钢混组合桥梁施工、检测与养护技术

苏立超

（1.邢台路桥建设总公司，河北 邢台054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台054001）

1 引言

随着我国经济实力的不断增强和科学技术的跨越发展，钢结构桥梁和钢混组合桥梁因其优越的使用性能、施工性能和全寿命周期的综合效益，被越来越多地应用于大跨径、特大跨径甚至是常规跨径桥梁工程中。在常规跨径钢混组合桥梁中已经形成了钢板组合梁、钢箱组合梁、装配式钢箱组合梁、波形钢腹板组合梁、钢桁腹组合梁等多种结构形式[1]。但是，钢混组合桥梁在理论研究、设计、制造、施工和检测技术方面虽然有所进步，还远远不能满足高质量发展的需要，特别是设计理论、施工水平和检测方法都亟待提高。

2 钢混组合桥梁施工关键技术

2.1 技术准备

从事公路桥梁钢结构设计和施工的专业技术人员，必须熟悉相关技术规范。目前，我国现行的钢结构桥梁规范主要有：JTG/T 3650—2020《公路桥涵施工技术规范》、JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》、JTG D64-01—2015《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》、GB/T 28699—2012《钢结构防护涂装通用技术条件》、JT/T 722—2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》等，这些规范涉及计算、制造、涂装、施工等环节，是提高钢结构设计寿命与使用寿命的重要依据，桥梁工作者要逐条学习、认真解读，深刻掌握，同时要紧密结合工程实践完善设计图纸和施工方案。

在钢结构桥梁施工前，务必对钢梁的设计图进行详细的拆图，将主梁拆解成各个构件，复核其质量、尺寸、数量等。桥梁位于平曲线、竖曲线或缓和曲线等复杂线位时，要进行精细化分析，确保每个杆件数据的准确性。对于大跨径波形钢腹板组合桥梁、钢混组合斜拉桥等，要绘制详细的施工图和下料图，必要时采用BIM技术解决管道碰撞和可视化施工技术交底等。如过涉及大型钢梁吊装，需要按照相关程序进行专项方案的编制、审核、专家论证和审批，技术人员必须严格按照现场作业环境、施工图纸、设计文件、路桥施工计算手册等进行平面布置、方案撰写、临时结构计算等，合理确定人、机、料的供应计划，确保各工序有效衔接、顺利开展。另外，必须高度重视项目施工前的技术策划工作，将施工进度、成本、质量、安全、环保等做好总体规划。

2.2 加工质量控制

钢板组合梁、钢箱组合梁主要由板单元组成，从构造上由平直钢腹板、钢底板、钢翼缘板等板单元组拼形成工字截面或槽形截面，再通过加劲肋、加强底板、腹板的方式形成组合梁。其主要工序为号料、钢板预处理、腹板板单元加工、底板板单元加工、翼缘板板单元加工、加劲肋板单元加工、焊接处坡口加工、横联连接件加工、上下翼缘抗剪连接件加工、组焊成型、拼接处制孔、拼接板加工、剪力钉焊接等工序。波形钢腹板组合梁不同于钢板组合梁和钢箱组合梁，其是由与混凝土顶底板相连接的抗剪连接件、波形钢腹板组合而成，省去了钢板组合梁和钢箱组合梁上的加劲肋。波形钢腹板的模压成型、与顶底板处抗剪连接件的焊接连接是构件成型质量的关键，涉及空间曲面焊接。目前，智能化的焊接质量难以达到，而钢桁腹组合梁质量控制的关键是处理好腹杆间的节点连接问题。

钢梁制造厂应制定详细、完善的质量管理体系，加强自检和外委检测。进行复杂构件批量化制造前，要紧密结合设计图和实际经验绘制精细、准确的加工详图，确定下料尺寸和主要工艺，并进行试加工经验总结后方可批量制造。生产过程中，应严格控制加工过程中的几何尺寸，使其满足相关规范和设计图的要求，板单元如发生翘曲、变形等超规范的问题，必须进行整平、整形处理。目前，一些施工企业进行焊接前处理时，操作不够规范，特别是坡口的加工较为随意，没有严格按照设计图在的坡口尺寸进行加工，很多制造厂家采用炭弧气刨方式开坡口，既不能保证坡口的加工精度，又会对钢板母材局部造成热影响。因此，建议采用专用破口加工机具，确保加工精度。进行焊接作业时，必须做好焊接工艺评定，确定焊接参数，焊接波形钢腹板水平翼缘板和开孔钢板时，应采取防止焊接变形的相关措施，确保焊接质量和预防焊接变形，还要做好焊接缺陷跟踪记录和质量检查记录，查明缺陷原因，减少缺陷发生。大型钢梁构件必须进行预拼装，按照设计要求和实践经验，制作拼装胎架，胎架可采用液压拼装式型钢组合件制造而成，满足预拱度调整，亦可采用三维激光扫描加虚拟预拼装技术，在计算机系统内进行梁端模拟拼装，根据模拟拼装效果进行梁端及连接部位的调整。

防腐涂装是影响钢结构使用寿命的重要工序，因此，要高度重视涂装的施工过程控制。底漆施作前，务必保证钢板除锈等级、洁净度等满足规范要求，涂装环境要满足JT/T 722—2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》相关条款的规定。建议具备条件的项目将底漆、中间漆、面漆在工厂内涂装完成，但需采取相应的保护措施避免钢混组合桥梁的钢筋、混凝土施工产生高温、焊渣、浆液等破坏涂装面层，可通过在钢板上粘贴保护膜等方式进行临时性防护。

2.3 运输安全管理

钢结构桥梁截面尺寸和自重较大，其节段划分要综合考虑结构受力特点和运输路线的可行性和经济性指标。进行大型钢梁构件运输前，要做好路线调查，并严格按照国家道路交通运输主管部门发布的相关规定办理大件运输通行证。运输工字型截面钢梁时，必须采取斜向支撑，防止在运输路况较差地段出现倾覆，建议根据钢梁构件特点截面尺寸将较大构件水平放置，同时采取钢梁和钢丝绳等接触支撑点的成品保护措施，减少硬质点接触造成钢梁母材磕碰、涂装受损、局部变形等。钢梁运输重量和数量要综合考虑汽车运输能力、道路限载要求等因素，切勿多层堆放，造成运输隐患和结构变形。

2.4 安装关键技术

钢混组合桥梁的安装要和现场的下部结构和支座安装相匹配，做好现场钢梁临时存放的支垫和保护工作，支垫高度不得低于50 cm，并采取防雨措施，防止雨水浸泡钢梁涂装造成损坏。

钢梁和钢混组合桥梁的安装精度要求达到毫米级，其出厂前的质量验收和现场安装质量直接影响着钢梁的现场拼接效率和施工质量。因此，出厂前必须组织建设单位、监理单位等对钢梁尺寸、加工质量等进行全面验收，合格后方可出厂。在安装前必须做好加工尺寸和现场实际尺寸的反复校核、安装中的精细化控制。要成立专门的安装测量控制小组，对各项数据进行计算，对钢梁的平面位置、高程、连接部位、间距、支座偏位等进行高精密测量。同时，安装过程中还应充分考虑运输便道、运梁车运输空间和吊重设备支撑位置的地基稳定性，做好运输现场的降排水工作。要根据桥梁建设环境和地形特点选择安装工艺。目前，钢混组合桥梁的安装工艺较多，汽车吊单机或双机抬吊、龙门吊架设、架桥机架设、顶推施工、悬臂吊机等方法较为常见，简易缆索吊装、钢梁运架一体机等也有所发展。在安装过程中，要重点控制钢梁的平面坐标、垂直度、支座连接、梁段拼接处的安装精度和施工质量，施工单位或设备制造厂家可充分利用钢混组合梁有自重轻、自身可承重、跨越能力强等特点，研究轻量化、智能化安装设备、以钢梁为导梁、梁上架梁、梁上挂模现浇混凝土顶底板、或梁上架设预制板等措施，开发适合钢混组合桥梁的专业化、便捷化轻型装备和新型工艺，从而提高钢梁安装质量和安装效率，有效降低安装成本[1]。

3 钢混组合桥梁检测关键技术

目前，我国在斜拉桥、悬索桥和钢管拱桥方面的检测标准和检测技术较为成熟，而量大面广的钢混组合桥梁的检测缺乏相关规范。钢结构制造环节中的检测主要包括原材料理化实验、力学试验，高强螺栓扭矩试验、剪力钉、焊缝无损检测、涂装附着力检测等传统方法应用广泛，而超声相控阵（PAUT）、超声衍射时差（TOFD）、红外热成像、图像识别等新型检测技术的也相继出现[2]。今后，随着5G、北斗导航、智能机器人等新兴技术的发展，可采用智能机器人和北斗定位系统相结合研发智能检测机器人或无人机检测机器人，使其附着于钢梁体或飞行至钢梁体开展裂缝、锈蚀等缺陷的检测，配合计算机智能识别系统开展病害分析，同时将检测结果上传了云平台，便于为养护提供依据。

4 钢混组合桥梁养护关键技术

钢混组合桥梁有别于纯钢结构桥梁和钢筋混凝土桥梁，其需要重点关注钢梁、混凝土、结合部、体外预应力4部分的巡检与养护。

钢梁巡检与养护主要包括防腐涂装、支座位置、箱内积水、高强螺栓和焊缝连接处、主梁及构件变形等；混凝土巡检与养护主要包括有无漏水、开裂、露筋、碳化、空洞、破损、保护层剥落等问题；钢混结合部巡检与养护内容主要包括有无变形开裂、是否存在漏水、特别是腹板与混凝土底板连接部的有无老化、失效等问题；体外预应力大多应用于钢箱梁、波形钢腹板组合箱梁中，其巡检与养护主要看体外预应力外包材料是否破损、减震器是否失效、锚头处有无锈蚀、松弛等[3]。当巡检中发现相关病害或缺陷影响使用性能或结构安全，应采取相应的解决措施。

5 结语

钢结构桥梁和钢混组合桥梁的推广和应用是我国综合国力提升的具体表现，是由劳动密集型向技术密集型的重大转变，符合我国“创新、协调、绿色、开放、共享”5大新发展理念的要求，更有利助于助力我国桥梁工程高质量发展。桥梁学科今后将传统的结构学科向材料、结构、机械、计算机等交叉学科融合发展，智能建造、智慧桥梁等技术将极大地提高我国桥梁建设的核心竞争力，从而推动我国从桥梁制造大国向智能制造大国迈进。