中小跨径钢板组合梁桥上部结构施工技术

周桥，李博

（中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430040）

1 项目背景

某特大桥全长约5 km， 除三座跨越河道的主线桥采用了不同跨径的连续梁桥外，所有引桥均采用钢板组合梁桥结构，全长约4 km。 钢板组合梁采用全宽幅预制混凝土桥面板，单幅全宽16.75 m，双幅全宽34.5 m，双向六车道，设计车速120 km/h，设计荷载公路-I 级，标准跨径4 m×35 m。

全宽幅预制桥面板钢板组合梁是分块预制桥面板钢板组合梁的改进形式，具有明显优势：

（1）钢梁截面高度降低，用钢量更经济；

（2）预制桥面板数量减少，结构体系更简洁，受力更明确；

（3）现浇湿接缝数量减少，施工更方便；

（4）全宽预制桥面板，结构整体性更优。

2 结构设计

为满足工程建造需求， 示范公路桥梁工业化建造技术，该桥以“全宽预制桥面板钢板组合梁”连续梁桥（图1）作为设计桥型，其标准跨径35 m，边中跨比为1.0。

图1 钢板组合梁桥结构体系示意

钢主梁采用Q345D“工”字形直腹板钢梁，混凝土桥面板和钢主梁通过焊接在钢梁顶的剪力钉后浇筑混凝土锚固连接。双主梁之间采用横梁加强横向联系，跨内中横梁为小横梁，支点中横梁为加强小横梁，支点端横梁为大横梁，钢梁中心线处梁高1.7 m，横梁标准间距为7.0 m，钢主梁与横梁之间采用焊接连接。

预制桥面板采用C50 混凝土，现浇湿接缝和剪力槽采用C50 微膨胀混凝土。 标准预制桥面板顺桥向宽3 m，湿接缝宽50 cm，横桥向长16.75 m，配6束横向预应力。 钢梁支撑处桥面板厚40 cm，端部翼缘厚22 cm， 跨中桥面板厚24 cm， 线性过渡衔接，横断面面积4.748 m2。

3 施工关键技术

3.1 钢梁制作

3.1.1 钢梁施工监控

（1）线形控制：厂内制作线形→裸梁节段线形→节段拼装后线形→桥面板架设后线形→二期恒载施加后线形。

（2）应力监控：最大正、负弯矩处的应力监控。

（3）标高控制：确保相对高程偏差在规范允许内。

（4）稳定安全监控：确保施工安全。

3.1.2 钢梁节段划分

厂内制造节段：按设计给定的节段划分要求进行加工。 桥位安装节段：以跨为单位将图纸设计节段组拼焊接，并在中支座附近将原设计图中墩顶节段一分为二后并入相邻设计节段，墩顶节段超出中支座650 mm。

3.1.3 钢梁厂内制作工艺流程

钢梁厂内制作工艺流程为：钢梁上下翼缘板、腹板板单元下料→板单元组拼成“工”字形→板单元拼装、检查并焊接→加劲板组装→加劲板焊接→垫板组焊→切割余量→剪力钉组焊→打磨倒棱→钢梁结构验收→钢梁厂内预拼装→喷丸、防腐等。

3.2 桥面板预制

3.2.1 预制板钢筋安装

根据预制板结构轮廓， 扣除混凝土保护层厚度，设计桥面板专用钢筋安装定位胎架，并在胎架的桥面板横断面安装机加工梳齿板，对预制板纵向钢筋进行精准定位。 预制板横向主筋采用机械连接。

钢筋安装顺序为：预制板底层钢筋→剪力槽定位钢筋→预制板顶层钢筋→架立钢筋→预应力波纹管安装→锚垫板安装→预应力定位钢筋、吊点定位钢筋→护栏预埋钢筋。 钢筋安装完成后，重点对钢筋骨架尺寸、主筋间距、箍筋间距、锚具、波纹管、预留孔等预埋件进行检查，并安装高强混凝土保护层垫块。

钢筋骨架采用专用吊具多点平衡起吊。吊运前，调整各吊点吊绳使其受力均匀， 吊点60 cm×60 cm范围内的钢筋利用点焊加固以防止钢筋骨架吊装发生变形。

3.2.2 模板拼装与拆除

模板系统设计引入了“超大尺寸桥面板底模主动落模”的思路，整个模板系统由底模、底模台车、侧模、支撑系统及升降系统等组成，预制板槽口预留用快易收口网作为模板。

模板均采用钢模，由专业模板厂进行加工。 底模采用10 mm 厚钢板和[10 槽钢分配梁组成，运至现场后通过螺栓连接，放置并固定在预制混凝土垫梁上，侧模采用梳齿形钢板作面板，利用10 mm 钢板及角钢进行加固，增加侧模板刚度。

桥面板的加厚段底模固定在混凝土预制台座垫梁上，桥面板钢筋骨架安装完成后，逐块安装侧模，侧模与底模连接要牢固、稳定、不变形，拼缝严密、不漏浆，模板尺寸符合设计规范要求，对桥面板断面预留钢筋通道在侧模上形成的孔洞，分块插入薄钢板封堵，防止漏浆。

当桥面板混凝土强度达到2.5 MPa 以上且混凝土芯部与表层、表层与环境温差均不大于20 ℃，并有措施保证梁体棱角完整， 气温无急剧变化，便可拆除侧模板。拆除模板前首先应解除模板间的连接，利用龙门吊进行起吊、人工配合。具体操作步骤为：拆除翼缘板侧端模板→拆除腹板侧端模板→拆除底模推拉杆→拆除钢模板与混凝土底座连接的小边模板→利用千斤顶及推拉杆将底模分块拆除→分块移动底模、将底模移动至下一桥面板浇筑位置，进行下一块桥面板预制。

3.2.3 混凝土施工

桥面板采用C50 高性能混凝土，其配合比需严格试配，满足设计及规范要求。

混凝土采用“吊斗法”多点布料、一次浇筑成型，各部位应均匀充分地振捣，以确保混凝土的密实性，同时不应因过振而产生骨料离析现象。 为增强预制板与现浇湿接缝的连接性能，湿接缝位置混凝土在脱模后应及时凿毛使骨料外露并冲洗。

桥面板顶板平整度是控制关键点，顶面采用刮杆初收平，初凝前进行二次收面并及时拉毛，以利于后期桥面铺装。

单块预制板一次浇筑成型，浇筑时避免振捣器碰撞预应力管道、预埋件和模板，浇筑过程安排专人检查模板状态， 循环检查内模和外侧模撑杆、丝杆、螺栓等连接情况及模板拼缝情况。

桥面板保湿养护时间不少于14 d， 非冬季期间应采用保水性较好的土工布覆盖洒水自然养护，并布置自动喷淋装置确保24 h 养护全覆盖； 冬季采用温水养护。

3.2.4 预应力施工

预制桥面板横向预应力以分类、分时段张拉为原则，当混凝土强度达到设计强度的90%时，先张拉最外侧1#、6#两束预应力，减少混凝土收缩引起的预应力损失；3#、4# 束待混凝土浇筑28 d 后且强度达到设计强度的100%再进行张拉；2#、5# 束待预制板安装并浇筑剪力槽且混凝土强度达到设计强度的100%再进行张拉。 预应力钢束张拉完成后， 在48 h 内完成压浆， 压浆采用真空辅助压浆法。

3.3 钢板组合梁安装

3.3.1 总体安装方案

钢梁及预制桥面板安装方案遵循原则：低墩区（10 m 及以下）采用龙门吊安装，高墩区（10 m 以上）或涉水段落采用架桥机安装。 龙门吊方案适合地形地质条件良好、桥墩高度较低的工况，架桥机方案适合地形地质条件复杂、桥墩高度较高的工况。

3.3.2 基础联施工

上部结构规模化安装是在桥上进行，在此之前必须搭设桥上工作平台即基础联[1]，基础联施工采用桥下工作平台配合龙门吊进行。

3.3.3 龙门吊装安装方案

基础联施工完成后， 以基础联作为钢板梁现场焊接平台，现场拼装完成后，再进行下一联钢梁吊装焊接，整联钢梁吊装完成后再进行预制桥面板安装，桥面板就位后，按中跨“跨中→1/4 跨→墩顶”，边跨“边支点→跨中→中支点”的顺序依次浇筑湿接缝及剪力槽混凝土，张拉本阶段横向预应力。

3.3.4 架桥机安装方案

基础联施工与龙门吊安装方案一致，具体安装步骤为：钢梁现场拼装完成后依次进行下一联钢梁第一、二跨吊装焊接→按顺序架设第一跨预制桥面板→架设第三跨钢梁并与第二跨钢梁焊接→架设第二跨预制桥面板，依此类推，交替进行钢梁架设焊接及预制桥面板架设。

湿接缝及剪力槽浇筑顺序：待整个架桥机施工界面的桥面板架设完成后， 按照中跨 “跨中→1/4跨→墩顶”，边跨“边支点→跨中→中支点”的顺序依次浇筑湿接缝及剪力槽混凝土， 张拉横向预应力。

3.3.5 钢梁与桥面板的连接

在预制桥面板与钢梁的搭接面上涂敷环氧砂浆，用预先粘贴在纵梁翼缘端部的橡胶垫控制环氧砂浆的涂敷范围和厚度。在环氧砂浆初凝之前让预制桥面板就位于钢梁上，桥面板就位后进行成桥线形和高程测量检查，桥面板之间的连接通过湿接缝钢筋搭接焊接，绑扎湿接缝横向钢筋并穿预应力管道，安装湿接缝底模板，浇筑剪力槽与湿接缝处的混凝土。

3.3.6 桥面高程监控

桥面板安装完成后需进行桥面高程复测， 高程测点沿跨径布置为每跨离端点100 mm、8 750 mm、14 000 mm、26 250 mm 及 35 000 mm 处，横桥向为两主梁腹板中线位置处。测量结果与相应工况理论计算值进行对比，确保误差在允许范围内。

4 结语

钢板组合梁桥上部结构施工过程，其关键控制点和施工技术已成熟[2]。 钢板组合梁作为一种崭新的桥梁结构形式具有广阔的发展前景。钢混组合结构桥梁利用钢与混凝土的材料优点，有效提高了桥梁的耐久性、使用性、环保性和景观性。 合理、精细设计的桥梁具有全寿命周期经济优势，具有建设期经济优势。