，施工期間嚴(yán)禁機(jī)械在模板上行走。

3.4.2 橋面板施工

一、測(cè)量放樣。鋼混疊合梁與底模配套生產(chǎn)，所有節(jié)點(diǎn)位置均已在工廠內(nèi)放樣定位，且有工裝限位，確?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)底模與鋼混疊合梁的完美契合。

二、吊裝中橫梁底模待鋼混疊合梁吊裝完成后，按照事先編號(hào)依次將底模節(jié)塊吊裝上梁，在橋面利用千斤頂以及手動(dòng)葫蘆等工具對(duì)底模節(jié)塊進(jìn)行小幅度位置調(diào)整對(duì)位，保證安裝精度，隨后將底模與橋面板間焊接牢固[4]。

三、安裝翼緣三腳架翼緣三腳架與鋼混疊合梁面板間采用螺栓連接，橋面上螺栓孔位已在廠內(nèi)預(yù)制完成，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員利用工裝將三腳架吊起后將其與橋面板栓接，并留下些許縫隙，使三腳架可以小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，便于后續(xù)縱撐安裝。

四、安裝翼緣縱撐縱向支撐采用與三腳架同種規(guī)格材料，并與三腳架間采用連接板栓接的形式，縱撐端頭開(kāi)條形空，便于與三腳架連接。

五、鋪設(shè)翼板模板。翼緣三腳架和縱撐安裝完成后，在其頂面鋪設(shè)厚18mm 竹膠板，寬度為1.2m，并將竹膠板接縫位置設(shè)置在三腳架橫撐上，同時(shí)用膠帶對(duì)接縫進(jìn)行粘貼，避免后續(xù)澆筑作業(yè)中漏漿。

六、橋面板混凝土澆筑。鋼混疊合梁及模板均安裝完成后，重新對(duì)所有細(xì)部連接處進(jìn)行檢查，確保安全后，進(jìn)行混土澆筑；澆筑時(shí)間選擇在橋梁所跨道路交通組織封道期間內(nèi)，橋下道路交通封閉，且沒(méi)有車輛通行時(shí)進(jìn)行[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼-混凝土組合梁是橋梁建設(shè)中的新型結(jié)構(gòu)形式，相較于傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，其可以同時(shí)發(fā)揮出鋼和混凝土的性能優(yōu)勢(shì)，受力條件良好，材料用量較少。此外，鋼-混凝土組合梁還具有較高的抗震性能，可有效抵御地震對(duì)其的破壞作用，橋梁具有足夠的耐久性?？傮w來(lái)看，無(wú)論是施工質(zhì)量還是經(jīng)濟(jì)效益，鋼-混凝土組合梁均具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，推廣價(jià)值較高，值得被靈活應(yīng)用于橋梁工程中。