转体钢箱梁与混凝土主墩临时固结设计与施工

褚辉

摘 要：文章以武汉市雄楚大街改造工程主线高架桥跨越既有铁路施工为例，基于原设计方案，设计了优化后的总体施工方案，重点阐述了转体施工钢箱梁的墩梁临时固结的设计与施工，最终取得了良好的施工效果。

关键词：转体钢箱梁 体内固结 钢结构

1.工程概况

雄楚大街（楚平路～三环线）改造工程主线高架桥在K12+380处与南环铁路及武石城际铁路（预留）交叉。新建高架桥下既有雄楚大道采用（16+50+16）m梁式桥上跨南环铁路。由于本工程地处环境复杂，为桥上建桥，综合各方面因素，最终确定以顶推+转体+直拼的多方案结合方式进行施工。

高架桥梁设计为（28+68.5+63.5）m钢箱梁结构，主桥为等宽变高度连续钢箱梁结构体系。主平面位于曲线上，曲线半径R=3500m。桥梁主体结构为正交异型面板钢箱梁，钢箱梁标准段顶面宽度29.2m，底面宽度21.1m，等高段截面高度2.1m，变高段截面高度2.1～4.0m。钢箱梁顶板设置双向1.5%横坡，底板为平坡。钢箱梁顶、底板及腹厚均为20mm。各支点处设置横梁，T2、XC05及XC06墩处横梁顶、底板及腹厚均为24mm，T1墩处横梁顶、底板及腹板厚均为36mm。桥梁两侧设置双层防撞护栏。

转体段钢箱梁长度为120m，转体T2主墩为Y型墩，顶部宽度为5.8m×5.8m，底部宽度为4m×4m。由于钢箱梁与主墩采用球型支座进行连接，因此钢箱梁与主墩的有效连接是保证墩、梁转体过程中同步性的重要因素，其设计方案、施工质量直接影响整个转体施工。

2.原设计方案

钢箱梁与墩身原设计方案采用柔性固结的方式，即围绕墩身周围设置34根临时固定拉索；临时固定拉索采用平行钢丝吊索，吊索材质为低松弛预应力镀锌钢丝，抗拉标准强度1670MPa，松弛值1000h应力损失<7.5%，外观直径为50mm。

然而，该设计方案存在明显缺点，比如：墩梁同步性差、影响总体工期、拆除复杂、钢箱梁外观差、钢箱梁抗风能力差等等。

3.总体施工方案

综合考虑设计方案优缺点，为保证转体段钢箱梁转体过程中的稳定，本工程采用临时钢支墩+M30高强螺栓连接的方式进行墩梁临时固结（见图1），纵桥向分别距离永久支座两侧2.1m处设置3个临时支座，横桥向两临时支座距离为2.1m，与永久支座对称布置，临时钢支墩与墩預埋钢板焊接，与钢箱梁采用M30高强螺栓连接。

T2#墩顶设置6个临时钢管支墩，钢管支墩采用？800mm×16mm钢管，钢管内采用C55微膨胀混凝土填芯，每个临时钢支撑设置4根10.9级、M30高强螺栓与钢箱梁连接，间距800mm×800（300）mm，施工扭矩≥760Nm，高强螺栓对称布置于腹板和HGB22横隔板两侧，墩顶设置1100mm×1100mm×20mm钢板，预埋钢板下焊接？28HPB400螺纹钢作为预埋筋，预埋长度≥80cm，钢板中间设置Ф100mm振捣孔和Ф30mm出气孔。

4.施工方法

4.1底部钢板施工

墩身施工时，待墩身模板调整完成后，在墩顶设计位置预埋底部钢板，底部钢板预埋时应保证其水平横纵向高差≤1mm，表面平整度≤1mm，底部钢板与墩顶结构钢筋冲突时，应适当移动结构钢筋，不得截断。底部钢板安装完成后与结构钢筋进行固定，避免在混凝土振捣过程中移位。底部钢板混凝土振捣时应保证每一个振捣孔均进行振捣，每一个出气孔均应有浆液冒出，保证钢板下混凝土密实。混凝土浇筑完成后清理表面杂物，复测底部钢板定位及表面平整度，如不满足要求应及时进行修正。

4.2填芯钢管支墩制作

填芯钢管支墩共包含3部分；？8 0 0 m m×1 6 m m无缝钢管、C 5 5微膨胀混凝土填芯及1200mm×1100mm×20mm钢板，首先采用数控机床下料？800mm×16mm无缝钢管，钢管端部开内侧单面坡口，为保证钢管铅锤，钢管顶部按钢箱梁底板坡度进行切割，钢箱梁底部纵向设置1.825%坡度，横向水平，选取平整场地按钢箱梁底部坡度反向制作钢管支墩胎架，胎架制作完成后，安装定位顶部钢板，测量顶部钢板平整度及坡度，使其横纵向高差≤1mm，表面平整度≤1mm。

顶部钢板定位完成后，利用钢板尺定位无缝钢管中心，通过无缝钢管中心确定无缝钢管外轮廓线，将无缝钢管反向倒置与顶部钢板上，测量无缝钢管定位及垂直度，定位误差≤1mm，垂直度≤1%，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，焊接完成后敲掉焊渣，采用超声波进行无损检测，检测合格后方可使用，无缝钢管焊接完成后，将钢管支墩倒置过来，测量顶部钢板的表面平整度，避免应焊接温度过高变形，表面变形后应对其进行修正，使其表面平整度误差≤1mm。

采用C55微膨胀混凝土对无缝钢管进行过填芯，混凝土浇筑时应振捣密实，为保证混凝土强度一致，将表面振捣出的多余浮桨清理干净，再继续浇筑混凝土，混凝土浇筑到设计标高后利用抹刀将表面收光。采用养生毯覆盖混凝土表面，并对其进行洒水养护。采用同批次、同规格的混凝土制作7d及28d抗压强度试块对其强度进行检测。

4.3填芯钢管支墩安装

待墩身强度达到80%后，将墩顶预埋底部钢板表面打磨除锈，利用全站仪对钢支墩进行定位放样，并确定出无缝钢管外轮廓边线，钢管支墩混凝土强度满足要求后将其吊装至底部钢板设计位置上，定位误差≤1mm，调整无缝钢管垂直度，垂直度≤1%，测量顶部钢板标高、坡度及表面平整度，顶部钢板四角设置4个高程观测点，利用水准仪测量4个观测点高程，高程误差≤1mm，4个角高差≤1mm，钢支墩定位完成后采用码板临时固定，待J节段钢箱梁拼装完成后，钢支墩顶部钢板首先与钢箱梁进行连接固定，在于底部钢板进行连接固定。

4.4墩顶钢箱梁节段现场拼装

墩顶钢箱梁节段在厂内制作时预留高强螺栓孔洞，孔洞直径为32mm，待T2#墩顶永久支座及临时钢支墩安装完成后吊装本节段钢箱梁，钢箱梁安装前在临时支座范围内的钢箱梁底板设置3mm厚橡胶板。

4.5钢管支墩与墩顶钢箱梁节段连接

钢箱梁落梁前，首先采用二氧化碳气体保护焊将钢管支墩与钢箱梁底板进行焊接，焊接完成后采用超声波进行焊缝无损检测，检测合格后施工M30高强螺栓。

墩顶节段精调完成后对M3 0高强螺栓进行预紧，预紧力≥760N？m，高强螺栓预紧时应对称进行。

4.6钢管支墩与底部钢板连接

顶部钢板焊接完成后，将无缝钢管与底部钢板进行焊接，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，焊接完成后采用超声波进行焊缝无损检测，检测合格后方可落梁。

4.7临时固结的拆除

待钢箱梁转体合拢后利用绳锯对临时支座进行切割、分离，无缝钢管顶底部进行切割，为保证钢箱梁底板强度，保留上钢板与高强螺栓不拆除。

5.结束语

综上所述，雄楚大街（楚平路～三环线）改造工程主线高架桥跨越既有南环铁路及武石城际铁路（预留）工程，在钢箱梁转体施工中，创新性地将临时固结原设计拉索方案优化为钢支墩的方案，节约了成本，保证了工程安全质量，取得了良好的社会及经济效益，为同类工程施工提供了借鉴依据。

参考文献：

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[2]乔会强，吴玉卿.悬臂箱梁临时固结施工技术[J].四川水泥，2017（01）：206.