談永川長江大橋鋼—混結合段施工關鍵技術★

楊天偉 黃天貴 黃玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

·橋梁·隧道·

談永川長江大橋鋼—混結合段施工關鍵技術★

楊天偉 黃天貴 黃玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

以永川長江大橋為例，對該大橋鋼—混結合段的施工難點進行了研究，從鋼梁存梁支架、橋面吊機、鋼箱梁定位等方面論述了鋼—混結合段施工的關鍵技術，為類似工程的施工積累了經驗。

斜拉橋，鋼—混結合段，鋼箱梁，橋面吊機

0 引言

由于鋼與混凝土結合可以提高力學性能和改善經濟性，所以近幾年鋼—混結合梁橋的工程實例不斷增加。其中鋼—混結合梁斜拉橋由于其主跨采用鋼梁,所以具有跨越能力大的優點,而邊跨采用混凝土梁從而起到了很好的錨固作用且兼有可降低建橋成本的特點。

本文以永川長江大橋為背景，在鋼—混結合段施工關鍵技術方面進行簡單的探討。

1 工程概述

永川長江大橋為主跨608 m的7跨連續半漂浮體系的雙塔混合梁斜拉橋。鋼—混結合段大橋梁的關鍵部位，鋼混結合段總長7.795 m；其中混凝土梁段長2.75 m，采用C55自密實鋼纖維混凝土；鋼梁段長5.5 m(鋼格室段2.0 m，鋼箱梁加強段3.045 m，鋼箱梁段0.455 m)。先吊裝鋼梁梁段至存梁支架上，準確定位，然后綁扎鋼筋、安裝預應力材料和預埋件、安裝模板澆筑混凝土梁段和鋼格室內混凝土，見圖1。

2 施工難點

1)結合段鋼箱梁作為起始段鋼箱梁，是全橋其他鋼箱梁安裝的基準點，其安裝精度是控制的重點。

2)支架除承受結合段重量及中跨側混凝土箱梁重量外，還需承受橋面吊機及1號鋼箱梁的重量，上述荷載是支架設計時考慮的重點，此外，支架受力后的水平分力由索塔身上的預埋件承受，支架的安全檢查是工程控制的重點。

3)結合段由截然不同的兩種材料構成，兩種材料性能的差異導致結合段受力極其復雜，結合段的施工監控需做特殊安排。

4)結合段是受力特殊部位，一方面要求混凝土具有抗裂增韌的性能，另一方面又要求混凝土具有良好的使用性能，通過摻入鋼纖維來增加抗裂性能，但同時粘度的增加又降低了混凝土的使用性能，因此結合段混凝土配合比設計時需反復試配，配合比設計是重點也是難點。

5)結合段鋼筋密集，空間極其狹小，鋼格室底板混凝土的振搗是難題，混凝土密實性和防裂是施工中控制的難點。

3 鋼—混結合段施工關鍵技術

3.1 鋼梁存梁支架

通過對E梁段的重量、尺寸、結構分析以及整個相關施工的工況考慮，結合設計圖紙要求通過有限元軟件模擬驗算，最終確定了存梁支架的形式。整個支架采用落地式鋼支架，分兩排布置，橫向采用鋼管做平聯，頂上兩層平聯處設置兩層型鋼附墻與下塔柱橫梁預埋件銷接，主縱梁采用3×HN800×300和2×HN800×300，橫向分配梁采用Ⅰ40a。存梁臨時支座采用2×HN800×300支座上放置不銹鋼板做滑動面，見圖2。

3.2 橋面吊機

鋼梁采用兩臺200 t橋面吊機抬吊的施工工法，吊機選用了分離式卷揚機提升動臂變幅吊機，吊具選用柔性吊帶。由橋面吊機將鋼箱梁安全準確的提升至高出橋面后，啟動變幅機構吊裝梁段縱向越過支架到達安裝位置，采用輔助設備配合進行對位拼接。橋面吊機設有步履式驅動裝置，可在橋面自行前進或后退。

橋面吊機的工作特征：1)橋面吊機站位于已安裝節段斜拉索橫隔板處；2)橋面吊機架設相鄰節段；3)橋面吊機向前行走，前支點站位于已安裝節段斜拉索橫隔板處，后錨點距離前支點15.5 m處繼續架設下一節段。鋼梁的縱向及橫向調節通過起升、變幅、鎖具調整等進行精確控制；4)橋面吊機縱變幅范圍6.8 m～16 m。

3.3 鋼箱梁定位

利用橋面吊機進行多輪定位，每輪定位順序：先高程，再縱橋向，后橫橋向，見圖3。

1)高程定位。首先，根據支架頂鋼支點處實測標高，以及監控提供的梁底支點處標高，制作安裝型鋼支座，采用橋面吊機直接將鋼梁段就位，監控復核梁頂標高，不符合要求的使用橋面吊機，將梁段吊起，在支點處墊薄鋼板。精調梁段高程的同時，將梁段平面位置也進行粗調整，使其縱橫向誤差小于1 cm。

2)縱橋向定位。在已澆筑混凝土梁段兩個邊腹板頂面分別埋設兩根型鋼，用來作為調節縱向位置手拉葫蘆的生根點。主橫梁后端焊接限位擋塊(預留1 cm富余)，在梁段就位時采用橋面吊機變幅功能以及5 t葫蘆輔助，在限位上支墊薄鋼板，進行精確定位。

3)橫橋向定位。橫橋向在梁段首次定位時，利用5 t手拉葫蘆，輔助橋面吊機，第一輪定位后在主橫梁上焊接限位擋塊，以后每次定位后都塞墊薄鋼板，定位誤差控制于±5 mm。

3.4 C55鋼纖維自密實混凝土配合比設計

1)原材料選定。配制自密實混凝土選擇的主要原材料為水泥、粉煤灰、礦粉、5 mm～16 mm級配碎石、砂、減水劑。

a.膠凝材料的選擇。根據JGJ/T 283—2012自密實混凝土應用技術規程的要求，配制自密實混凝土宜采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，可以采用粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、硅灰等礦物摻合料，且粉煤灰應符合國家現行標準GB/T 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的規定，粒化高爐礦渣粉應符合現行國家標準GB/T 18046用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉的規定。

b.骨料的選擇。粗骨料宜采用連續級配或2個及以上單粒徑級配搭配使用，最大公稱粒徑不宜大于20 mm；對于結構緊密的豎向構件、復雜形狀的結構以及有特殊要求的工程，粗骨料的最大工程粒徑不宜大于16 mm。

細骨料宜采用級配Ⅱ區的中砂。

2)理論配合比計算。采用改進計算法進行自密實混凝土配合比設計。改進全計算是全計算法結合固體砂石體積法的一種配合比設計。砂石計算不再采用全計算法中的依據用水量來確定，將漿體體積與傳統體積水膠比聯系起來，混凝土配合比參數可全部按公式定量計算。計算公式和步驟簡單，物理意義明確，是一種考慮因素較多、相對周全的配合比設計方法。首先計算適配強度，確定合理的水膠比，然后通過固定砂石體積含量的方法確定石子和砂的用量，并保留全計算法中的用水量計算公式之后確定膠凝材料用量，分別計算水泥和粉煤灰用量，最后利用公式和經驗確定高效減水劑的用量。

3)自密實混凝土試驗室試拌。經過大量配合比試驗，優化出如表1所示的C55自密實混凝土配合比。

4)自密實混凝土性能檢驗，見表2。

表1 鋼混結合段自密實混凝土配合比 kg/m3

表2 鋼混結合段C55自密實混凝土工作性能與力學性能

5)混凝土局部足尺模型澆筑試驗。試驗分兩組進行完成，第一組采用直接澆筑成型，第二組采用振搗成型。通過試驗發現，在第一個鋼格室布料時，混凝土能順利的流到另外兩個格室內，混凝土粘聚性好，未發現離析現象。澆筑至頂面時，在不振搗的情況下，多余的混凝土可從排氣孔溢出，表明混凝土工作性很好，能達到自密實。澆筑完成并養護結束后，將模板拆開，兩個模型均顯示混凝土在格室內填充密實，混凝土對PBL鍵包裹效果很好，未出現收縮裂縫(如圖4所示)。

4 結語

永川長江大橋鋼—混結合段鋼梁部分的順利吊裝，證明了該吊裝定位技術和存梁支架的可行性；混凝土梁段部分的順利澆筑也進一步驗證了C55鋼纖維自密實混凝土的科學性和合理性。永川長江大橋鋼—混結合段的關鍵施工技術可供類似工程參考借鑒。

[1] JTJ/TF 50—2011,公路橋涵施工技術規范.

[2] 田曉斌,胡明義.鄂東長江公路大橋工程.北京：人民交通出版社,2012.

[3] 黃艤長江大橋鋼混結合段施工細則.

Discussion on critical construction techniques of steel-concrete combined section of Yangze river bridge in Yongchuan★

Yang Tianwei Huang Tiangui Huang Yufan

(CCCCFirstHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100024,China)

Taking Yangze river bridge in Yongchuan as an example, the paper studies its bridge steel-concrete combined section construction difficulties, and discusses critical steel-concrete combined section construction techniques from aspects of steel-beam bracket, deck hoister and steel box girder orientation, which has accumulated construction experience for similar engineering.

cable-stayed bridge, steel-concrete combined section, steel-box girder, deck hoister

2015-09-16

楊天偉(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0165-03

U445

A

★：“十二五”國家科技支撐計劃課題“鋼—混凝土組合結構現代化施工關鍵技術研究四”(課題編號：2011BAJ09B0404)