钢混结构的组合斜腿钢构桥施工技术要点

申永杰

摘要：某市道桥改造桥是一座钢—混凝土组合斜腿刚构桥，主跨55.2m单孔跨越河主河槽，受河防洪水位的限制，主梁高度不能太大，且该桥位于市中心城区，景观要求高，桥位与正在施工的地铁1号线平面交叉；施工、施工难度大，本文以该桥为工程背景，介绍了此类桥梁的施工技术要点。

关键词：组合结构；斜腿刚构；钢骨混凝土；

0引言

斜腿刚构桥是由刚构桥演变而来，将刚构桥的竖直立柱倾斜施工就成斜腿刚构桥。斜腿刚构的受力和外观又和拱桥相近。由于斜腿不仅可以分担梁部弯矩，且对中跨梁提供压力而使其纯弯构件变成偏心受压构件[1]，故其力学性能比传统梁桥优越。但斜腿与圆滑的曲线拱桥相比压力线与其形心吻合不好，因此斜腿刚构桥多用于中小跨径。因具有结构简洁、坚固、有动感和现代感等优点受到人们青睐。

1工程概况

道路改造桥桥位于市中心主干道，原道路老桥为双曲拱结构，桥梁宽度20.3m，跨径50m，矢高6.5m。使用已达35年，已接近结构的使用年限，原桥梁施工荷载等级较低（汽-15），根据桥检报告，该桥主结构的承载能力已严重不足，由于地铁一号线与该桥重叠，影响新建桥梁的建设，且该桥也不满足路口交通施工的要求，基于以上因素拆除该桥重建。

新建桥梁方案、施工方案，除满足交通需要外，还要受到拟建南淝河特大桥的限制，在综合分析施工技术、经济、工期和施工条件等因素下，新建桥型方案采用主跨55.2m的钢—混凝土斜腿刚构桥（见图1）。桥梁单幅宽25.5m，全桥共计2幅；每幅桥由7片工字型钢—混凝土组合梁组成（见图2），工字梁横向间距3.6 m，桥梁纵向每隔4m设置一道钢横梁；主纵梁边跨、主跨跨中高1.4m。混凝土桥面板主跨采用0.25m钢筋混凝土桥面板掺入适量钢纤维，边跨混凝土桥面板厚0.4m，外侧最大悬臂2.25m，内侧最大悬臂1.65m，悬臂端板厚0.2m。桥梁横坡采用主梁竖向高程差调整，单幅桥面横坡为2%（单个梁底平置）。

2 组合桥梁的施工技术要点

2.1 总体构思

桥梁作为城市交通工程中的重要组成部分，桥梁的总体规划必须满足通行需求，使用功能置于最优先的地位。并在经济性、景观性等各项其他指标评价都应在满足安全和使用功能前提下进行。桥梁使用寿命100年，已是城市建筑的一部分，其景观效果势必对周边地区景观及交通环境产生长远的影响；且本项目位于合肥市繁华地带，简洁明快的桥型与环境相互融合，更显得自然平和。斜腿刚构与老桥（双曲拱桥）“似曾相识”；新桥采用钢—混凝土组合结构更突出了桥梁的现代气息。桥梁右幅大桩号承台的平面位置与正在施工的地铁1号交叉，桥梁采用轻型结构对地基的需求有所降低。为一孔跨越主河槽，斜腿几乎常年浸泡于水中；考虑到结构的耐久性和施工的便利性，桥梁最终选用多主梁的无铰刚架体系。

2.2 斜腿的施工

影响斜腿刚构视觉效果和美学效果的因素就是斜腿的倾斜度，通常倾斜角在35°～55°范围，视觉效果和美学效果比较好[2]。斜腿倾斜的角度也同时受到地质条件的限制，过于倾斜会产生较大的水平推力，进而增加桥梁基础费用；本桥结合以上因素，斜腿倾角采用45°。为与主梁连接方便，斜腿采用十字交叉的工字型断面Q345C钢材。斜腿外包15cm钢纤维混凝土有效增强了斜腿钢结构的耐久性。外包混凝土的浇筑时间在上部结构完成之后进行，可有效减少恒载对斜腿外包混凝土的不利作用。

2.3主纵梁、桥面系的施工

主纵梁是该桥主要受力构件之一，采用钢—混凝土组合结构可充分发挥各自材料优势；特别当桥下净空受到限制时，连续组合梁的高跨比可做到1/35～1/25[3]。本次施工因采用斜腿刚构体系，跨中梁高为1.4m，是主跨的1/39；支点梁高3.4m，是主跨的1/16。上翼缘宽0.6m，厚25mm，下翼缘宽0.7m，厚36mm。边主梁腹板厚24mm，中腹板厚20mm。桥面板的最小厚度不小于30L+110mm（L车轮荷载作用下的计算跨度，单位取m）[4]，主纵向横向间距3.6m，桥面板厚度250mm，满足该项要求；为防止桥台支座竖向负反力边跨桥面板施工为400mm。

3 质量保证措施

3.1严格实行交底制度

交底内容包括该项工程的设计要求、技术标准、定位方法、几何尺寸、功能作用及与其他工程的关系、施工方法和注意事项等，使全体人员在彻底明了施工对象的情况下投入施工。

3.2建立“五不施工”、“三不交接”制度

“五不施工”即：未进行技术交底不施工；图纸和技术要求不清楚不施工；施工和资料未经复核不施工；材料无合格证或试验不合格者不施工；工作不经检查签证不施工。“三不交接”即：无自检记录不交接；未经专业人员验收合格不交接；施工记录不全不交接。

3.3对工序实行严格的“三检”

“三检”即：自检、互检、交接检。上道工序不合格，不准进入下道工序，确保各道工序的工程质量。

3.4建立严格的隐蔽工程检查签证制度

凡属隐蔽工程项目，首先由班、队逐级进行自检，自检合格后，应会同监理工程师一起复验，检查结果填入验收表格，由双方签字，确认。

3.5建立测量计算资料复核制度

测量资料，须经两人复核，最后交技术负责人审核后报监理工程师审批认可。现场测量基线、水准点及有关标志均须进行定期复测检验。

3.6建立健全原材料、成品、半成品的管理制度

检查合格、同意进场的原材料、成品、半成品要分类、分批堆放，并设立标志和帐卡，坚持按用途归口保管、发放，不得混杂。对易受潮的物品要做好防雨、防潮工作。

4 计算分析

桥面系受力主结构是由纵梁和横隔梁共同组成的梁格体系，为精确计算桥梁各施工阶段的受力状况，计算采用大型通用有限元软件；计算过程严格按照桥梁实际施工顺序模拟。施工过程中最大拉应力发生在主跨跨中底缘77MPa；成桥后最不利工况的标准组合下最大拉应力119MPa，同样发生在主跨跨中底缘。在车道荷载作用下，主跨跨中竖向最大位移26mm，结构整体刚度较好。

5 桥梁后续施工技术要点

组合梁在跨河施工时因采用大跨度支架，与混凝土主梁采用满堂支架法相比，充分改善了现场施工条件，加快施工进度。桥面板施工支架直接支撑于钢主梁上；省去落地支架。为方便钢主梁的运输，主梁最大高度控制在3.5m以下，纵向分段长度不大于25m，全桥共分为5个节段。各节段端部支撑于临时支架上完成纵向组拼，而后横向连接。桥面板采用先施工正弯矩处混凝土，待其强度达到施工强度的90%后，拆除臨时支架再浇筑负弯矩处混凝土。经计算成桥后负弯矩桥面板主拉应力明显改善，比一次成桥方案减少1.6MPa。与钢筋混凝土斜腿刚构桥相比，钢骨混凝土斜腿结构施工更便捷，因有钢骨先预埋施工，再施工外包混凝土时不必担忧斜腿产生的水平推力，使模板构造简单。浇斜腿混凝土之前，与斜腿连接处的承台混凝土要凿毛处理；把斜腿所有模板与钢斜腿固定牢固后再浇筑外包混凝土。

6 结论

钢一混凝土组合梁桥具有建筑高度低、施工简捷、上部结构重量轻和施工对交通影响小等优点[5]。在城市中小桥梁施工中优势明显。钢—混凝土组合结构用于斜腿刚构桥型又丰富了钢—混凝土组合结构桥型。纤细的主梁使结构外观更显轻盈，现代气息浓厚；钢—混凝土结构有效的降低主梁的自重进而减小地震反应；且钢—混凝土组合结构耐久性较好。基于以上特点，本文的介绍可为今后钢—混凝土组合斜腿刚构桥施工提供参考借鉴，促进钢—混凝土组合结构桥梁在我国的推广应用。