80 m跨度钢混组合箱梁架设施工工艺研究

中国中铁四局集团第五工程有限公司机械化工程分公司 九江 332000

1 工程概况

贵州省都匀至安顺公路第31标段主线起于上干坝隧道出口，向南绕过龙宫风景区西南边缘后至终点镇宁县杨家山。杨家山枢纽互通位于镇宁县城北测 3.5 公里岩坡哨村附近，跨贵安大道钢-混箱形组合梁共有4孔，分布在岩坡哨特大桥、F匝道桥、G匝道1号桥。岩坡哨特大桥80 m跨度钢混组合箱梁位于10号～11号墩处，下跨正在建设中的贵安大道，桥墩采用双肢矩形墩配桩基础，分为左右两幅。平面布置如图1所示。

图1 岩坡哨特大桥80 m跨度钢混组合箱梁平面图

2 80 m跨钢混组合箱梁桥型构造

左幅和右幅桥梁均由两根钢箱梁组合构成，两主梁间通过横梁和纵梁连接为整体。钢箱梁主梁采用槽钢箱梁+混凝土桥面板的分幅组合结构，单幅桥采用双梁结构，梁高 3.4 m，高跨比 1/21.6。混凝土桥面板宽 12.75 m，混凝土板节段长 1.276 m，预制桥面板厚 0.25 m。钢主梁采用斜腹板形式，斜率1:14.782 6，主要由上翼缘板、腹板、腹板加劲肋、底板、底板加劲肋、横隔板及横肋组成，单片钢箱梁腹板中心间距 2.8 m，两片钢箱梁中心间距 7.4 m，中间设置小纵梁。钢主梁上翼板宽 0.7 m，梁底宽 2.40 m。

80 m钢箱梁主梁长度方向共设置 8 个节段，划分为 A、B、C、D、C1、B1、A1 共 7 种类型，节段长度分别为 11.46 m、10 m 和 8.46 m，节段间预留 20 mm 宽缝隙。80 m跨组合箱梁桥型半幅横断面构造如图2所示，桥梁分段构造如图3所示。

图2 钢混组合箱梁半幅桥梁横断面图示

图3 钢混组合箱梁半幅桥梁构造平面布置图

根据T31标钢混组合箱梁设计图，统计80 m跨度单榀主梁各分段和螺栓连接节点的质量，汇总情况见表1。将80 m主梁分 3 个吊装节段进行安装作业，组合成A+B+C组合(31.46 m/89 266 kg)、D+D组合(20.0 m/56 295 kg)和C1+B1+A1组合(28.46 m/80 995 kg)等3组主梁。

表 1 80 m 钢混组合箱形钢梁质量构成表 kg

3 80 m跨钢混组合箱梁架设工艺

3.1 T31标施工在用架桥机基本情况

T31标在用架桥机为JSHB40170型双导梁公路架桥机，主要进行T31标段内40 m跨度及以下的预制混凝土T梁的架设任务。该机满足架设跨度≤40 m，梁重≤170 t，采用步履式过孔方式，起重小车为双卷扬双吊点设计，可以单点升降实现梁片横向调平功能，能够整机横移全断面架梁作业。

3.2 80 m钢混组合箱梁施工重难点

本工程钢箱梁跨度80 m,节段体积质量大，项目部没有满足80 m大跨度的简支梁架梁施工设备，即便从架桥机厂家订购设备，该架桥机的设备成本高，再利用率低。同时，80 m跨度钢混组合箱梁位于特大桥的中部位置，前后均为预制混凝土箱梁，4条线上4跨钢混组合梁，需要转场4次分别架设，新投入设备在施工组织上会与架设混凝土T梁的架桥机干涉，影响施工效率。

80 m钢混梁桥面距正在建设中的贵安大道大于20 m，搭设钢管立柱支架利用汽车起重机在桥跨位置拼装钢梁不仅阻断贵安大道，且钢梁节段运输与起重机吊装作业均有困难，施工周期较长。

拼装梁场距离80 m跨桥梁位置距离较远，钢梁连接部位存在节点板与螺栓，采取拖拉架梁方式需要设置较小跨度的临时支撑，还要考虑节点板如何通过纵移滚轮，施工难度大，可行性比小，该施工方案排除在外。

3.3 80 m钢混组合箱梁架梁方案

正在岩坡哨特大桥进行架梁作业的架桥机起吊能力较大，主梁中心距4.8 m，最大可变为6.788 m，根据钢箱梁宽度3.5 m以及箱梁中心7.398 m等情况，将架桥机主梁中心调整为5.8 m后可满足钢箱梁架设通过空间和两片钢箱梁横向落梁空间。另外，该机具备横向调平功能，满足钢箱梁空中对接时的位置精度控制需要，具备将钢箱梁分段组拼进行整跨对接安装的前提条件。

经与贵安大道建设单位沟通协商，可临时占用贵安大道部分施工场地架设临时钢管支墩，对其施工影响较小，搭设临时钢管支墩条件具备。

除此之外，利用同一线路施工的架桥机架设钢箱梁，整座大桥的施工几乎没有影响，架设完钢箱梁后即可继续架设混凝土T梁，是一举两得的钢箱梁架梁方案。经过分析，确定后的80 m跨度JSHB40170钢箱梁桥机施工图如图4所示。

图4 JSHB40170架桥机架设80 m钢混组合箱梁状态图

3.4 架桥机架梁施工工艺

该架桥机利用跨内搭建钢管立柱支墩分段架设80 m钢箱梁与正常架设变跨度混凝土T梁基本相同，仅架桥机过孔后中支点在钢箱梁上所占位置不同，架设中间D+D组合与C1+B1+A1组合工况如图5所示。

图5 80 m中间D+D组合与C1+B1+A1组合钢箱梁状态图

针对本工程的现场情况及钢箱梁的结构特点，钢-混箱型组梁安装采取桥跨之间搭设临时支墩，架桥机分3个节段吊装、栓接，形成整孔钢箱梁；横梁、纵梁与钢箱梁之间的连接在3个组合的两组钢箱梁精确就位后即可安装，然后从一端向另一端吊装铺设桥面板，浇筑桥面板与钢箱梁预留定位方孔混凝土砂浆。钢混组合钢箱梁及桥面板整体连接为整孔桥梁后，临时支墩回落，浇注后浇带和湿接缝。

4 钢管临时支墩顶落梁作业与桥梁线型控制

4.1 钢管临时支墩和顶落梁作业

按照JTGD64－2015《公路钢结构桥梁设计规范》和GB50017－2017《钢结构设计规范》进行钢管临时支墩的设计。立柱采用φ630 mm×10 mm钢管，顶部横梁与纵梁采用588 mm×300 mm×12 mm×20 mm双H型钢拼焊结构，柱间横联支撑采用两个［18a槽钢拼焊结构。钢管柱临时支墩底部采用预埋螺栓与混凝土基础连接，顶部搭设操作平台与安全防护栏杆。

钢管立柱支墩上在钢箱梁腹板与底板交接部位且有横隔板位置进行顶升和落梁钢制沙箱支撑作业，顶升千斤顶具有三向可调功能，支点处沙箱支撑高度坐标严格按照事先计算好的高度坐标，该支撑点高度坐标值直接影响到最后钢桥成型精度，必须严格控制。

4.2 钢混组合桥的线型控制

根据钢箱梁分段编号，钢箱梁分段安装时从架设方向逐段拼装。节段钢箱梁在拼装场采用龙门起重机进行拼装。吊装前采用全站仪放样出临时支座的位置，并在砂筒上的钢板上划出中心线，采用水准仪调整砂筒的顶标高，该标高为考虑安装定位时的标高，应以纵断面图纸设计曲线叠加预拱量曲线，再综合考虑适当加上因温度、栓接处的非弹性变形、未施工桥面板及护栏路面等不确定因素造成的预拱数值。按照桥梁整体设计指标，钢箱梁拼装完成后应达到设计的上拱度指标，本桥拱度曲线如图6所示。

图6 岩坡哨特大桥80m钢梁预拱度示意图

4.3 钢混组合桥预制桥面板铺装

由于原架桥机的起重小车为双卷扬起升机构，无法实现桥面板的旋转功能，且起重小车起落速度较低，铺装桥面板效率低下。鉴于此在原架桥机横导梁外侧增加16 t电动葫芦行走轨道，可实现预制桥面板的横向移动、起升下降与平面转动要求，很好地解决了铺板安装问题。桥面板吊装采用四肢钢丝绳定点预埋4点吊装环形式。整机共设置两套16 t电动葫芦铺板机构，有效增加了施工效率。

5 施工中的注意事项

5.1 桥面板与钢箱梁密封条安装

T31标段钢箱桥面板为预制钢筋混凝土结构，后浇混凝土湿接缝。钢梁上翼缘两侧与桥面板之间设置聚丙乙烯垫条，抗压强度要求不低于 0.5 MPa。工地垫条采用可靠措施固定在翼缘板和小纵梁边缘，保证在预制桥面板安装过程中和混凝土浇筑过程中，工地垫条不发生移动。在钢主梁上翼缘板、小纵梁上翼缘板及支点横隔板上翼缘板均布有剪力钉。每块桥面板预留4个方孔与剪力钉组配合以提高钢混梁的整体连接稳定性能。

5.2 安装及运输过程中钢箱梁的表面保护

由于钢箱梁表面已涂装完成，在钢箱梁运输过程中应使用胶皮或木板保护，禁止直接利用千斤绳在没有防护的条件下直接吊装，这样做一是保护涂层需要，二是防止出现安装过程中钢箱梁与钢丝绳之间产生滑动出现意外。此次安装作业专门设计了钢混梁吊装底部扁担梁如图7所示，扁担梁与钢箱梁之间放置胶皮，钢箱梁顶部侧面放置木板防护，很好地保护了钢梁表面。

图7 80 m钢箱梁吊装防护示意图

5.3 架桥机横向空间的考虑

由于该架桥机起升机构采用双卷扬，起重小车横移量受到限制，架桥方案实施阶段需要考虑第一片梁落梁就位后第二片梁横向落梁就位空间能否满足，为了满足第二片梁就位增加整机横移梁会加大横移轨道的受力悬臂长度，考虑不全面容易导致第二片梁的落梁困难，甚至引发整机横移轨道悬臂变形严重导致的侧向失稳安全事故。

6 结束语

都安T31标段岩坡哨特大桥4跨钢箱梁架设已经结束，利用现有架桥机采用搭设钢管临时支墩的施工方法解决了大跨度简支钢混梁的架设难题，实践证明该施工工艺是成功的。