鋼混結合梁連續剛構鋼混結合段施工技術研究

中鐵八局集團第一工程有限公司 重慶 400053

摘要：鋼混結合段施工是混合梁連續剛構施工的關鍵，鋼混結合段的定位澆筑，標志著連續剛構合攏間隙確定，其定位誤差直接影響到合攏誤差。本文以省道S364十水線改建工程小欖水道特大橋為例，介紹鋼混結合段施工技術。

關鍵詞：鋼混結合梁；定位控制；吊裝

一、工程概況

小欖水道特大橋位于中山市東鳳鎮沙口大橋下游約3.5km處的廣珠城際快速軌道小欖水道特大橋的兩側，小欖水道特大橋主橋為跨越小欖水道的一座混合梁連續剛構橋，跨徑布置為98+220+98m，主橋采用混凝土箱梁和鋼箱梁兩種形式，中跨節段依次為64m混凝土梁段+2.5m鋼混結合段+2.5m鋼箱梁連接段+82m鋼箱梁節段+2.5m鋼箱梁連接段+2.5m鋼混結合段+64m混凝土梁段，82m鋼箱梁重800t，采用整體吊裝工藝，允許誤差為20mm。

鋼箱梁包含了PBL剪力鍵、鋼格室、剪力釘、普通鋼筋、橫縱向預應力，構造錯綜復雜，如圖1。

二、施工重點及難點

鋼混結合段重約96t（含吊具及骨架），在進行鋼混結合段工藝設計時，其施工難點和技術要求有：

1、小欖水道為內河I級航道，船只過往頻繁，需盡快減短施工時間，降低通航安全威脅；

2、吊架具有足夠的安全性和可靠性，滿足混凝土澆筑的剛度要求，并滿足無吊裝設備的情況下操作，有較強的可操作性。

3、鋼混結合段定位完成后，標志著中跨合攏間隙已確定，但鋼混結合段定位后，還需經歷鋼混結合段混凝土澆筑、邊跨15#節段澆筑、邊跨16#節段澆筑、邊跨合攏及合攏預應力張拉、鋼箱梁起吊等施工工況，在上述工況下，鋼混結合段的轉角和位移也會發生改變，需找出影響精確定位的影響因素（溫度、結構自身變形、不均衡澆注工況下的地基剛度系數等），采取相應的應對措施。

三、鋼混結合段定位控制理論研究

1、主要影響因素分析

1）混凝土澆筑過程中吊掛系統因混凝土自重變形；

2）鋼混結合段安裝和鋼箱梁吊裝時隔4～6個月左右，鋼混結合段安裝溫度和鋼箱梁吊裝溫度不同，對間隙的影響。

3）鋼混結合段施工完成后，需經歷一系列的不對稱施工，橋址處淤泥質覆蓋層厚度為30～40m，不對稱施工將造成樁土共同作用，如何獲得準確地基剛度系數。

4）鋼混結合段定位完成到鋼箱梁起吊后，懸臂端的位移和轉角變化，以及鋼箱梁起吊后鋼箱梁段的位移和轉角變化。

2、掛籃變形測定

通過兩種方式獲取掛籃的變形量：

1）、理論計算，模擬鋼混結合段的混凝土荷載，不計吊架自重和鋼箱梁自重，采用Midas計算鋼混結合段在混凝土自重作用下的位移：

2）、通過13’#及14a’#節段的澆筑觀測和重量換算算得到掛籃施工的非彈性變形值。

3、安裝溫度測定

小欖水道特大橋主跨為220m，鋼箱梁長度為87m，混凝土梁長度為133m，溫度的變化直接影響到合攏口間隙及鋼箱梁的長度變化，溫度對混凝土的熱膨脹系數取1.0×10-5m/℃，溫度對鋼結構的熱膨脹系數為1.2×10-5m/℃，故溫度對鋼混結合段安裝時預留長度的偏差值為：

△L1=133m×（T1-T3）×1.0×10-5+87m×（T2-T3）×1.2×10-5

T1----鋼混結合段安裝時的溫度。

T2----鋼箱梁預拼時的溫度。

T3----預計鋼箱梁吊裝時的溫度，從上表查出。

4、地基剛度系數測定

由于本橋地處軟基地帶，且施工時存在不平衡施工，地基剛度系數對模擬橋梁各施工工況的變形有重要意義，在每個懸臂端10#塊施工時，進行了不平衡施工加載試驗，以確定地基剛度系數。

試驗方法：在10#節段澆筑時，用混凝土進行不均勻加載進行試驗，分3級加載，并在懸臂端布置6個觀測點，每加載一級，測量懸臂端的標高及位移變化。

根據加載重量及位移觀測的結果，輸入力學計算模型，以反算地基剛度系數。

3.4 橋梁結構變形計算

1）通過模擬計算，鋼箱梁在自然狀態和吊裝狀態，其端頭發生的轉角為R1=0.23°（0.00401rad）。

2）通過帶入3.3中的地基剛度系數，計算得到鋼混結合段定位到起吊鋼箱梁期間一系列工況后，對懸臂端產生的位移和轉角：

△L2=6mm R2=0.119°（0.00208 rad）左端逆時針

3.2.1.5 施工坐標值確定

通過上述控制參數的確定，得到鋼混結合段的定位坐標值，在施工控制時，為便于施工控制，將轉角轉化為高差進行控制，采用經緯儀和水準儀精確定位鋼混結合段的坐標。

四、鋼混結合段施工

1、施工順序

結合鋼混結合段的結構特點及施工環境條件，為節約吊裝時間，優化工藝流程，采用施工掛籃主桁架進行鋼混結合段吊裝，在掛籃設計時，充分考慮掛籃后退功能，加長掛籃前上下橫梁及后下橫梁，給鋼混結合段騰出吊裝空間，主要工藝流程為：

1）鋼混結合段前一個混凝土節段施工完成后，拆除掛籃前端的工作平臺及吊桿、將內模及骨架拆卸、下放翼緣板模板至前下橫梁；2）拆除掛籃前后橫梁內側吊桿，用最外側吊桿吊起底模及翼緣板模板，掛籃退回至上一節段，用錨桿錨住底板平臺；3）掛籃主桁架前行至鋼混結合段指定位置，用2臺連續千斤頂起吊鋼混結合段至工作面，安裝臨時骨架，并鎖定。4）掛籃主桁架退回上一節段，將底板吊桿重新安裝在前后橫梁上，行走至鋼混結合段底部，錨固掛籃后錨；5）安裝掛籃前后橫梁吊桿及吊帶，收緊吊帶，讓鋼箱梁貼死掛籃底板；6）卸載臨時骨架，讓鋼箱梁放于掛籃底板上，開始進行精確定位調整，以及鋼混結合段施工。

2、鋼混結合段吊裝

鋼混結合采用兩點吊裝，起吊設備為2臺200t千斤頂，配備8-φ15.24鋼絞線，利用計算機同步提升系統起吊。在鋼箱梁腹板處安裝吊耳，吊耳與鋼箱梁采用螺栓連接，與鋼絞線上的吊點采用銷子連接。

3、鋼混結合段勁性骨架設計

鋼混結合段勁性骨架作用在于，將鋼混結合段起吊后，鎖定骨架，將其重量轉換到骨架上，卸載掛籃上的千斤頂，讓掛籃后退吊掛上底模系統及側模系統再行走到14b’端頭，勁性骨架采用豎向承載骨架和橫向穩定骨架。

豎向承載骨架采用2[22槽鋼組焊件（N1、N2）作為受力桿，N3節點采用18顆D30高強螺栓與鋼混結合段的錨板連接，N5節點采用預埋4-φ70×16鋼套筒，用φ48自制螺栓連接，N6節點采用預埋鋼板組焊件，與勁性骨架N2節點板焊接，節點板與桿件之間采用φ70銷子連接，如圖2所示：

橫向采用橋面的水平骨架進行定位，防止豎向骨架在橫向上失穩，鋼箱梁頂面用[12槽鋼作為“八字撐”，與鋼箱梁端采用螺栓連接，與14a’預埋件之間采用焊接。

4、鋼混結合段定位控制措施

4.4.1 接縫處理及預拼裝

鋼混結合段與鋼箱梁接縫間隙為20mm，為便于鋼箱梁正常起吊和對位安裝，主要采取的措施有：

1）考慮鋼箱梁吊裝會發生向內的轉角，鋼箱梁與鋼混結合段的接縫在制造時，制造成豎直縫，起吊后，在重力作用下，鋼箱梁頂面伸長，底面縮短，更有利于鋼箱梁的起吊到位。

2）鋼箱梁及鋼混結合段在廠制時，匹配制造，進行預拼裝后方可出廠。

4.4.2 精定位調整

將掛籃放置在掛籃底板上后，拆除勁性骨架，通過調整吊掛系統實現左右、上下調整，調整完成后，將橫向平面位置用勁性骨架鎖定，并將掛籃后下橫梁用錨桿打緊。標高和位移控制以橫、縱坡為主，定位誤差控制在2mm內

5、混凝土澆筑及控制措施

鋼混結合段鋼筋密集，鋼筋、預應力、隔板等較密集，構造復雜，且鋼混接頭容易存在較多死角，混凝土的下料及振搗工作是保證混凝土澆注質量的關鍵工序，必須采取行之有效的技術措施：

1）混凝土配合比性能要求：首先強度滿足設計要求、混凝土中摻入礦粉以減少水泥用量、摻入微膨脹劑補償收縮、摻入聚丙烯晴纖維以增強混凝土抗裂性，具有良好的工作性能。

2）混凝土配合比設計好后，進行澆筑試驗，要求入模坍落度在180±之間，且流動度。

3）澆注腹板、底板時，為避免混凝土與鋼筋碰撞造成混凝土離析，在腹板頂板布置8個下料點。

4）頂板澆注時，由于鋼混結合段存在頂鋼板，易造成鋼混結合段頂板澆注不滿或不密實，因此，在頂板澆注時，制作一個50cm高的料斗，料斗略大于澆筑孔，料口與鋼混結合段鋼板貼緊，混凝土從料斗口進入，用搗固器振搗，時混凝土在頂板混凝土上形成負壓，鋼格室角上的排氣孔冒漿時，表明混凝土已澆筑飽滿。

結束語

1、鋼混結合段施工工藝可操作性強，結構安全可靠，變形可控，混凝土澆筑變形誤差控制在2mm以內。

2、從鋼混結合段起吊到勁性骨架安裝完成，施工時間均控制在10小時內，施工過程進行航道管制，確保了通航安全。

3、通過對溫度、橋梁結構變形、地基剛度系數等因素的研究，為鋼混結合段精確定位提供了理論依據，整體鋼箱梁施工時，高精度合攏。