轉(zhuǎn)體鋼箱梁與混凝土主墩臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)與施工

褚輝

摘 要：文章以武漢市雄楚大街改造工程主線高架橋跨越既有鐵路施工為例，基于原設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了優(yōu)化后的總體施工方案，重點(diǎn)闡述了轉(zhuǎn)體施工鋼箱梁的墩梁臨時(shí)固結(jié)的設(shè)計(jì)與施工，最終取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體鋼箱梁 體內(nèi)固結(jié) 鋼結(jié)構(gòu)

1.工程概況

雄楚大街（楚平路～三環(huán)線）改造工程主線高架橋在K12+380處與南環(huán)鐵路及武石城際鐵路（預(yù)留）交叉。新建高架橋下既有雄楚大道采用（16+50+16）m梁式橋上跨南環(huán)鐵路。由于本工程地處環(huán)境復(fù)雜，為橋上建橋，綜合各方面因素，最終確定以頂推+轉(zhuǎn)體+直拼的多方案結(jié)合方式進(jìn)行施工。

高架橋梁設(shè)計(jì)為（28+68.5+63.5）m鋼箱梁結(jié)構(gòu)，主橋?yàn)榈葘捵兏叨冗B續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)體系。主平面位于曲線上，曲線半徑R=3500m。橋梁主體結(jié)構(gòu)為正交異型面板鋼箱梁，鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)段頂面寬度29.2m，底面寬度21.1m，等高段截面高度2.1m，變高段截面高度2.1～4.0m。鋼箱梁頂板設(shè)置雙向1.5%橫坡，底板為平坡。鋼箱梁頂、底板及腹厚均為20mm。各支點(diǎn)處設(shè)置橫梁，T2、XC05及XC06墩處橫梁頂、底板及腹厚均為24mm，T1墩處橫梁頂、底板及腹板厚均為36mm。橋梁兩側(cè)設(shè)置雙層防撞護(hù)欄。

轉(zhuǎn)體段鋼箱梁長度為120m，轉(zhuǎn)體T2主墩為Y型墩，頂部寬度為5.8m×5.8m，底部寬度為4m×4m。由于鋼箱梁與主墩采用球型支座進(jìn)行連接，因此鋼箱梁與主墩的有效連接是保證墩、梁轉(zhuǎn)體過程中同步性的重要因素，其設(shè)計(jì)方案、施工質(zhì)量直接影響整個(gè)轉(zhuǎn)體施工。

2.原設(shè)計(jì)方案

鋼箱梁與墩身原設(shè)計(jì)方案采用柔性固結(jié)的方式，即圍繞墩身周圍設(shè)置34根臨時(shí)固定拉索；臨時(shí)固定拉索采用平行鋼絲吊索，吊索材質(zhì)為低松弛預(yù)應(yīng)力鍍鋅鋼絲，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1670MPa，松弛值1000h應(yīng)力損失<7.5%，外觀直徑為50mm。

然而，該設(shè)計(jì)方案存在明顯缺點(diǎn)，比如：墩梁同步性差、影響總體工期、拆除復(fù)雜、鋼箱梁外觀差、鋼箱梁抗風(fēng)能力差等等。

3.總體施工方案

綜合考慮設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)，為保證轉(zhuǎn)體段鋼箱梁轉(zhuǎn)體過程中的穩(wěn)定，本工程采用臨時(shí)鋼支墩+M30高強(qiáng)螺栓連接的方式進(jìn)行墩梁臨時(shí)固結(jié)（見圖1），縱橋向分別距離永久支座兩側(cè)2.1m處設(shè)置3個(gè)臨時(shí)支座，橫橋向兩臨時(shí)支座距離為2.1m，與永久支座對(duì)稱布置，臨時(shí)鋼支墩與墩預(yù)埋鋼板焊接，與鋼箱梁采用M30高強(qiáng)螺栓連接。

T2#墩頂設(shè)置6個(gè)臨時(shí)鋼管支墩，鋼管支墩采用？800mm×16mm鋼管，鋼管內(nèi)采用C55微膨脹混凝土填芯，每個(gè)臨時(shí)鋼支撐設(shè)置4根10.9級(jí)、M30高強(qiáng)螺栓與鋼箱梁連接，間距800mm×800（300）mm，施工扭矩≥760Nm，高強(qiáng)螺栓對(duì)稱布置于腹板和HGB22橫隔板兩側(cè)，墩頂設(shè)置1100mm×1100mm×20mm鋼板，預(yù)埋鋼板下焊接？28HPB400螺紋鋼作為預(yù)埋筋，預(yù)埋長度≥80cm，鋼板中間設(shè)置Ф100mm振搗孔和Ф30mm出氣孔。

4.施工方法

4.1底部鋼板施工

墩身施工時(shí)，待墩身模板調(diào)整完成后，在墩頂設(shè)計(jì)位置預(yù)埋底部鋼板，底部鋼板預(yù)埋時(shí)應(yīng)保證其水平橫縱向高差≤1mm，表面平整度≤1mm，底部鋼板與墩頂結(jié)構(gòu)鋼筋沖突時(shí)，應(yīng)適當(dāng)移動(dòng)結(jié)構(gòu)鋼筋，不得截?cái)唷５撞夸摪灏惭b完成后與結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行固定，避免在混凝土振搗過程中移位。底部鋼板混凝土振搗時(shí)應(yīng)保證每一個(gè)振搗孔均進(jìn)行振搗，每一個(gè)出氣孔均應(yīng)有漿液冒出，保證鋼板下混凝土密實(shí)。混凝土澆筑完成后清理表面雜物，復(fù)測底部鋼板定位及表面平整度，如不滿足要求應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正。

4.2填芯鋼管支墩制作

填芯鋼管支墩共包含3部分；？8 0 0 m m×1 6 m m無縫鋼管、C 5 5微膨脹混凝土填芯及1200mm×1100mm×20mm鋼板，首先采用數(shù)控機(jī)床下料？800mm×16mm無縫鋼管，鋼管端部開內(nèi)側(cè)單面坡口，為保證鋼管鉛錘，鋼管頂部按鋼箱梁底板坡度進(jìn)行切割，鋼箱梁底部縱向設(shè)置1.825%坡度，橫向水平，選取平整場地按鋼箱梁底部坡度反向制作鋼管支墩胎架，胎架制作完成后，安裝定位頂部鋼板，測量頂部鋼板平整度及坡度，使其橫縱向高差≤1mm，表面平整度≤1mm。

頂部鋼板定位完成后，利用鋼板尺定位無縫鋼管中心，通過無縫鋼管中心確定無縫鋼管外輪廓線，將無縫鋼管反向倒置與頂部鋼板上，測量無縫鋼管定位及垂直度，定位誤差≤1mm，垂直度≤1%，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，焊接完成后敲掉焊渣，采用超聲波進(jìn)行無損檢測，檢測合格后方可使用，無縫鋼管焊接完成后，將鋼管支墩倒置過來，測量頂部鋼板的表面平整度，避免應(yīng)焊接溫度過高變形，表面變形后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正，使其表面平整度誤差≤1mm。

采用C55微膨脹混凝土對(duì)無縫鋼管進(jìn)行過填芯，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)振搗密實(shí)，為保證混凝土強(qiáng)度一致，將表面振搗出的多余浮槳清理干凈，再繼續(xù)澆筑混凝土，混凝土澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高后利用抹刀將表面收光。采用養(yǎng)生毯覆蓋混凝土表面，并對(duì)其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。采用同批次、同規(guī)格的混凝土制作7d及28d抗壓強(qiáng)度試塊對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

4.3填芯鋼管支墩安裝

待墩身強(qiáng)度達(dá)到80%后，將墩頂預(yù)埋底部鋼板表面打磨除銹，利用全站儀對(duì)鋼支墩進(jìn)行定位放樣，并確定出無縫鋼管外輪廓邊線，鋼管支墩混凝土強(qiáng)度滿足要求后將其吊裝至底部鋼板設(shè)計(jì)位置上，定位誤差≤1mm，調(diào)整無縫鋼管垂直度，垂直度≤1%，測量頂部鋼板標(biāo)高、坡度及表面平整度，頂部鋼板四角設(shè)置4個(gè)高程觀測點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀測量4個(gè)觀測點(diǎn)高程，高程誤差≤1mm，4個(gè)角高差≤1mm，鋼支墩定位完成后采用碼板臨時(shí)固定，待J節(jié)段鋼箱梁拼裝完成后，鋼支墩頂部鋼板首先與鋼箱梁進(jìn)行連接固定，在于底部鋼板進(jìn)行連接固定。

4.4墩頂鋼箱梁節(jié)段現(xiàn)場拼裝

墩頂鋼箱梁節(jié)段在廠內(nèi)制作時(shí)預(yù)留高強(qiáng)螺栓孔洞，孔洞直徑為32mm，待T2#墩頂永久支座及臨時(shí)鋼支墩安裝完成后吊裝本節(jié)段鋼箱梁，鋼箱梁安裝前在臨時(shí)支座范圍內(nèi)的鋼箱梁底板設(shè)置3mm厚橡膠板。

4.5鋼管支墩與墩頂鋼箱梁節(jié)段連接

鋼箱梁落梁前，首先采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊將鋼管支墩與鋼箱梁底板進(jìn)行焊接，焊接完成后采用超聲波進(jìn)行焊縫無損檢測，檢測合格后施工M30高強(qiáng)螺栓。

墩頂節(jié)段精調(diào)完成后對(duì)M3 0高強(qiáng)螺栓進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力≥760N？m，高強(qiáng)螺栓預(yù)緊時(shí)應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行。

4.6鋼管支墩與底部鋼板連接

頂部鋼板焊接完成后，將無縫鋼管與底部鋼板進(jìn)行焊接，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接，焊接完成后采用超聲波進(jìn)行焊縫無損檢測，檢測合格后方可落梁。

4.7臨時(shí)固結(jié)的拆除

待鋼箱梁轉(zhuǎn)體合攏后利用繩鋸對(duì)臨時(shí)支座進(jìn)行切割、分離，無縫鋼管頂?shù)撞窟M(jìn)行切割，為保證鋼箱梁底板強(qiáng)度，保留上鋼板與高強(qiáng)螺栓不拆除。

5.結(jié)束語

綜上所述，雄楚大街（楚平路～三環(huán)線）改造工程主線高架橋跨越既有南環(huán)鐵路及武石城際鐵路（預(yù)留）工程，在鋼箱梁轉(zhuǎn)體施工中，創(chuàng)新性地將臨時(shí)固結(jié)原設(shè)計(jì)拉索方案優(yōu)化為鋼支墩的方案，節(jié)約了成本，保證了工程安全質(zhì)量，取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益，為同類工程施工提供了借鑒依據(jù)。

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