钢箱梁-预应力砼悬臂梁组合结构施工技术

危小灵，马　科

（山东中宏路桥建设有限公司，山东 烟台 264001）

钢箱梁-预应力砼悬臂梁组合结构施工技术

危小灵，马科

（山东中宏路桥建设有限公司，山东 烟台 264001）

文章通过沿黄公路巴拉贡北互通立交钢箱梁桥的施工实践，阐述了钢箱梁-预应力混凝土悬臂梁组合结构的施工技术，并对主要的施工质量控制关键点进行了分析，有效地保证了钢混组合结构的施工质量，为同类型组合结构工程提供了施工经验。

钢箱梁；预埋件；悬臂梁；组合结构；施工技术

1　工程概况

巴拉贡北互通式立交位于内蒙古自治区鄂尔多斯市沿黄一级公里独贵塔拉至巴拉贡的吉乡-巴拉贡段内，其主要功能是为京藏高速公路和沿黄一级公路之间互通而设置的枢纽型立交。互通主线桥和A匝道一号桥主跨跨越京藏高速，采用边跨（42 m）+悬臂（17.5 m）+钢箱梁（35 m）+悬臂（17.5 m）+边跨（42 m）的钢箱梁-预应力混凝土悬臂梁组合结构形式，如图1所示［1］。该互通立交大桥主跨的施工是在混凝土悬臂梁端预埋钢梁接头，然后钢箱梁主梁与预埋件焊接连接，形成纵向组合的结构形式，这在国内工程中鲜有实例。

2　工艺原理

钢箱梁主梁加工的同时，在预应力混凝土悬臂梁两端预埋钢箱梁接头，浇筑预应力混凝土悬臂梁混凝土达到规定强度后，张拉预应力钢铰线，将钢箱梁预埋件接头锚固在预应力混凝土悬臂梁两端。钢箱梁主梁纵横向分为若干个制造节段在工厂加工完成，经检测合格后运至工地现场。工地现场设置拼装胎架，对需要合并的节段焊接成吊装单元。采用架桥机完成钢箱梁吊装单元的移梁对位，然后与预埋件临时固定后落梁。

图1　钢箱梁-预应力砼悬臂梁组合结构（单位：cm）

依次将各吊装单元就位后与预埋件临时固定，拆除混凝土现浇段支架，将各吊装单元之间纵向焊缝焊接成整体。悬臂端加载预压，待悬臂端达到计算标高后钢梁整体与钢箱梁预埋件焊接固定。最后在顶板上焊接剪力钉，浇筑钢箱梁桥面铺装混凝土［2］。

3　施工工艺流程

3.1预埋钢箱梁接头

钢箱梁预埋件接头1.5 m长，重30 t，与预应力混凝土箱梁同宽。预应力现浇箱梁底模铺设好后绑扎箱梁普通钢筋，并架设、定位预应力钢束用波纹管。根据图纸设计测量放线，精确定位钢箱梁预埋件位置。浇筑预应力现浇箱梁混凝土及结合段混凝土，浇筑过程中应确保管道定位准确并采取有效措施减少水化热，避免发生温度、收缩裂缝。

3.2预应力混凝土梁张拉压浆

当混凝土强度达到设计强度的95%且其龄期不小于10 d时方可张拉纵梁和横梁预应力钢束。纵向预应力钢束穿过预埋件，张拉完后一端锚固在预埋件接头处。考虑到纵向张拉力较大，普通的铸铁锚垫板与钢板接触时容易产生脆性破坏，故锚垫板采用热轧钢板加工而成。为避免预埋件接头处钢板应力集中产生过大变形，在预埋件锚固位置加焊楔形钢板，以加强预埋件接触处承压能力。

全部预应力钢筋张拉完成后24 h内进行孔道压浆，孔道压浆顺序是先下后上一次压完，孔道压浆后，应立即将梁端水泥浆冲洗干净，立模浇注封端混凝土。

3.3钢箱梁单元制造加工及预拼装

钢箱梁节段在专业的钢结构工厂制造加工。钢箱梁的分段根据钢箱梁的结构特点和运输及安装条件进行适当调整，横向分段方案应报业主并经设计单位确认后方可实施。本桥单幅桥纵桥向将钢箱梁箱室分成3段，翼缘板分为4段，横向分成4段，共14个单元件，分段位置应错开200 mm以上，单元划分如图2所示。

图2　钢箱梁制造运输单元划分示意图（单位：mm）

钢箱梁单元工厂加工的基本程序为：材料采购→材料复验→钢材矫正→喷丸除锈→钢板拼接→零件下料→板单元组焊→板单元矫正→节段（块）组焊→节段（块）矫正。加工完的钢箱梁单元必须在工厂内拼装场地进行预拼装，当发现梁段尺寸有误或预拱度不符时，可在工厂进行尺寸修正，避免在施工现场调整的不便。预拼装完成后，梁段表面采用风动工具打磨除锈，使钢箱梁内外表面分别达到规定的除锈等级标准。清洁表面后，在环境温度5~38 ℃，相对湿度85%以下时，钢板喷涂防锈漆［3］。

3.4焊接拼装吊装单元

钢箱梁单元在工厂制造完成经检测合格后，运至施工现场。在施工现场搭设胎架，对需要合并的制造单元进行焊接拼装。半幅桥梁纵向3个节段、横向2个节段，共6个节段拼装焊接成吊装单元。胎架基础应有足够的承载力，以保证在整个拼装焊接过程中临时支撑不发生沉降。同时胎架的搭设必须综合考虑设计预拱度及焊接变形的影响。

3.5钢箱梁单元对位与预埋件临时固定

架桥机经过检验和试运行，同时报监理工程师同意使用后，方可进行吊装单元（单片钢箱梁）吊装。吊装时，架桥机吊梁行车对准钢箱梁吊钩下绳起吊梁，然后纵移梁片，待梁片后端送到吊梁行车下方时再下绳起吊梁片后端，梁片全悬吊状态下与钢箱梁预埋接头进行对位。检查接头对位情况，确保钢箱梁预埋件接头的顶板、腹板和底板与吊装单元接头对齐，采用槽钢与预埋件进行临时固定，如图3所示。

图3　钢箱梁单元与预埋件临时固定

3.6吊装单元纵缝焊接成整体与预埋件焊接

依次将各钢箱梁吊装单元与预埋接头对位进行临时固定，然后进行单元之间的纵缝焊接，使钢箱横桥向成一整体。拆除现浇支架，观察悬臂端沉降。若悬臂端沉降达不到计算标高位置，必须在悬臂端加载预压。预压重量通过计算确定，采用重车进行（通过向重车中加水来调节重车重量），预压后待沉降稳定且达到计算标高后，与预埋件焊接合龙。先焊接其中一端，另一端先采用临时焊接固定，再进行整体焊接，以消除焊接产生的收缩应力。焊接作业必须采取防风、升温及预热措施，确保焊接质量。

3.7桥面铺装

在钢箱梁桥面板上焊接剪力钉，并在剪力钉上绑扎焊接钢筋网，浇筑一层20 cm厚的C55钢纤维混凝土。混凝土的浇筑过程中采用平板振捣器振捣，同时还应考虑混凝土振捣后有一定的沉降量，故摊铺时要留一定虚铺高度，以使捣实后的面层标高与设计标高相符。

4　质量控制关键点

4.1焊接质量控制

为保证本工程焊接质量，根据设计文件的要求，对拟采用的焊接工艺进行试验评定。所有试件焊接后均经焊缝外观检查和内部超声波探伤。焊缝外观成型应良好，无气孔、夹碴、咬边、尺寸不足等缺陷。内部超声波探伤对接焊缝质量标准为Ⅰ类，T型接头质量标准为Ⅱ类。对接焊缝超声波探伤合格后，进行射线探伤，质量标准达GB3323规定的二级。

4.2钢箱梁预埋件的安装和定位控制［4］

根据图纸设计测量放线，精确定位钢箱梁预埋件位置。将预埋件初步定位，用电焊点焊于梁非主受力钢筋。再次复核预埋件位置，确定无误后将预埋件加固，焊接牢固，加固过程中应保证预埋件的垂直度、平整度偏差均不大于3 mm，水平标高偏差不大于10 mm，预埋件位置与设计位置偏差不大于20 mm。

4.3钢砼结合段混凝土质量控制

为避免钢砼结合段混凝土的开裂，对混凝土的工作、力学、耐久以及抗裂性能进行对比试验后确定，加大结合段混凝土配合比设计中水泥量，主要从砂率、添加剂等方面进行优化。浇筑过程中，根据情况在满足砼泵送要求的前提下尽可能降低坍落度，但严格控制在16 cm以内；在混凝土中适当掺入粉煤灰和外加剂；采用两级配石子；在砼中掺入掺量为0.9 kg/m3的抗裂纤维，以提高砼的抗裂性能。

4.4钢箱梁整体与预埋件焊接质量控制

钢箱梁主梁整体与预埋件接头焊接之前，需精确计算出体系转换前与转换后预应力混凝土悬臂端的垂直方向位移变化，保证消除体系转换过程中产生的应力。

钢箱梁整体与预埋件的临时固定，可视为钢箱梁与预应力悬臂端铰接固定，计算出悬臂端垂直方向的位移为3 cm。监测预应力混凝土两悬臂端的沉降，待悬臂端沉降达3 cm后将钢箱梁整体与预埋件焊接。与预埋件焊接固定时先焊接其中一端，另一端先采用临时焊接固定，再进行整体焊接，以消除焊接产生的收缩应力。

钢箱梁整体与预埋件焊接精度控制关键是调整梁段与预埋件接口处的钢板对接平整度。钢箱梁板对接拼板平整后，其错边量≤2 mm。对于错边量大的板边，先用火焰校平，再用马板点固。

4.5桥面铺装质量控制

加强混凝土拌合物卸料时的坍落度检测，在摊铺过程中如发现钢纤维有结团现象，须及时人工撕开抖散，并注意摊铺时不出现离析现象。在规定的连续施工区段内的钢纤维混凝土必须连续浇筑，不能中断，若中断钢纤维沿接缝的表面将起不到增强作用，易产生裂缝。

5　结语

国内外关于钢混组合结构通常是采用剪力连接件把钢箱梁和混凝土板连接成整体的叠合结构，已有类似成熟的施工工艺［3-4］。而在混凝土悬臂梁端预埋钢梁接头，钢箱梁主梁与预埋件焊接连接，形成纵向组合结构形式，然后在钢箱梁上浇筑混凝土桥面形成叠合结构形式的钢箱梁-预应力砼悬臂梁组合结构却不多见。本文总结了钢箱梁-预应力砼悬臂梁组合结构的施工方法，保证钢箱梁主梁与预埋件焊接体系转换为连续结构的安全性，避免在接头位置出现较大的应力集中，可提高体系转换的可靠性，可为今后类似的钢混组合结构施工提供借鉴。

［1］上海市城市建设设计研究院.内蒙古鄂尔多斯市沿黄一级公路独贵塔拉至巴拉贡段两阶段施工图设计［R］.

［2］黄卫，刘振清.大跨径钢桥面铺装设计理论与方法研究［J］.土木工程学报.2005，138（11）：51-59.

［3］TB/T 1527—2004铁路钢桥保护涂装［S］.

［4］黄成造，李保木，刘泽佳，等.钢箱梁桥面铺装体系构造参数对铺装层应力的影响［J］.桥梁建设，2008（6）：30-33.

Construction Technology of Composite Structure for Steel Box Grider-prestressed Concrete Projecting Beam

Wei Xiaoling，Ma Ke
（Shandong Zhonghong Road&Bridge Construction Co.,Ltd, Yantai 264001, China）

During the construction of Balagong north interchange bridge in along Yellow River primary highway, these paper formulated the construction technology of composite structure for steel box grider-prestressed concrete projecting beam, and analyzed the committed step of main quality control.It could guarantee construction quality of the composite structur of steelconcrete, which provided construction experiences for similar engineerings.

steel box grider; inserted piece;projecting beam; composite structure; construction technology

U445.4

B

1672-9889（2015）04-0057-03

危小灵（1981-），男，湖南古丈人，工程师，主要从事道路桥梁施工工作。

（2014-10-25）