巴中市麻柳湾大桥钢-混凝土组合连续梁施工关键技术浅析

彭清江

(巴中市政府投资项目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳湾大桥钢-混凝土组合连续梁施工关键技术浅析

彭清江

(巴中市政府投资项目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳湾大桥主桥为55 m+90 m+55 m钢-混凝土组合连续梁，属国内同类桥型跨度较大者，文章着重介绍了钢-混凝土组合连续梁关键施工工序及施工技术特点，对同类桥梁的施工具有参考意义。

钢-混凝土; 组合连续梁; 施工技术

1 工程概况

项目位于四川省巴中市，拟建麻柳湾大桥跨越巴河，北起状元桥街(司法局段)与江北大道平交，南接南泉寺北街与草坝街平交，与两岸滨江路均采用立体交叉形式(图1)。

全桥上部结构采用(2×20 m+22 m+18 m)预应力混凝土连续箱梁+(55 m+90 m+55 m)变截面钢混组合连续梁+3×20 m预应力混凝土连续箱梁；下部结构主桥采用拱门形墩接承台桩基础，引桥采用柱式墩桩基础，桥台为桩板式桥台，承台桩基础。桥型布置见图2。

主桥采用(55+90+55)m三跨变截面钢-混凝土组合

连续梁，主桥总宽度28 m，箱梁跨中高度(含桥面板高)为2.9 m，主墩顶高度为4.9 m，梁高按二次抛物线变化。主桥断面如图3所示。

图1 麻柳湾大桥主桥

图2 桥型布置(单位：cm)

图3 主桥断面(单位：cm)

桥面板采用C50无收缩混凝土，顶板宽28 m，厚度为18～40 cm，悬臂长2.5 m，采用在钢梁上分节段现浇施工。钢梁采用低合金钢Q345C 级，截面形式为三箱单室变高度U 形断面，钢梁底板设置Π、Ι形加劲肋，箱内、箱间设钢隔板，将三个单箱连成整体结构。焊钉群预留孔尺寸为430 mm×500 mm，在钢梁长度方向上间距1m，每个剪力钉群采用24根焊钉。

2 主桥施工工序

考虑主桥结构荷载作用特点，结合桥梁跨越巴河的施工条件，主桥采用形成组合截面以后一次落架的施工方案，主桥施工工序主要分以下几步进行：

(1)准备工作，基础及下部结构施工，临时支墩的施工、吊装轨道的铺设、搭设支架。

(2)在桥梁加工厂内按要求制造钢梁并运输至工地现场。

(3)用龙门吊架设钢梁，并安装支座。

(4)待钢梁线型、标高等调整到理论值后，焊接钢梁节段、并连接箱间连接。

(5)架设组拼后的钢梁，即可作为桥面板施工的承重平台。在预留孔以外的钢梁上翼缘设置橡胶垫。分段浇筑桥面板混凝土，在剪力钉处预留孔洞，混凝土达到100 %设计强度后(且混凝土龄期大于15 d)，张拉钢绞线施加预应力；预应力孔道内水泥浆达到90 %设计强度后，浇筑下一段桥面板混凝土。

(6)用无收缩砂浆填充剪力钉群的预留孔，使桥面板与钢梁共同受力。

(7)预留孔填充完毕20 d后，对称均匀拆除施工支架。

3 钢箱梁施工技术

3.1 支架系统

钢箱梁节段安装采用在支架平台上安装龙门吊吊装施工的方法。支架系统基础采用钢筋混凝土承台基础，龙门吊行走轨道下采用直径140 cm混凝土圆柱，钢梁支撑采用Φ820×10 mm钢管。支架平台采用贝雷梁及工字钢形成。吊装设备为两台跨径32 m，60 t龙门吊。

支架系统施工工序：基础施工→临时支墩施工→工字钢横梁安装→横向连接系施工→贝雷梁拼装→龙门吊轨道安装→梁底Φ426钢管支撑→龙门吊安装

吊装系统施工完成后，模拟实际吊装方式按最大吊重的1.2倍系数进行吊装测试，按50 %、80 %、100 %、120 %逐步加载进行吊装测试，通过验收合格后投入使用(图4)。

图4 支架吊装系统现场照片

3.2 钢箱梁制作

钢箱梁制作工艺流程：材料检验→材料拼接→放样→号料→切割下料→矫正→边缘加工→组对→焊接→涂装、编号→构件验收

3.2.1 单元件制作

①顶、底板制作：下料→矫正→组装U肋→焊接→修整

②横隔板制作：下料→矫正→加工→I形肋组焊修整→组焊入孔周围→修整

③腹板制作：下料→加工→切割主板周边及大孔→修整→组焊竖肋、水平肋→组焊围板→修整

3.2.2 梁段制作

为减少占用总拼装胎架时间，缩短总装周期，在顶(底)板参与梁段组装前，先在专用胎架上将二(或三)块顶(底)板拼焊成一个吊装板块，组装时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻U形肋的中心距，为减少焊接变形和火焰修整量，保证板块平面度，在焊接前预置反变形(图5)。

组装工序：组焊底板→组焊横、纵隔板→修整→外腹板→组焊顶板→组焊附件→修整

图5 钢箱梁制作

3.3 钢箱梁焊接和焊接检验

焊接材料及辅材应符合相关国家标准并与Q345C钢相适应，焊材生产厂家及焊材牌号通过焊接工艺评定试验选定。所有焊接均应按照批准的焊接工艺评定试验要求进行。

3.3.1 钢梁各主要焊缝的熔透要求

(1)全熔透角焊缝：腹板与顶、底板的焊缝；支座横隔板与顶、底、腹板的焊缝；支座支承加劲肋与横隔板扩底板的焊缝；顶板I型纵肋与顶板的开坡口焊缝。

(2)部分熔透角焊缝：普通隔板与项、底、腹板的焊缝；横隔板上的加劲与横隔板的焊缝；腹板上竖向及水平加劲肋与腹板的焊缝；顶板U形加劲肋与顶板的单边坡口焊缝；底板I型筋板与底板的焊缝。

3.3.2 焊接检验

(1)外观检验。所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未熔透、夹渣、未填满弧坑。焊缝表面上不得残留焊渣、焊接飞溅物等，如有应清除干净。

(2)超声波探伤。全部焊缝均应作超声波探伤，并抽取全部焊缝长度的10%～15%进行X射线检查，对X射线检查的焊缝要求达到一级标准，对超声波探伤的角焊缝要求达到二级标准。无损检验的最终检验应在焊接24 h后进行；钢板厚度≥40 mm以上焊接体的无损检验应在焊接48 h后进行。

3.4 钢箱梁涂装

钢梁的防腐设计采用长效防腐涂装方案，具体要求见表1。每一部位的除锈工作结束后，需按规定要求检查验收。每种涂层结束后，在涂下一种涂层前，需对表面质量和膜厚检查验收，各层涂层附着力检验采用划格法检查。

表1 钢箱梁涂装方案

3.5 钢箱梁运输与堆放

钢梁的装卸、运输必须在涂漆干燥后进行。钢梁发运时应采取可靠措施，防止产生运输途中的变形，主要采用拖车运输，辅用大平板车，厂内上车采用行车，辅以32 t龙门吊车。单片运输时应采取防止倾倒措施，保证运输过程中钢箱梁的稳定。

钢梁在装卸、运输、堆放过程中应保持完好，防止损坏和变形，并按安装顺序分类存放，搁置于垫木上。

3.6 钢箱梁安装

3.6.1 吊装顺序及方法

从两个主墩位置向两端对称吊装箱梁，先合龙边跨再合拢中跨。钢箱节段运输到位后，使用龙门吊将钢箱放置到桥墩永久支点和临时支墩上，在吊装过程中，应由专人指挥，并用测量仪器同步进行校核。

3.6.2 线型控制

钢箱梁的线型控制首先应在工厂内进行，吊装前，在桥墩永久支点和临时支墩上设置控制点和线，并在钢箱梁上相应位置设置控制点和线，钢梁安装时，中线和纵向距离通过预先在支墩上设的控制点和线与钢梁上设置的点和线相对应来控制，同时用测量仪器同步进行监控，钢箱梁的标高则通过桥墩和临时支墩上安置的千斤顶来调节控制，中线、纵向距离和梁的标高调整好后，在接头处用码板将各小段连接牢固，然后进行每段箱体接头处的焊接，以保证钢箱梁线型的流畅。

3.6.3 钢箱梁现场焊接

钢箱梁的现场焊接主要为吊装后对接口焊接，现场焊缝完成后需进行无损检查及现场焊接工艺评定，最后进行钢箱梁现场补涂，除了拼装后的涂装外还有吊装后对接口涂装、涂层破坏后补涂，现场涂装必须按与工厂同样的工艺进行(图6、图7)。

图6 焊缝作业工艺流程

图7 钢箱梁定位安装

4 桥面板施工技术

钢-混凝土组合连续梁，在正弯矩作用下有效宽度范围内混凝土桥面板作为组合梁的翼板处于受压状态，而在负弯矩作用下混凝土桥面板则处于受拉状态，因混凝土抗拉强度低，混凝土会因承受过大的拉应力而开裂，使结构耐久性受到影响。因此钢-混凝土组合连续梁在中间支座处混凝土桥面板应力控制是关键，而采取如何的施工方式形成组合截面是对混凝土桥面板应力控制的关键。

组合截面形成的方式常用的有以下几种：加载配重法、支座顶升法、负弯矩区配置纵向预应力筋等方式，因本桥主跨较大，仅采用加载配重法或支座顶升法很难控制负弯矩区混凝土拉应力，因此混凝土桥面板浇筑时利用已合龙钢梁作为支撑采用吊模的方式分段浇筑，预留焊钉群孔洞，桥面板与钢梁形成组合截面前施加桥面板纵向预应力，钢梁与桥面板间加垫橡胶垫片(图8)。

图8 桥面板施工

5 施工技术特点

本项目主桥为55 m+90 m+55 m钢-混凝土组合连续梁，属国内同类桥型跨度较大情况，主要施工技术特点：

(1)三箱单室变高度U 形断面大跨连续钢梁的制作施工成套工艺流程及相关的检验评定技术对同类结构桥梁施工有着重要的参考意义。

(2)混凝土桥面板浇筑时利用已合龙钢梁作为支撑采用吊模的方式分段浇筑，省去了预制桥面板运输安装过程，施工方案经济便捷。

(3)采用后浇剪力钉群预留孔洞的施工方式，使预应力完全由桥面板混凝土承担，钢梁不会因预应力的施加而产生附加应力，减少了预应力钢筋的用量。

(4)桥面板采用分段浇筑并后浇剪力钉群预留孔洞的施工方式，如同预制块件一样释放了早期混凝土收缩徐变的强烈影响，大幅度降低了收缩徐变对混凝土应力水平影响。

6 结束语

对于钢-混凝土组合连续梁，特别是跨度较大时，桥面板采用分段浇筑并后浇剪力钉群预留孔洞的施工方式，能有效地对混凝土桥面板施加预应力，且钢梁不会因预应力的施加而产生附加应力，很好地发挥材料各自的性能，节约材料，提高工程质量。钢梁制作成套施工工艺流程及相关的检验评定技术对同类桥梁结构施工有着重要的参考意义。

[1] 聂建国.钢-混凝土组合结构桥梁[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 刘玉擎.组合桥梁结构[M].北京：人民交通出版社，2005.

U445.4

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[定稿日期]2015-07-06