范大軍，蘇 偉，彭衛(wèi)兵，張宇濤

(1.溫州市鹿城區(qū)交通運輸局，浙江 溫州 325000；2.溫州市交通規(guī)劃設計研究院有限公司，浙江 溫州 325000；3.浙江工業(yè)大學土木工程學院，杭州 310014)

0 引言

裝配式梁橋憑借其靈活、受場地限制較小等優(yōu)點被廣泛運用于橋梁建設中，橫隔梁是裝配式梁橋中一個非常重要的結(jié)構(gòu)，它的主要作用是增強梁的橫向連接，分散車輛撞擊力到相鄰的梁，增強結(jié)構(gòu)的整體性。

傳統(tǒng)的施工工藝使混凝土橫隔梁存在較多的技術(shù)問題，如橫隔梁線形較差，高空施工難度較高，橫隔梁不能處于同一條直線上，出現(xiàn)錯臺及偏位現(xiàn)象，導致梁體質(zhì)量差，橫隔梁出現(xiàn)破壞[4]；梁志廣[5]等對某線路實地檢查中發(fā)現(xiàn)，橫隔板破損、開裂現(xiàn)象較為普遍，梁體協(xié)同受力狀態(tài)不良，梁體振動較大,裂縫附近的混凝土鋼筋已出現(xiàn)斷裂；羅愛道[6]等對廣州北環(huán)高速公路僑樂橋的檢測中發(fā)現(xiàn)由于交通繁忙且超重車較多，以及當時施工質(zhì)量及施工技術(shù)的原因，導致近年在運營中出現(xiàn)橫隔板錯位及其連接鋼板脫落等病害，對橋梁結(jié)構(gòu)的運營安全性和耐久性造成直接影響；高國良[7]對朔黃鐵路近2 000孔混凝土梁進行檢查和評定，發(fā)現(xiàn)橫隔板開裂后會影響單孔梁整體受力性能，降低整孔梁抗扭性能及橋梁橫向穩(wěn)定性；許尚江[8]對濱州黃河公路大橋進行病害調(diào)查，結(jié)果表明該橋橫隔梁間的連接破壞嚴重，處于單梁受力狀態(tài)。

鋼橫隔梁則可以有效地解決混凝土橫隔梁存在的問題，與混凝土橫隔梁相比，它的自重更輕，高空施工更加便捷，免去了傳統(tǒng)混凝土橫隔梁支模的工序，并且設計和施工的總工期更短。不少學者對鋼橫隔梁開展了分析研究，如姚嘉[9]等通過對鋼橫隔梁施加一定的預應力，以平衡部分外荷載所引起的拉應力,從而提高橋梁整體性；董立[10]等在濟南黃河公路大橋的維修施工中采取了鋼橫隔梁技術(shù)，將節(jié)點板進行剪切成型，然后對其進行噴砂、除銹、涂防銹漆等操作，在混凝土梁體上安裝膨脹螺栓，之后進行鋼橫隔梁的現(xiàn)場焊接；杜捷[11]等采用工字梁作為鋼橫隔梁，采用高強度摩擦性螺栓T形梁混凝土腹板連接；項貽強[12]等在模塊化鋼-混快速施工小箱梁橋中，應用了鋼橫隔梁技術(shù)，鋼橫隔梁錨固板呈倒置的T型，采用焊接的方式將鋼橫隔梁與錨固板進行連接；郭曉豹[13]等通過有限元模型分析和方案比選，提出了一種新型的三點式鋼橫隔梁。

本文基于三點式鋼橫隔梁，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)構(gòu)造與節(jié)點連接方式，并將其應用于實際工程，從而解決傳統(tǒng)混凝土橫隔梁存在的錯臺及高空施工困難等裝配式梁橋存在的技術(shù)問題。

1 工程概況

104國道溫州西過境永嘉張堡至甌海桐嶺段改建工程(鹿城段)跨金溫鐵路橋為五聯(lián)預應力砼簡支轉(zhuǎn)連續(xù)斜交橋，第4聯(lián)立面如圖1所示。上部結(jié)構(gòu)為30m跨徑簡變連小箱梁，斜交角度為17.5°，橋梁寬度為31.5m，單幅橋?qū)?5.75m，共計5片梁板，左右幅對稱布置，濕接縫寬度72.5cm，主梁截面如圖2所示。預制箱梁采用C50混凝土，普通鋼筋為HPB235、HRB335兩種。主梁縱向預應力筋采用抗拉強度為1 860MPa的預應力鋼絞線，縱向預應力筋分為腹板預應力筋和頂板預應力筋。

圖1 第四聯(lián)立面(單位：cm)

圖2 主梁截面(單位：mm)

橋梁采用橫隔梁作為橫向聯(lián)系，保證主梁共同受力，其中在第11跨左幅與第13跨全幅跨中設置三點式鋼橫隔梁(圖3)，其余跨跨中橫隔梁為混凝土橫隔梁。

圖3 三點式鋼橫隔梁

2 鋼橫隔梁構(gòu)造

2.1 結(jié)構(gòu)形式

鋼橫隔梁采用三點式桁架結(jié)構(gòu)，主要由預埋鋼板、連接板、鋼梁、頂板、剪力釘?shù)葮?gòu)成，除剪力釘使用ML15鋼外，其余鋼材均采用Q345qD鋼，保證結(jié)構(gòu)的強度，鋼橫隔梁如圖4所示。鋼梁采用外徑102mm、厚5mm的圓管，設計時考慮橫坡與斜交角度多方面因素，三點式鋼橫隔梁上部兩斜梁長度不同，分別為1 212mm與1 172mm。頂鋼板為厚20mm的平行四邊形，上部采用槽形設計，上表面焊接16根直徑22mm的剪力釘，形成剪力釘群，保證剪力釘與濕接縫之間的抗拉、抗剪承載力[14-15]。

圖4 鋼橫隔梁結(jié)構(gòu)(單位：mm)

2.2 節(jié)點連接方式

鋼橫隔梁與箱梁的連接采用預埋鋼板的方式，鋼板在主梁預制時即預埋在箱梁腹板兩側(cè)。由于該橋為斜交橋，節(jié)點板與預埋鋼板呈72.5°夾角，節(jié)點板與預埋鋼板之間采用熔透焊，節(jié)點板下部設置有加勁肋板，以保證構(gòu)件局部穩(wěn)定，可以提高節(jié)點板的穩(wěn)定性和抗扭性能。加勁肋板與節(jié)點板采用8mm三角焊縫連接，加勁肋板與預埋鋼板之間采用熔透焊(圖4a)。鋼橫隔梁主體三點式桁架在工廠預制完成，三點式桁架節(jié)點板與焊板采用8mm直角焊縫連接。

頂鋼板處焊接16根直徑為22mm的剪力釘，均勻排列在頂鋼板上表面，縱橫向布置間距為150mm，與現(xiàn)澆段混凝土一起現(xiàn)澆，形成整體，有效傳遞現(xiàn)澆段處的剪力，使混凝土與鋼橫隔梁形成整體，共同工作。

3 施工方案

三點式鋼橫隔梁施工的主要流程為：工廠預制→帶有預埋鋼板的主梁預制→主梁架設→鋼橫隔梁吊裝→鋼橫隔梁節(jié)點板焊接→焊縫、預埋鋼板及節(jié)點板涂漆→頂鋼板處現(xiàn)澆段澆筑(剪力釘與濕接縫連接)。

3.1 鋼橫隔梁工廠預制

為了便于現(xiàn)場裝配，鋼橫隔梁三點式桁架在工廠預制完成，鋼管、封板、焊板、腹板和側(cè)板采用5mm直角焊縫焊接成整體，剪力釘焊接于頂鋼板上表面(圖5)。預埋鋼板、連接板采用等離子一體切割，完成鋼橫隔梁各部件的工廠化預制。在工廠預制時進行鋼橫隔梁表面的涂裝，采用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆和氟碳防腐面漆的涂裝方案。

圖5 鋼橫隔梁工廠預制

3.2 鋼板預埋定位

采用鋼橫隔梁的小箱梁需在箱梁跨中腹板位置預埋鋼板，鋼板作為鋼與混凝土的一種連接方式，使鋼橫隔梁獲得可靠的連接。為了減少裝配誤差，預埋鋼板的定位尤其重要，首先在鋼模板上準確標記預埋鋼板的預埋點，接著采用臨時支撐將預埋鋼板固定，在預埋鋼板4條邊上采用點焊將其與鋼模板臨時固定，完成預埋鋼板的定位，如圖6所示。

圖6 預埋鋼板定位

吊裝鋼筋籠完成后，由于預埋鋼板受力較為復雜，受到拉壓應力的作用，實際受力時存在彎曲變形[16]。其與主梁鋼筋的固定尤其重要，因此在連接預埋鋼板和主梁鋼筋時，宜采用直徑大于18mm的螺紋鋼筋，以保證強度。預埋鋼板與腹板箍筋鋼筋通過U形或L形鋼筋焊接，每塊預埋鋼板的連接鋼筋不少于9根，保證其抗剪、抗拉強度。鋼筋焊接時，應避開波紋管，如圖7所示。箱梁澆筑、拆模、養(yǎng)護完成后，即完成帶有預埋鋼板的主梁預制，如圖8所示。預埋鋼板附近混凝土澆筑質(zhì)量較好，梁體表面未出現(xiàn)孔洞及開裂的情況，澆筑填充率較高。

圖7 預埋鋼板與主梁鋼筋的焊接

圖8 箱梁預制完成

3.3 鋼橫隔梁吊裝

主梁架設完成后，將鋼橫隔梁運輸至橋下跨中指定位置。首先采用隨車吊將所有鋼橫隔梁吊裝至指定位置，在鋼橫隔梁頂板處預先焊接U型鋼筋，接著通過手拉葫蘆將鋼橫隔梁臨時固定，如圖9所示。

圖9 鋼橫隔梁吊裝

3.4 節(jié)點板焊接

采用掛籃施工。按照圖紙要求，調(diào)整鋼橫隔梁斜交對齊角度為17.5°，節(jié)點板與預埋鋼板對應位置的棱角焊縫，要求全熔透焊接，質(zhì)量等級為1級，節(jié)點板與連接板對應位置的焊縫采用8mm直角焊縫，如圖10所示。

圖10 節(jié)點板焊接與焊縫部位示意

通過在設計階段考慮施工誤差對鋼橫隔梁裝配的影響，設計節(jié)點板與連接板時預留對齊誤差空間，使鋼橫隔梁在焊接安裝時，更易對齊，保證鋼橫隔梁的斜交角度，提高受力性能。

3.5 焊縫、預埋鋼板及節(jié)點板涂漆

涂裝前，清理節(jié)點板、預埋鋼板、連接板等的表面。鋼構(gòu)件除銹及表面處理的目的在于去除塵埃、油垢、水、氧化皮、鐵銹或舊的不堅固的漆膜，以增強新涂漆膜的附著力，提高油漆質(zhì)量。本工程除銹使用粗細不同的鋼絲刷、平鏟鋼刮刀進行除銹。

鋼橫隔梁整體焊接完成后，對節(jié)點板、預埋鋼板及焊縫補涂涂料。橋梁投入運營后，定期對鋼橫隔梁進行養(yǎng)護，進行除銹、涂裝，保證鋼橫隔梁在橋梁全生命周期內(nèi)的正常使用。

3.6 頂鋼板處現(xiàn)澆段澆筑

鋼橫隔梁整體安裝完畢后，采用連接鋼筋將頂鋼板處的剪力釘與濕接縫處的環(huán)形鋼筋局部焊接，確保濕接縫現(xiàn)澆前鋼橫隔梁的穩(wěn)定性。支模完成后，澆筑箱梁濕接縫，使頂鋼板與濕接縫形成整體，共同受力(圖11)。

圖11 頂鋼板處現(xiàn)澆

4 工程應用

三點式鋼橫隔梁已成功應用于104國道溫州西過境跨金溫鐵路橋第四聯(lián)。鋼橫隔梁具有自重輕、抗拉能力強、施工便捷等優(yōu)勢，設計和施工的總工期更少，解決了傳統(tǒng)斜交橋橫隔梁對不齊的問題，且制作方便，便于模塊化施工，降低施工難度，加快施工進度，提高施工質(zhì)量，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

圖12 施工后的三點式鋼橫隔梁

5 結(jié)語

鋼橫隔梁在如今的工程實際中應用不多，但它是一種可靠、便捷的結(jié)構(gòu)，與混凝土橫隔梁相比，鋼橫隔梁具有自重輕、抗拉能力強、施工便捷等優(yōu)勢。104國道溫州西過境永嘉張堡至甌海桐嶺段改建工程初步應用三點式鋼橫隔梁，通過對鋼橫隔梁結(jié)構(gòu)與連接的合理設計、現(xiàn)場施工方案的精細制定，實現(xiàn)了鋼橫隔梁在施工階段的快速裝配。通過在設計階段考慮施工誤差的影響，解決了橫隔梁錯臺、對不齊的問題，實現(xiàn)了鋼橫隔梁對施工誤差較高的適應性。并且，鋼橫隔梁通過采用較高等級的防腐防銹涂裝，使其在安全性、耐久性方面得到了一定的提升。工程實踐應用表明：鋼橫隔梁作為一種新的橫向連接方式，具有受力合理、裝配快速、施工便捷、利于對齊等優(yōu)勢。