山区多梁式钢混组合梁整跨拼装架设施工技术研究

谭文鹏、张厚英

（贵州大通路桥工程建设有限公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

随着我国基础建设的迅速发展，钢结构桥梁的形式和数量日益增多，同时出现了各式各样的施工工艺和方法。高原山区不具备沿海、沿江地区的水运及浮吊条件，钢构件的运输、施工受环境及交通限制等因素的影响较多，在山区建造钢混组合梁桥将面临不少的困难和挑战。根据都安高速云雾大桥引桥在施工中遇到的诸多问题，对山区特定地形条件下钢混组合梁桥施工进行研究，为同类桥型建设提供参考。

1 工程概况

贵州都匀至安顺高速公路云雾大桥引桥上部结构为多梁式钢混组合梁结构，都匀岸、安顺岸引桥分别为三联、两联4×40m 钢混组合梁结构。该桥引桥结构设计为“焊接钢板梁+预制桥面板”，钢梁由三根工字型主纵梁、横梁及小纵梁组成。在墩顶及跨间位置，各片主梁间设置横向连接系，其中在墩、台顶支撑处及跨中处采用实腹式构造，跨间其他位置采用H 形断面小横梁；在相邻两片主梁之间设置一道小纵梁，小纵梁固定在横向连接系顶端。钢梁上安装预制钢筋混凝土桥面板，横桥向桥面板悬挑1275mm，桥面板与钢梁通过剪力钉连接，见图1。

图1 云雾大桥引桥结构效果图

2 施工难点

第一，钢梁为多梁式结构，单根钢梁结构刚度低、稳定性差；钢梁结构连续段拼接缝处于盖梁之外，架设时需要悬拼对接；采取架桥机架设施工，需要考虑钢横梁和桥机支腿的空间冲突问题。

第二，桥梁处于平面曲线上，最小半径r=1100m，钢梁设计采取以直代曲原则，若采取顶推施工工艺，则需横向纠偏。

第三，多梁式钢混组合梁结构，拼装时需考虑平面线形、预拱度（最大118mm）、横坡（最大2%）等多维度的线形，同时，由于结构刚度低，架设全过程还需考虑成桥应力、线形均能满足要求。

第四，引桥桥址地势陡峭且安顺岸引桥桥台与隧道洞口的距离仅有1m，钢梁拼装后宽度达10.8m，梁高1.7m，无法在隧道洞内实现拼装。

第五，整跨钢梁运输需要克服曲线运输、纵坡适应等问题，以保证运输过程安全。

3 施工方案对比

同类型的小跨径钢结构桥梁通常采用顶推法和架桥机整跨架设法施工。通过方案对比，优先选择架桥机整跨架设施工方案。

3.1 顶推施工

第一，采用顶推法施工，在钢梁前端安装导梁，同时每个桥墩墩顶需设置多套顶推千斤顶、扁顶（作为换顶设备），钢梁伸缩缝处需设置临时连接措施，从而会导致工程成本增高。

第二，该桥多梁体系导致整跨钢梁横向刚度较弱，对应每根钢主梁在盖梁上均需设置千斤顶，千斤顶的数量增多将大大增加控制难度。

第三，该桥处于曲线上，每个墩顶处都需要进行多次横向纠偏，施工难度大、风险高。

第四，由于该桥处于山区，墩柱高度最高达80 余米，临时墩施工、顶推千斤顶安装、拆除均存在较大困难。

第五，在该工程无场地且钢梁拼装宽度超出隧道的条件下，首次顶推需要采取复杂的尾部配重措施。

第六，顶推施工中为解决桥面板如何安装的问题，需要增加吊装设备，且设备自重需严格限制[1]。

3.2 架桥机架设施工

第一，架桥机需考虑全幅宽度的吊装问题，架桥机横向宽度增加（主桁间距达12m），横向、纵向稳定性需加强。

第二，整跨架设需保证钢梁吊装过程的平衡性和钢梁穿越支腿的要求，在空间上、同步上提出较高要求，见图2。

图2 钢梁整跨吊装示意图

第三，钢横梁与架桥机支腿在盖梁上空间问题解决有两种方案：方案一，采取前后双前支腿形式，钢横梁以“过门槛”形式逐步穿过支腿，见图3。该方案将使架桥机造价适当增加、双支腿导致盖梁空间显得更加局促、过支腿过程比较复杂且过程安全、隐患较大。

图3 钢横梁“过门槛”示意图

方案二，拼装时，少装一道钢横梁。待整跨钢梁架设就位后，再行悬空安装钢横梁。

第四，架桥机安装桥面板较为方便，无需其他吊装设备，且桥面板吊装过程没有多余的施工荷载。

第五，都匀岸可以直接在路基段实施拼装，龙门吊作为起重设备。

第六，设计一种运梁平车，使钢梁与台车之间在曲线运输时可以相对自由，上下坡时台车车身与行走系统可以竖向转动，从而保证钢梁运输全过程安全。

第七，安顺岸引桥在地形陡峭条件下，龙门吊基础施工措施复杂，故采取塔吊实现钢梁拼装更可靠。

第八，安顺岸引桥拼装，需搭设一跨平台作为第一跨钢梁的拼装场。拼装平台需要足够的刚度，以满足第一跨拼装需求。第一跨施工完成后，拼装平台仍需作为第一跨的支撑，使第一跨钢梁满足后续钢梁拼装场的承载力和刚度需求。

4 安顺岸架桥机整跨架设施工方案

安顺岸引桥由于没有路基作为拼装场，需要设置临时拼装平台会导致一系列应力、线形、空间冲突、吊装设备等困难和问题，并呈现出明显的山区钢混组合梁施工的特点，因此，以安顺岸引桥施工为例展开分析。

第一，利用钢管-贝雷支架作为施工平台，安装第一层拼装台座与第一跨支座，利用台座与支座共同完成第一跨钢梁拼装。

第二，通过对不同施工阶段调节第一层拼装台座的高低，实现对第一跨钢梁线形及应力的控制。第一跨施工时，利用第一层台座调整第一跨钢梁预拱度，完成钢梁拼装。第一跨钢梁拼装完成后，降低第一层台座高度，使钢梁完全由两端支座支承，钢梁在铺装预制板后能够自由下挠。第一跨桥面预制板铺装完成24h 后（使钢梁具有足够产生正常下挠的时间），升高第一层台座，使之与梁底紧密接触，保证第一跨作为后续钢梁拼装场的承载力和刚度需求，见图4。

图4 钢梁拼装示意图

第三，设置第二层台座，拼装其余跨钢梁。第一联钢梁及预制板架设完毕，拆除第一层台座，再浇筑第一联所有湿接缝。在解除整联钢混组合梁的临时支撑和施工荷载后，一次性浇筑整联湿接缝，钢梁完全在结构自重的自然状态下下挠，保证钢混组合梁的应力、线形符合理想成桥状态。

第四，第二层台座设计为折叠式台座，即台座与桥面为铰接，钢梁拼装完准备运输时可以放倒台座，使运梁平车能顺利跨越通过台座位置。同时，通过第二层台座调整后续钢主梁拼装预拱度。

第五，配置三台运梁平车（A、B、C），其中两台（A、B）在将前一跨钢梁运出去的同时，即可在拼装场内以另一台运梁平车（C）作为临时台座，与第二层台座一起完成下一段钢梁的拼装。

第六，前一跨钢梁由架桥机吊起后，将两台运梁平车（A、B）退回拼装场，此时后一跨钢梁尚未拼装完成，利用退回来的两台平车中的一台（A）作为临时拼装台座，完成该跨剩余钢梁拼装。另一台平车（B）待钢梁拼装完成后使用塔吊吊起。

第七，将第二层台座放倒，钢梁由两辆运梁平车（C、A）运出，将塔吊吊起的运梁平车（B）吊至下一跨钢梁端头位置处作为临时拼装台座，同时立起放倒的第二层台座，开始下一跨钢梁安装[2]。

5 架桥机整跨拼装架设施工技术特点和施工要点

第一，通过三台车循环对调使用，解决拼装与架设时间、空间冲突问题，大大节约工期，从而使该工艺相对顶推施工更具推广价值。

第二，以双层台座方式实现提高钢梁拼装质量和保证钢梁成桥应力、线形。

第三，解决场地受限条件下的同轴线的拼、运、架施工时间和空间冲突问题，开拓同类条件下施工应用的思路，即使场地充足情况下也可以实现增加工作面的目的，从而在质量、安全、成本等方面实现全面提升[3]。

第四，第一层台座的上下可调范围必须大于第一跨钢梁的设计预拱度+第一跨钢梁铺装预制板后的下挠值。

第五，在铺装第一跨桥面预制板前将第一层台座调低，保证台座不干扰主梁的正常下挠。

第六，第一跨预制板铺装完成后，需将第一层台座调高，使之紧贴钢梁底面，保证在第一跨桥面拼装其余节段时，外加荷载能够直接通过台座传递至钢管支架进而传递至基础，从而确保主梁不会再产生多余下挠。

第七，在一联钢梁及桥面预制板全部架设铺装完成后，方能浇筑湿接缝混凝土，以保证桥面的整体性。

第八，第一层台座拆除、桥面荷载清除完成之后，方能实施湿接缝混凝土浇筑，保证湿接缝混凝土浇筑过程整联钢梁下挠协调性[4]。

6 结论

该钢混组合梁结构系首次在贵州山区应用，出现了在特定山区地形条件下施工困难较大的问题。通过一系列施工创新举措，全方位解决了所有施工难题，且能保证高质量、安全、快速、经济地完成施工。主要创新点如下：

第一，利用第一跨桥面作为钢梁拼装场，解决了同轴线施工拼、运、架过程的时间、空间问题。

第二，设置两层拼装台座，两层台座均可调节高低，在满足施工需求的同时，保证施工过程中的钢梁线型、应力始终与成桥后的线形、应力相吻合。

第三，设计一种可折叠台座，保证在不移动台座的情况下放倒台座，可以使运梁平车顺利通过。

第四，配置三台运梁平车，并保证其中一台运梁平车始终在拼装场内作为尾端临时台座，实现快速拼梁、架梁不间断施工作业。

第五，设计了整跨钢梁运输台车，解决了钢梁运输过程的安全问题。

通过对特定山区地形条件下的山区多梁式钢混组合梁整跨拼装架设施工技术研究，为今后钢混组合梁设计、施工提供可参考实例。