高修彥

（永昌路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 272400）

疊合梁按照施工方法的不同主要可以分為無臨時支撐與有臨時支撐兩種，臨時支撐可以在很大程度上降低施工過程中的鋼梁應(yīng)力，確保組合截面共同承擔(dān)荷載。近年來在橋梁設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用的鋼混疊合梁，其優(yōu)勢在于受力性能良好，但對于較大跨徑的鋼混疊合梁來說，施工過程中開口斷面鋼主梁往往會因?yàn)閯偠榷媾R失穩(wěn)的風(fēng)險，這對設(shè)計方案制定與施工管理均有較高的要求。本文以具體的橋梁設(shè)計為例，通過開展組合拼裝鋼混疊合梁設(shè)計，有效解決了開口斷面鋼主梁剛度不足的問題。

一、項(xiàng)目概況

某橋梁設(shè)計全寬為20.8m，共計4跨，最大設(shè)計通航船型為1000噸級，年設(shè)計通過能力為2000萬噸。橋墩基礎(chǔ)位于導(dǎo)航墻之后，船閘采用50m橋跨。為充分保證船閘航行安全，技術(shù)團(tuán)隊(duì)特對懸澆結(jié)構(gòu)、全鋼箱梁結(jié)構(gòu)在項(xiàng)目的可行性方面進(jìn)行了分析論證，發(fā)現(xiàn)均有所不足。尤其是全鋼箱梁結(jié)構(gòu)會較大幅度地增加項(xiàng)目的工程造價。經(jīng)過項(xiàng)目技術(shù)人員商議決定，該橋梁決定采用55m鋼混疊合梁方案，同時為降低鋼主梁失穩(wěn)的風(fēng)險，還設(shè)計了組合拼裝鋼混疊合梁方案。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

鋼混疊合梁的鋼主梁主要有兩種形式，即工字形鋼板梁和鋼箱梁。該項(xiàng)目船閘采用鋼混疊合梁，鋼箱部分采用開口斷面小箱梁，橋面板采用鋼筋混凝土構(gòu)件。鋼箱上頂板與中橫梁頂板均焊接剪力釘，并將其與板面混凝土澆筑成一個整體，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場開始吊裝施工，梁間距控制在4.55m，橫向布置4片梁，單片最大吊裝重量控制為245t。待所有的吊裝工作完成后，再開展?jié)仓蛎姘鍧窠踊炷僚c橫線連接施工。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，該項(xiàng)目的主梁截面由預(yù)制開口鋼箱梁與現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板組成，并借助抗剪連接器連接，疊合梁的鋼梁由主梁、加勁肋及橫隔梁組成，且鋼結(jié)構(gòu)部分采用Q345qD全焊接鋼梁。因?yàn)樵擁?xiàng)目所設(shè)計橋梁采用混凝土預(yù)制小箱梁，為確保外部結(jié)果更具有安全性和協(xié)調(diào)性，鋼混疊合梁采用與混凝土小箱梁外觀相似的倒梯形鋼箱，每一片鋼箱的梁底寬度控制為1.7m，橫梁向共計布置4片梁，中距控制為4.55m，鋼筋混凝土橋面板的厚度控制為0.22m，跨中鋼梁的梁高度控制為2.4m，總梁設(shè)計高度為2.6m，跨中底板的鋼板厚度為30mm，梁端底板的鋼板厚度為20mm。鋼筋混凝土橋面板與鋼梁上翼緣板頂面設(shè)置剪力鍵，剪力鍵采用20mm×180mm焊燈。鋼混疊合梁所使用的每一片主梁均預(yù)先在工廠進(jìn)行加工，完成焊接制作流程，確保接口焊接強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，待胎架上形成純鋼界面之后，開展橋面板鋼筋澆筑混凝土的綁扎工作。

圖1 船閘橋梁格模型

三、結(jié)構(gòu)計算要點(diǎn)

目前建筑行業(yè)在開展疊合梁設(shè)計過程中通常會選用彈性計算方法，設(shè)定鋼材與混凝土均是理想狀態(tài)下的線彈性材料，在計算承載力極限狀態(tài)時，以計算截面的邊緣應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度設(shè)計值為準(zhǔn)。該項(xiàng)目在開展橋梁設(shè)計時主要有以下幾點(diǎn)假設(shè)：一是假設(shè)鋼材與混凝土均屬于理想狀態(tài)下的線彈性材料，且應(yīng)力與應(yīng)變均呈線性關(guān)系；二是不對鋼梁與混凝土橋面板之間的滑移作分析，即認(rèn)定兩者之間的連接牢固可靠；三是假設(shè)疊合梁截面應(yīng)變可以滿足平截面。采用建模軟件所獲得的船閘橋梁格模型如圖1所示。

技術(shù)人員依據(jù)船閘橋梁格模型、《鋼混凝土組合橋梁設(shè)計規(guī)范》及《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》對橋梁的主梁抗彎能力、施工階段持久狀況應(yīng)力及抗剪承載力均進(jìn)行了計算論證，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果均滿足此次橋梁設(shè)計要求。該項(xiàng)目橋梁施工階段持久狀況應(yīng)力計算結(jié)果如表1所示。通過最終的結(jié)果計算，鋼混疊合梁的受力性能良好，結(jié)構(gòu)抗疲勞能力較強(qiáng)，整體剛度較大，且混凝土橋面板整體處于受壓狀態(tài)，有良好的耐久性。

表1 橋梁施工階段持久狀況應(yīng)力計算結(jié)果

四、施工要點(diǎn)

該項(xiàng)目在確定吊裝方式時，分別對常規(guī)幾種吊裝方式的可行性進(jìn)行分析論證，包括雙機(jī)抬吊整孔架設(shè)法、自行式吊機(jī)整孔架設(shè)法及門架吊機(jī)整孔架設(shè)法，發(fā)現(xiàn)與該項(xiàng)目的吊裝施工要求均有一定差異，實(shí)用性和適用性均不強(qiáng)。最后根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件采用了400t的浮吊開展吊裝，主要吊裝流程包括臨時封航、浮吊就位與拋錨、試吊裝、將平板運(yùn)輸船轉(zhuǎn)移至臨時停靠點(diǎn)、浮吊提梁前行、達(dá)到吊裝位置后調(diào)整落梁位置。

在試吊過程中，待梁體捆綁掛鉤完成后，操作人員緩慢啟動浮吊，將梁體吊起，高度控制在距離船10cm處，試吊時間控制為10min～15min，并由專業(yè)的施工人員對梁體結(jié)構(gòu)、浮吊和吊具等進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足施工要求后，方可開展后續(xù)作業(yè)。需要注意的是，待試吊工作完成后，當(dāng)浮吊提梁前行時，浮吊需要在現(xiàn)有橋梁墩上掛裝好拉錨，并采用10t的卷揚(yáng)機(jī)緩慢拉動，達(dá)到預(yù)定位置后固定再提梁前行。當(dāng)梁體順利吊裝至蓋梁頂部后，操作人員可以緩慢降落浮吊，待降落至距離支座5cm～10cm時，由地面人員協(xié)助，精準(zhǔn)確定調(diào)整梁的位置，確保將梁體準(zhǔn)確落到指定位置。梁體準(zhǔn)確就位后，相關(guān)的測量人員需要立即開展施工放樣，重點(diǎn)確定梁體的軸線和梁端的位置偏差，待所有數(shù)據(jù)均滿足施工設(shè)計方案標(biāo)準(zhǔn)后卸鉤，再開展下一片梁施工。

五、結(jié)語

在橋梁設(shè)計中應(yīng)用組合拼裝鋼混疊合梁可以有效解決大跨徑鋼混疊合梁無法在通航水域中搭設(shè)臨時支架的問題，同時借助大型浮吊設(shè)備可以確保梁體準(zhǔn)確落到預(yù)定位置，具有較高的精度，能夠保障施工順利完成。