鋼-混組合梁橋設計與施工技術研究

王強

一、工程概況

東莞市環莞快速路（成才路至常虎立交段）市政工程，環莞快速路起接南城區的石鼓聯絡線，終至東部快速路，路線總長約為68km。本立交為核心節點白沙立交樞紐工程，分別由主線和8條匝道組成。其中主線在立交橋的第二層，長度為70171．7m， 由于上跨廣深高速，為保證施工期間廣深高速的保通需求，采用鋼-混組合梁橋。本聯橋梁長度為130m，單幅寬度為13．25m，鋼-混組合梁的高度為3m。由于該立交橋工程量比較大，施工周期比較緊，經過施工單位和設計單位的研究和分析，決定主線采用橫向分箱、縱向分段，臨時支墩、雙機抬吊、分箱安裝的鋼-混組合梁施工工藝。

二、鋼-混組合梁橋的結構特點

鋼-混組合梁橋采用剪力鍵將鋼梁與鋼筋混凝土橋面板結合成整體，鋼筋混凝土橋面板不僅直接承受車輪荷載起到橋面板的作用，而且作為主梁的上翼板與鋼梁形成組合截面，參與主梁共同作用。

1．與鋼梁相比，鋼-混組合梁具有以下特點：（1）減少了鋼材的用量，節約了造價；（2）增大了梁的剛度，有利于整體穩定性；（3）采用鋼筋混凝土橋面板，有利于瀝青面層的結合，提高橋面鋪裝的耐久性。

2．與混凝土梁相比，鋼-混組合梁具有以下特點：（1）結構自重輕，減少了下部基礎的工程量；（2）已安裝鋼梁可作為模板使用，節省了模板工程量；（3）施工工期短，且對橋下交通的影響小；（4）降低了梁高，有利于橋下凈空利用率。

三、鋼-混凝土組合梁橋施工工藝

鋼-混凝土組合梁施工流程一般為：鋼梁預制并焊接剪力連接件→架設鋼梁→安裝梁(橫隔梁)及小縱梁(有時不設小縱梁)→安裝預制混凝土板并澆筑接縫混凝土或支搭現澆混凝土橋面板的模板并鋪設鋼筋→現澆砼→養護→張拉預應力束→拆除臨時支架或設施。

1．施工準備

第一，要做好立交橋施工的水電工程。施工過程中，用電和用水要比較方便，并準備相應的發電機和水車，防止施工過程中出現停水停電的問題。第二，合理布置施工現場。要科學布置施工現場的材料、半成品倉庫、預制構件等區域，便于施工和組裝。最大限度利用現場擬建的建筑物和設施，減少大型臨時設施的工程費用。第三，鋼-混凝土組合梁所用材料運輸到現場以后，要對材料進行抽樣檢查。

2．鋼-混凝土組合梁之鋼箱梁結構拼裝

按照立交橋的施工要求組裝鋼箱梁結構，組裝前必須按照鋼箱梁結構圖紙進行拼裝，并認真核對材料的編號再進行組裝。結構組裝前必須清理鋼材料表面的銹蝕和污垢，確保材料表面干凈整潔。鋼箱梁構件組裝的誤差不能超過鋼箱梁結構規定的范圍。為了確保分段組裝的精度，在組裝過程中，必須編寫各種鋼結構分段裝配方法、焊接順序以及運輸方法等，確保拼裝質量。分段組裝以后，還要進行整體調整和復測，確保分段線性流程。

3．鋼-混凝土組合梁之鋼箱梁焊接工藝

為了確保焊接質量，在焊接過程中，焊接材料必須使用與鋼箱梁匹配的焊絲、手工焊條。所有的焊縫必須按照焊接要求進行試驗評估，如果使用自動焊接，則必須在焊縫始末兩端安裝引弧板和引出板，板子的尺寸大小在80x80mm。埋弧自動焊回收焊劑距離大于1m，埋弧半自動焊回收焊劑的距離大于0．5m，焊接以后必須在焊縫冷卻后將熔渣及時清除干凈。如果是多層焊接，每一道焊接結束以后，要及時清除所有熔渣，再進行下一道焊接工序。焊接結束后，要及時檢查焊縫表面是否有熔渣、未熔融、裂紋以及未填滿弧坑等其他焊接缺陷。所有的零部件焊縫必須在焊接前24小時使用超聲波技術進行無縫檢查。

4．鋼-混凝土組合梁之鋼箱梁涂裝工藝

雨雪、霧天不能在室外進行涂裝，如果施工環境濕度大于85%，不能進行高壓無氣噴漆涂裝，大于95%的時候，要停止任何涂裝工作。油漆涂層必須保持表面光滑、平整，不能出現皺皮、漏涂現象，面漆涂抹必須保持色彩均勻、光潔；金屬涂層不能出現裂紋、鼓泡、掉塊等現象。

5．鋼-混凝土組合梁結構安裝臨時支墩和臨時支架

為了確保立交橋鋼-混凝土組合梁的吊裝順序進行，必須設置臨時支墩和臨時支架，通過對鋼-混凝土組合梁鋼箱結構的應力、強度、變形等整體穩定性進行有限元測試，最大的臨時支墩的左右豎向荷載為150噸，基礎面積為25．5m2，極限承載力位375噸，大于豎向荷載150噸；臨時支墩和支架作為臨時性支撐結構，在施工過程中還要考慮到地下管道的安全，必須采取一定的保護措施，在各個臨時支墩和支架下設置鋼筋混凝土基礎，保護地下管線。

6．鋼-混凝土組合梁之鋼箱梁吊裝

吊裝前，要檢查吊裝所使用的機器設備是否符合吊裝要求，纜風繩是否存在裂縫，吊車是否能夠滿足吊裝要求，地基是否符合吊車負載力等等，吊裝線路是否正確，對城市正常交通是否會造成影響等等，需要考慮到各項因素，才能確保吊裝順利進行。吊裝前在鋼箱梁兩端各系一根40米長的纜風繩，并將鋼箱梁調整至所需吊裝的位置。試吊鋼箱梁的構件與地面距離500mm以后停止吊裝，檢查吊車所在地面的地基承載力，如果地基能夠承載整個負重，那么繼續試吊。確認吊裝安全以后，將鋼箱梁吊裝到安裝位置以上的500mm高度，然后按照預定的位置進行旋轉，直到旋轉到指定的位置以后，將鋼箱梁結構慢慢下落，直到鋼箱梁結構梁底距離蓋梁200mm的位置停止下落，并調整鋼箱梁橫向和縱向安裝位置，確定位置以后，將鋼箱梁結構緩慢下落，吊裝到指定位置。將吊鉤松開，然后查看鋼箱梁的受力情況，如果受力良好，撐桿松開以后，才松開千斤頂，要及時做好相應的記錄。

7．混凝土橋面板澆筑

在鋼箱梁頂面現澆混凝土橋面板，形成鋼-混凝土組合梁結構。橋面板待混凝土達到設計強度95%、且齡期不低于14天后方可張拉預應力鋼束。

8．鋼-混凝土組合梁施工驗收

鋼-混凝土組合梁施工完成以后，要對鋼-混凝土組合梁的質量進行驗收，檢查鋼-混凝土組合梁是否與施工圖紙一致，鋼-混凝土組合梁的承載力、風荷載、雪荷載是否達到設計要求。只有鋼-混凝土組合梁的質量符合設計和施工要求，才能投入使用。