巴中市麻柳灣大橋鋼-混凝土組合連續梁施工關鍵技術淺析

彭清江

(巴中市政府投資項目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳灣大橋鋼-混凝土組合連續梁施工關鍵技術淺析

彭清江

(巴中市政府投資項目代建管理局，四川巴中636600)

巴中市麻柳灣大橋主橋為55 m+90 m+55 m鋼-混凝土組合連續梁，屬國內同類橋型跨度較大者，文章著重介紹了鋼-混凝土組合連續梁關鍵施工工序及施工技術特點，對同類橋梁的施工具有參考意義。

鋼-混凝土; 組合連續梁; 施工技術

1 工程概況

項目位于四川省巴中市，擬建麻柳灣大橋跨越巴河，北起狀元橋街(司法局段)與江北大道平交，南接南泉寺北街與草壩街平交，與兩岸濱江路均采用立體交叉形式(圖1)。

全橋上部結構采用(2×20 m+22 m+18 m)預應力混凝土連續箱梁+(55 m+90 m+55 m)變截面鋼混組合連續梁+3×20 m預應力混凝土連續箱梁；下部結構主橋采用拱門形墩接承臺樁基礎，引橋采用柱式墩樁基礎，橋臺為樁板式橋臺，承臺樁基礎。橋型布置見圖2。

主橋采用(55+90+55)m三跨變截面鋼-混凝土組合

連續梁，主橋總寬度28 m，箱梁跨中高度(含橋面板高)為2.9 m，主墩頂高度為4.9 m，梁高按二次拋物線變化。主橋斷面如圖3所示。

圖1 麻柳灣大橋主橋

圖2 橋型布置(單位：cm)

圖3 主橋斷面(單位：cm)

橋面板采用C50無收縮混凝土，頂板寬28 m，厚度為18～40 cm，懸臂長2.5 m，采用在鋼梁上分節段現澆施工。鋼梁采用低合金鋼Q345C 級，截面形式為三箱單室變高度U 形斷面，鋼梁底板設置Π、Ι形加勁肋，箱內、箱間設鋼隔板，將三個單箱連成整體結構。焊釘群預留孔尺寸為430 mm×500 mm，在鋼梁長度方向上間距1m，每個剪力釘群采用24根焊釘。

2 主橋施工工序

考慮主橋結構荷載作用特點，結合橋梁跨越巴河的施工條件，主橋采用形成組合截面以后一次落架的施工方案，主橋施工工序主要分以下幾步進行：

(1)準備工作，基礎及下部結構施工，臨時支墩的施工、吊裝軌道的鋪設、搭設支架。

(2)在橋梁加工廠內按要求制造鋼梁并運輸至工地現場。

(3)用龍門吊架設鋼梁，并安裝支座。

(4)待鋼梁線型、標高等調整到理論值后，焊接鋼梁節段、并連接箱間連接。

(5)架設組拼后的鋼梁，即可作為橋面板施工的承重平臺。在預留孔以外的鋼梁上翼緣設置橡膠墊。分段澆筑橋面板混凝土，在剪力釘處預留孔洞，混凝土達到100 %設計強度后(且混凝土齡期大于15 d)，張拉鋼絞線施加預應力；預應力孔道內水泥漿達到90 %設計強度后，澆筑下一段橋面板混凝土。

(6)用無收縮砂漿填充剪力釘群的預留孔，使橋面板與鋼梁共同受力。

(7)預留孔填充完畢20 d后，對稱均勻拆除施工支架。

3 鋼箱梁施工技術

3.1 支架系統

鋼箱梁節段安裝采用在支架平臺上安裝龍門吊吊裝施工的方法。支架系統基礎采用鋼筋混凝土承臺基礎，龍門吊行走軌道下采用直徑140 cm混凝土圓柱，鋼梁支撐采用Φ820×10 mm鋼管。支架平臺采用貝雷梁及工字鋼形成。吊裝設備為兩臺跨徑32 m，60 t龍門吊。

支架系統施工工序：基礎施工→臨時支墩施工→工字鋼橫梁安裝→橫向連接系施工→貝雷梁拼裝→龍門吊軌道安裝→梁底Φ426鋼管支撐→龍門吊安裝

吊裝系統施工完成后，模擬實際吊裝方式按最大吊重的1.2倍系數進行吊裝測試，按50 %、80 %、100 %、120 %逐步加載進行吊裝測試，通過驗收合格后投入使用(圖4)。

圖4 支架吊裝系統現場照片

3.2 鋼箱梁制作

鋼箱梁制作工藝流程：材料檢驗→材料拼接→放樣→號料→切割下料→矯正→邊緣加工→組對→焊接→涂裝、編號→構件驗收

3.2.1 單元件制作

①頂、底板制作：下料→矯正→組裝U肋→焊接→修整

②橫隔板制作：下料→矯正→加工→I形肋組焊修整→組焊入孔周圍→修整

③腹板制作：下料→加工→切割主板周邊及大孔→修整→組焊豎肋、水平肋→組焊圍板→修整

3.2.2 梁段制作

為減少占用總拼裝胎架時間，縮短總裝周期，在頂(底)板參與梁段組裝前，先在專用胎架上將二(或三)塊頂(底)板拼焊成一個吊裝板塊，組裝時使用預留焊接收縮量的樣板控制焊縫兩側相鄰U形肋的中心距，為減少焊接變形和火焰修整量，保證板塊平面度，在焊接前預置反變形(圖5)。

組裝工序：組焊底板→組焊橫、縱隔板→修整→外腹板→組焊頂板→組焊附件→修整

圖5 鋼箱梁制作

3.3 鋼箱梁焊接和焊接檢驗

焊接材料及輔材應符合相關國家標準并與Q345C鋼相適應，焊材生產廠家及焊材牌號通過焊接工藝評定試驗選定。所有焊接均應按照批準的焊接工藝評定試驗要求進行。

3.3.1 鋼梁各主要焊縫的熔透要求

(1)全熔透角焊縫：腹板與頂、底板的焊縫；支座橫隔板與頂、底、腹板的焊縫；支座支承加勁肋與橫隔板擴底板的焊縫；頂板I型縱肋與頂板的開坡口焊縫。

(2)部分熔透角焊縫：普通隔板與項、底、腹板的焊縫；橫隔板上的加勁與橫隔板的焊縫；腹板上豎向及水平加勁肋與腹板的焊縫；頂板U形加勁肋與頂板的單邊坡口焊縫；底板I型筋板與底板的焊縫。

3.3.2 焊接檢驗

(1)外觀檢驗。所有焊縫必須進行外觀檢查，不得有裂紋、未熔透、夾渣、未填滿弧坑。焊縫表面上不得殘留焊渣、焊接飛濺物等，如有應清除干凈。

(2)超聲波探傷。全部焊縫均應作超聲波探傷，并抽取全部焊縫長度的10%～15%進行X射線檢查，對X射線檢查的焊縫要求達到一級標準，對超聲波探傷的角焊縫要求達到二級標準。無損檢驗的最終檢驗應在焊接24 h后進行；鋼板厚度≥40 mm以上焊接體的無損檢驗應在焊接48 h后進行。

3.4 鋼箱梁涂裝

鋼梁的防腐設計采用長效防腐涂裝方案，具體要求見表1。每一部位的除銹工作結束后，需按規定要求檢查驗收。每種涂層結束后，在涂下一種涂層前，需對表面質量和膜厚檢查驗收，各層涂層附著力檢驗采用劃格法檢查。

表1 鋼箱梁涂裝方案

3.5 鋼箱梁運輸與堆放

鋼梁的裝卸、運輸必須在涂漆干燥后進行。鋼梁發運時應采取可靠措施，防止產生運輸途中的變形，主要采用拖車運輸，輔用大平板車，廠內上車采用行車，輔以32 t龍門吊車。單片運輸時應采取防止傾倒措施，保證運輸過程中鋼箱梁的穩定。

鋼梁在裝卸、運輸、堆放過程中應保持完好，防止損壞和變形，并按安裝順序分類存放，擱置于墊木上。

3.6 鋼箱梁安裝

3.6.1 吊裝順序及方法

從兩個主墩位置向兩端對稱吊裝箱梁，先合龍邊跨再合攏中跨。鋼箱節段運輸到位后，使用龍門吊將鋼箱放置到橋墩永久支點和臨時支墩上，在吊裝過程中，應由專人指揮，并用測量儀器同步進行校核。

3.6.2 線型控制

鋼箱梁的線型控制首先應在工廠內進行，吊裝前，在橋墩永久支點和臨時支墩上設置控制點和線，并在鋼箱梁上相應位置設置控制點和線，鋼梁安裝時，中線和縱向距離通過預先在支墩上設的控制點和線與鋼梁上設置的點和線相對應來控制，同時用測量儀器同步進行監控，鋼箱梁的標高則通過橋墩和臨時支墩上安置的千斤頂來調節控制，中線、縱向距離和梁的標高調整好后，在接頭處用碼板將各小段連接牢固，然后進行每段箱體接頭處的焊接，以保證鋼箱梁線型的流暢。

3.6.3 鋼箱梁現場焊接

鋼箱梁的現場焊接主要為吊裝后對接口焊接，現場焊縫完成后需進行無損檢查及現場焊接工藝評定，最后進行鋼箱梁現場補涂，除了拼裝后的涂裝外還有吊裝后對接口涂裝、涂層破壞后補涂，現場涂裝必須按與工廠同樣的工藝進行(圖6、圖7)。

圖6 焊縫作業工藝流程

圖7 鋼箱梁定位安裝

4 橋面板施工技術

鋼-混凝土組合連續梁，在正彎矩作用下有效寬度范圍內混凝土橋面板作為組合梁的翼板處于受壓狀態，而在負彎矩作用下混凝土橋面板則處于受拉狀態，因混凝土抗拉強度低，混凝土會因承受過大的拉應力而開裂，使結構耐久性受到影響。因此鋼-混凝土組合連續梁在中間支座處混凝土橋面板應力控制是關鍵，而采取如何的施工方式形成組合截面是對混凝土橋面板應力控制的關鍵。

組合截面形成的方式常用的有以下幾種：加載配重法、支座頂升法、負彎矩區配置縱向預應力筋等方式，因本橋主跨較大，僅采用加載配重法或支座頂升法很難控制負彎矩區混凝土拉應力，因此混凝土橋面板澆筑時利用已合龍鋼梁作為支撐采用吊模的方式分段澆筑，預留焊釘群孔洞，橋面板與鋼梁形成組合截面前施加橋面板縱向預應力，鋼梁與橋面板間加墊橡膠墊片(圖8)。

圖8 橋面板施工

5 施工技術特點

本項目主橋為55 m+90 m+55 m鋼-混凝土組合連續梁，屬國內同類橋型跨度較大情況，主要施工技術特點：

(1)三箱單室變高度U 形斷面大跨連續鋼梁的制作施工成套工藝流程及相關的檢驗評定技術對同類結構橋梁施工有著重要的參考意義。

(2)混凝土橋面板澆筑時利用已合龍鋼梁作為支撐采用吊模的方式分段澆筑，省去了預制橋面板運輸安裝過程，施工方案經濟便捷。

(3)采用后澆剪力釘群預留孔洞的施工方式，使預應力完全由橋面板混凝土承擔，鋼梁不會因預應力的施加而產生附加應力，減少了預應力鋼筋的用量。

(4)橋面板采用分段澆筑并后澆剪力釘群預留孔洞的施工方式，如同預制塊件一樣釋放了早期混凝土收縮徐變的強烈影響，大幅度降低了收縮徐變對混凝土應力水平影響。

6 結束語

對于鋼-混凝土組合連續梁，特別是跨度較大時，橋面板采用分段澆筑并后澆剪力釘群預留孔洞的施工方式，能有效地對混凝土橋面板施加預應力，且鋼梁不會因預應力的施加而產生附加應力，很好地發揮材料各自的性能，節約材料，提高工程質量。鋼梁制作成套施工工藝流程及相關的檢驗評定技術對同類橋梁結構施工有著重要的參考意義。

[1] 聶建國.鋼-混凝土組合結構橋梁[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2] 劉玉擎.組合橋梁結構[M].北京：人民交通出版社，2005.

U445.4

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[定稿日期]2015-07-06