钢混叠合梁桥面板的安装

2020-04-09赵建钢朱鹏凤

建筑施工 2020年12期

赵建钢高辉朱鹏凤

上海市基础工程集团有限公司上海 200002

钢混叠合梁是在钢箱（槽型）梁上浇筑钢筋混凝土桥面板而形成的梁。混凝土桥面板一般采用后场预制，现场安装就位后浇筑接缝混凝土以实现钢结构同混凝土桥面板的结合。钢混叠合梁的桥面板安装，一般是在钢梁安装完成后，采用大型起重设备直接吊装，如履带吊（陆上）及浮吊（水上）等，或者采用架桥机逐跨就位后，连续安装[1-7]。

温州市七都北汊桥工程受施工条件的制约，难以采用常规工艺安装，因此根据项目特点，专门设计了桥面板架设设备，在应用过程中取得了较好的效果。

1 工程概况

温州市七都大桥北汊桥工程为连接温州瓯江两岸的重点越江工程，主桥为5跨双塔中央索面叠合梁斜拉桥，两端分别通过2跨和5跨的钢混叠合连续梁引桥跨越瓯江同陆上高架连接（图1）。

钢混叠合梁引桥位于瓯江主通航孔两侧，采用双幅分离断面形式布置，跨径布置分别为：南侧2×54 m，北岸4×58.5 m＋60 m。断面布置为双向6车道＋人行道形式，桥面总宽度37.46～47.80 m。

经综合考虑，本项目的桥面板采用自行研制加工的专用架板机进行架设。架板机由主体承重系统、架设系统、运输系统组成，整套设备直接利用钢混叠合梁桥面作为支撑面，大大减小了结构的体量，满足本工程桥面板架设的施工需要。

钢混叠合梁总高度为3.5 m，由槽型钢梁＋混凝土桥面板组成（图2）。混凝土桥面板宽度15.95 m，悬臂长度3.5 m，桥面板厚22～50 cm，单块板自重55～69 t，桥面板采用现场预制，预留槽口，后期通过浇筑湿接缝同钢梁完成叠合，全桥两岸共176块。

图1 温州市七都北汊桥桥型示意

2 桥面板安装工艺

2.1 工艺概述

对于类似工程的桥面板安装，一般是在钢梁安装完成后，采用大型起重设备直接进行吊装，如履带吊（陆上）及浮吊（水上）等，或者采用架桥机逐跨就位后，连续安装。

图2 钢混叠合梁组成结构示意

本工程的引桥叠合梁位于瓯江通航孔两侧位置，引桥投影面以下大部分是两岸的防汛大堤及大堤的抛石防护区，不具备采用大型设备直接吊装的施工条件。

对于本工程而言，若采用架桥机架设预制板，其前、中支腿间距要达到60 m（对应1跨桥梁的跨径），整机长度将超过100 m，高度超过10 m，体量庞大，不具备经济合理性，因此本工程不考虑采用架桥机架设桥面板。

2.2 架板机设计

架板机包括主体承重系统、架设系统、桥面板运输系统3部分。整套设备结构简单，自重小（约40 t），直接利用钢混叠合梁桥面作为支撑（后端支撑在已完成架设的桥面板上，前端支撑在未架设桥面板的钢梁顶部），结构整体高度小（整体高度约4 m），结构安全稳定（图3、图4）。

图3 架板机总体结构（顺桥向）

图4 架板机总体结构（横桥向）

2.2.1 承重系统

承重系统由主纵梁、主横梁组成矩形框架，用于承担架板装置自重及所安装桥面板的质量。主纵梁上设置滑道，滑道上布置桥面板架设系统。主纵梁下设置前、中、后3对支腿，支腿侧面设置竖向千斤顶（或手动滑轮组），可实现支腿的上下伸缩，支腿下方设置钢轮，通过轨道，可实现架板机的纵向行走。

2.2.2 架设系统

架设系统用以实现桥面板的起吊、纵向移动以及下放就位。架设系统由1道主横梁及提升卷扬机（或千斤顶）组成，横梁两端布置在主纵梁顶部的滑道上，通过电机牵引，实现纵向移动，提升卷扬机（或千斤顶）布置在横梁顶端，挂钢丝绳（或钢绞线）用以提升桥面板。

2.2.3 运输系统

运输系统主要用于实现桥面板在桥上的水平运输，包括运板小车及轨道。可采用带电机直接牵引的小车或采用不带动力的滑轮，通过前端布置的卷扬机牵引以实现行走。

2.3 架板机结构分析

架板机结构采用有限元计算软件模拟分析各工况下的受力情况，计算荷载考虑引桥桥面板单块最大自重69 t，吊具、千斤顶等设备约重6 t/套，外荷载累计75 t，按照对称的原则作用于横梁上，吊装横梁为直接受力构件，并将荷载传递给主体框架。

当吊装横梁携桥面板移动至中支腿附近时，为最不利工况。因此，前支腿下端视为固定支座；后支腿简支在已安装完毕的桥面板上，视为铰支座。

利用Midas Civil专业计算软件进行计算分析，架板机计算模型如图5所示。

图5 架板机计算模型示意

计算结果显示，在吊装最终桥面板移至中支腿的工况下，架板机结构最大应力为144 MPa（图6），小于205 MPa，结构安全。

结构最大变形位于吊装横梁之上，最大值为20.88 mm（图7），小于21.25 mm（L/400，L 为横梁跨径，取8.5 m），满足使用要求。

2.4 桥面板架设

架板机的工作原理类似桥面吊机，桥面板由运输系统转运至架板机尾端后，通过承重系统前、中、后支腿的交错提升，配合架设系统的提升、前移、下放等工序，实现桥面板的架设。主要的工作流程如下：

图6 架板机应力计算结果

图7 架板机变形计算结果

1）步骤一：架板机就位，后、中支腿支撑在已经完成架设的桥面板上，前支腿支撑在未安装桥面板的钢梁顶口。待安装的桥面板运输至架板机后侧位置，此时架设起吊系统保持在前、中支腿之间（图8）。

图8 架板机工作流程一

2）步骤二：收起后支腿，随后将桥面板运输至中、后支腿中间，此时荷载由架桥机前、中支腿承受并传递到桥梁上（图9）。

图9 架板机工作流程二

3）步骤三：下放后支腿，随后架设起吊系统移动至中、后支腿之间，起吊桥面板（图10）。

图10 架板机工作流程三

4）步骤四：收起中支腿，起吊系统将桥面板前移至中、前支腿之间的位置（图11）。

图11 架板机工作流程四

5）步骤五：下放桥面板，精调后就位，完成架设，随后接长轨道，架板机前移，循环进行下一块板施工（图12）。

图12 架板机工作流程五

2.5 桥面板叠合

单块桥面板上对应钢梁腹板位置预留有槽口，同时板块之间保留后浇带，在钢梁顶板上对应槽口及后浇带位置设有剪力钉，桥面板架设完成后，在槽口内浇筑纤维混凝土。

桥面板叠合分阶段进行，第一阶段先完成跨中位置的槽口湿接缝混凝土浇筑，第二阶段依据设计要求将中间桥墩墩顶位置的钢混叠合梁进行反顶，随后浇筑中间桥墩墩顶位置的槽口湿接缝，完成全部的叠合。

3 实施控制要点

1）架板机在桥面板架设过程中，涉及支腿、提升系统、运输系统等多个部件的配合联动，每道工作的实施顺序必须严格控制，并由专人负责检查，以确保施工过程安全。

2）架板过程中设备的整体稳定是施工控制的重点，在实施过程中对架板机结构进行了优化调整。原方案提升设备采用可横向移动的卷扬机，后期调整为用2台50 t数控千斤顶实现桥面板的提升，减小了提升系统的质量以及高度，精简了吊具的结构，也提高了桥面板架设精度。同时，原方案采用带电机驱动的运板车，经实施优化，调整为不带动力的钢轮，由布置在桥面前端的卷扬机牵引，大大降低了运板车的高度，从而降低了整体架板机的工作高度，增强了稳定性。

3）桥面板架设主要包括架桥面板和运输桥面板两部分工作，其中架板工作工序固定，施工效率相对可以确保，但由于架设桥面板是由一端向另一端推进的，因此随着桥梁线路的加长，桥面板的运输往往成为制约架设效率的重要因素。

4）在预制桥面板与钢梁之间设有橡胶密封条及环氧砂浆层，以加强桥面板同钢梁的黏结。由于桥面存在横坡及纵坡，故在安装橡胶密封条及灌注环氧砂浆时应考虑坡度影响，控制施工质量（图13）。