高速公路大跨径匝道桥钢混叠合梁的施工技术

2018-09-10黄万大

城市道桥与防洪 2018年7期

关键词：钢混匝道隔板

黄万大

（乌鲁木齐中交城市开发投资有限公司，新疆乌鲁木齐 830002）

0 引言

钢混叠合梁是由钢材、混凝土混合组成的新结构，能充分发挥两种材料的力学性能，有利于减少用钢量，增大结构的刚度、稳定性，目前已成为高速公路大跨径匝道桥的首要选择之一。加强对钢混叠合梁施工技术的研究，对于我国高速公路网的发展具有重要意义。

1 叠合梁的发展应用

钢混叠合梁是钢材、混凝土结合应用的一种组合构件，根据钢梁材料的不同可分为工字钢叠合梁、箱型叠合梁、桁架形钢叠合梁等，尤以工字钢叠合梁和箱型叠合梁应用最广，这2种钢混叠合梁如图1所示。

图1 钢混叠合梁结构示意图

钢混叠合梁是现浇与装配式结构的有机组合，其主要优势可归纳为以下几点：

（1）在受力性能上，钢混叠合梁结构整体性、刚度均较好，提高了构件施工阶段抗裂性，降低了连续结构支座截面负弯矩。

（2）在造价成本上，钢筋用量降低，经济效益显著。

（3）在制造工艺上，大部分钢主梁、桥面板实现了工厂统一制作，效率高、质量可控，同时可采用预制混凝土构件，节省模板、支撑[1]。

（4）在施工安装上，构件运输、吊装方便，灵活性、适用性均较好。

综上，钢混叠合梁结构于20世纪50年代开始在我国使用，至20世纪80年代已得到广泛推广，目前钢混叠合梁桥已成为各地区高速公路及匝道高架桥的主要桥型之一。

2 高速公路大跨径匝道桥钢混叠合梁的施工技术

2.1 匝道桥钢混叠合梁的适用性

匝道桥是典型曲桥结构，为了有效增强其跨越能力、稳定性，钢混叠合梁桥、连续钢箱梁桥逐渐得到了推广应用，本文从受力特点、耐久性、施工要求等诸多方面对连续钢箱梁、钢混叠合梁进行了综合比较分析（见表1）。从表1可知：钢混叠合梁施工效率高、质量控制方便、造价低、后期养护工作量小，综合效益较佳。

2.2 匝道桥钢混叠合梁的施工顺序

根据相关施工经验总结，匝道桥钢混叠合梁的施工顺序为：

（1）浇注基础、桥墩，架设临时墩。

（2）钢梁制作、拼装、架设，施工横向连接，构成连续梁。

表1 连续钢箱梁与钢混叠合梁综合比较分析

（3）根据设计要求，对边跨正弯矩区的混凝土桥面板进行浇注施工，待此处混凝土强度、弹模达设计要求后，将临时墩拆除。

（4）继续对剩余墩顶负弯矩区桥面板混凝土进行浇注施工；待此处混凝土强度、弹模达设计要求后，张拉桥面板预应力。

根据实际工程实践分析可知，叠合梁自重较大，钢箱梁应力较大，必须加强结构体系转换控制；在钢梁、桥面板内分别合理设置体外、体内预应力束，防止负弯矩区混凝土受拉开裂，保证受力合理性；在叠合梁施工中，做好结构关键截面应力监测与数据分析，确保施工处于正常应力范围内[2]。

3 实例分析

3.1 工程概况

乌鲁木齐市克南高架东延二期道路工程，5标段桥梁桩号范围为DYK4+402.5～DYK5+718.96，总长1 316.5 m，桥梁基础主要采用钻孔灌注桩与扩大基础，其中钻孔灌注桩共216根，直径1.2 m，承台27个；扩大基础3个；桥墩58个，高架桥Pm174墩为桥台结构。现浇混凝土梁10联，叠合梁2联。

3.2 叠合梁施工方案

本标段在跨鄯乌输气管线及跨大学路处，设置2联叠合梁，跨径50 m。粱体断面采用三箱独立式截面，底板水平设置，顶板设1.5%双向坡，边腹板采用斜腹板。叠合梁一般段中心线处梁高2.7 m，梁顶面总宽25 m。箱梁两侧悬臂长2.75 m。

叠合梁顶板为正交异形板，材料为Q345qE钢，顶板厚20 mm，底板板厚20 mm、30 mm、36 mm，腹板厚度12 mm、16 mm、20 mm，普通横隔板厚12 mm，支座横隔板厚20 mm，顶板、底板及腹板加劲均采用一字肋[3]。

本项目钢混叠合梁委托专业厂家加工制作，在现场搭设支架，在支架上拼装焊接。

3.3 叠合梁施工技术要点

3.3.1 叠合梁节段划分

本标段叠合梁布置为50 m，总质量约613.8 t；叠合梁加工时，划分节段制作安装。

综合考虑钢混叠合梁厂内制造、运输、现场安装等因素，并依照设计图纸的要求，确定以下分段（块）原则：

标准桥面宽叠合梁考虑横向每个箱室分1个节段，外翼缘板分1个节段，顺桥向分段长度14.836 m左右，最大节段单元质量50 t；主线桥分段考虑横向同时分段的原则，横向分段时，主箱体作为基本的分段单元，主箱体之间的顶板及横向联结梁均制作成单元件，左、右侧悬臂与最外侧箱体分开，运至现场后在桥下与主箱体焊接后再起吊安装，分段位置不设置在桥墩、跨中。本工程叠合梁分块示意图如图2所示。

图2 叠合梁分块示意图

根据叠合梁结构形式，制造时分成面板单元、底板单元、隔板单元（包含箱梁隔板及悬臂隔板）等，叠合梁纵向分段安装示意图如图3所示。

图3 叠合梁纵向分段安装示意图（单位：cm）

3.3.2 叠合梁加工运输

叠合梁的钢结构部分采用全焊接钢梁，钢梁由顶板、底板、腹板、横梁、横隔板及加劲肋组成，钢梁顶板顶面及横梁上翼缘板顶面设置焊钉与混凝土桥面板连为整体[4]。叠合梁制造工艺流程如下：施工准备→钢板赶平及预处理→零件切割下料→机加工→单元件制作→杆件组装、焊接及修整（顶腹板单元、底板单元、隔板单元、横梁）→整体拼装→涂装→装车发运。

本工程叠合梁采用15 m以上加长车装运，装车时派专人监管，清点上车箱号、打包件号，办好交接手续；箱体构件按安装顺序分单元成套供货，运输时加设临时支撑，一次运输到位。

3.3.3 叠合梁拼装

现场组装在专用胎架上进行，组装顺序为先箱体后悬挑梁，拼装后做好整体尺寸、位置测量检验，拼接精度、总体尺寸应满足设计要求。

叠合梁横向节段对接完成后，采用2台吊车抬吊到支架上，本工程根据现场条件，选用39 m臂长履带吊，作业半径10 m内。

吊装作业需由专人指挥，吊装施工前做好各种设备的检测工作，起吊钢丝绳与叠合梁顶板夹角不大于60°，不宜长时间高空悬挂；叠合梁节段吊装时，先吊装永久墩顶段，后安装中间段；叠合梁整体吊到临时支架上后需静压3～7 d，每天观测临时支架沉降量，沉降稳定后再将叠合梁就位校正，做好接口粗匹配、精匹配与焊接工作[5]。

3.3.4 体系转换

叠合梁在支墩上完成焊接，焊接成整体后浇筑压重混凝土，压重混凝土浇筑时应对称分层浇筑。浇筑完成后拆除所有临时支墩，完成该联叠合梁体系转换。最后进行1道涂装工序，叠合梁涂装材料如表2所示。