鋼混組合梁箱體栓接新工藝研究及應用

謝晟德

（青海省海南天和路橋工程有限公司,青海 海東 810699）

0 引言

近年來，鋼混組合梁在我國城市立交橋梁及建筑結構中得到了越來越廣泛的應用，并且正朝著大跨方向發展。鋼混組合梁在我國的應用實踐表明，其兼有鋼結構和混凝土結構的優點，適合我國基本建設的國情，是未來結構體系的主要發展方向之一[1]。而鋼混組合梁的連接方式對鋼混組合梁的結構和性能有著直接影響，該文主要闡述鋼混組合梁栓接的工藝流程和方法。

1 依托項目概述

樂都樞紐互通立交位于海東市樂都區東崗村，是連接該項目與G6京藏高速公路的T型樞紐互通立交，并預留未來向北延伸的條件，與G6京藏高速交叉樁號為JZK1747+933.778。該互通包括A、B、C、D、X、Y匝道、京藏高速主線，如圖1所示[2]。

圖1 樂都樞紐橋梁布置圖

2 栓接工藝要求

（1）該項目箱體栓接位置采用內外兩塊連接板通過M24高強螺栓連接頂底腹板，如圖2所示。其連接孔為φ26的通孔，為保證整橋連接的準確性，采用一半廠內打孔，一半現場配孔的工藝方式，這種工藝方式有利于現場箱梁拼裝和調整，利于整橋連接。

圖2 箱體連接示意圖

（2）根據吊裝順序將連接板點焊在箱體端頭，使箱體與連接板同時吊裝，省去后續吊裝連接板的工作。在吊裝完成后對整橋箱體間隙進行調整，再將位置有誤差的連接板調整好，準備成橋連接。

此方式大大節省了后續連接板安裝的工期以及人工投入，并且連接板點焊在箱體上有利于箱體定位和吊裝，方便現場施工。箱體吊裝如圖3所示。

圖3 箱體吊裝示意圖

3 栓接工藝流程

在吊裝完成后，對兩梁之間進行栓接配孔并用螺栓連接，流程如下：

（1）箱體配鉆。使用磁力鉆對箱體頂底腹板參照連接板上已有孔位進行配鉆，要求內外連接板的孔位偏差≤2 mm，使得梁端間具有栓接條件，并使用氣槍對每個孔進行鐵削清理，清理螺栓孔內的鐵削。

（2）穿螺栓。該次使用的螺栓是強度為10.9 s的高強螺栓，按照設計每個螺栓配備兩個平墊片。最終完成栓接樣式如圖4所示。

圖4 螺栓連接完成圖片

（3）緊螺栓。根據設計圖紙要求，該項目使用10.9級M24高強度螺栓，螺栓緊固力為225 kN。

M24高強度螺栓擰緊力矩計算公式為：

式中，d——螺紋公稱直徑（mm）；F——預緊力（N）；K——擰緊力系數（擰緊力系數參考表1）[3]。

表1 擰緊力系數表

根據鋼混組合梁表面要求可得知，擰緊力系數K選用無潤滑的一般加工表面，即K=0.18～0.21，而預緊力K=225 kN，d為24 mm，則可得：

T=K×F×d=（0.18～0.21）×225×24=972～1 134 Nm

計算可得，螺栓扭矩選用972～1 134 Nm范圍內均為合格，按照扭矩螺栓規范，螺栓扭矩不允許一次擰緊完成，故使用兩次扭緊，初扭選擇600 Nm，終扭選擇1 100 Nm[4]。擰緊方式如圖5所示，最終連接成果如圖6所示。

圖5 電動扭矩扳手擰緊底板螺栓

圖6 完成終扭的頂底腹連接螺栓

（4）用數顯扭矩扳手對螺栓扭矩進行檢測，如圖7所示。

由圖7可讀檢測扭矩為1 075 Nm，符合計算書結果972～1 134 Nm要求。該次施工共計2 880顆螺栓，抽檢10%，合格率為81.5%[5]，施工螺栓扭矩符合設計要求。

圖7 檢測數據

（5）高強螺栓安裝工藝及方法：

1）當鋼箱梁吊裝到指定位置后，使用高強螺栓對鋼箱梁進行臨時固定，連接面不可有雜物和污漬（如圖8所示）。

圖8 連接面雜物清理

2）高強螺栓安裝施工時，箱梁表面必須保持干燥，不得在雨雪天氣行安裝施工。

3）裝配和緊固接頭時，應嚴格遵守由中間向四周擴展的順序，執行初擰、復擰、終擰施工工序，每遍擰緊都應對已經擰緊的螺栓進行標記，避免漏擰的情況發生。當高強螺栓群施工遇到有死角時候（扭矩扳手無法施擰的地方），采用套筒扳手進行施擰。

4）高強螺栓初擰后須對每個螺栓用敲擊法檢查，檢查出的問題處理完成后，方可按照原來的步驟進行初擰和終擰，初擰到終擰必須在一天之內完成。終擰完成后，按螺栓總數的5%，采用螺母退扣檢查，當天擰好的螺栓應當全部補擰，超擰者應該更換。

5）為避免鋼板厚度偏差或者制作誤差造成的鋼板安裝間隙，高強螺栓安裝時應保證鋼材表面無浮銹、污漬等，摩擦面應平整光滑。出現間隙應按表2的方法進行處理。

表2 高強螺栓間隙處理方法

4 BIM輔助工藝技術

在深化圖紙階段，對鋼箱梁進行建模，在三維模型中，直觀地模擬施工過程，對施工過程栓接定位做到把控，用圖紙掌控高精度施工，將誤差降到最低。具體如圖9～11所示。

圖9 BIM建模對栓接橋梁加工工藝輔助一

圖10 BIM建模對栓接橋梁加工工藝輔助二

圖11 BIM建模對栓接橋梁加工工藝輔助三

5 結論

栓接橋梁有著焊接橋梁不具有的特性和優勢，栓接橋梁對于鋼混組合梁加工的精度要高于焊接橋梁，對鋼混組合梁加工工藝提出了更高的要求。但有BIM輔助鋼混組合梁加工，完全可以在深化圖紙環節滿足工藝標準，栓接橋梁憑借施工優勢更能占據市場。該文借助施工過程對栓接工藝進行分析，供鋼混組合梁栓接施工參考。