大跨度鋼混疊合梁相關技術分析

孫長杰

（中交一公局集團有限公司，北京100024）

1 引言

相比于原有的鋼筋混凝土與鋼結構梁建筑橋梁來說，新型鋼混疊合梁擁有造價低、施工方便、剛度大與節(jié)約鋼材的特點，同時也擁有較好的抗震性能，在西方發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛的使用，在我國新建橋梁中也有所體現(xiàn)。從新興技術到逐步成熟，鋼混疊合梁技術結構逐步成型，鋼混疊合梁結構最大特點在于其負彎矩區(qū)擁有較為特殊性能，能夠在相對小的成本下進行更高能力的承載，因此，十分適合目前我國的橋梁建設。

2 鋼混疊合梁橋的基本概念

鋼混疊合梁是將鋼結構與鋼筋混凝土結構進行結合研發(fā)的新型技術結構，其將混凝土板與鋼筋以連接件的形式連成整體，并共同受力。混凝土與鋼板材料之間以摩擦力、咬合力、黏結力等互相作用或是連接件的方式結合成整體，這種整體結構屬于組合構建，在G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡線湖州段工程中主要使用2 種結構，即鋼筋混凝土墩與鋼梁結合、鋼筋混凝土梁與鋼梁結合2 種，并以箱型及工字型2 種結構為主要結構。

在此次施工過程中，由于不同部位的工藝需求不同，使用了2 種受力組合的結構方式，即2 次受力組合結構與1 次受力組合結構，主要區(qū)別為：在2 次受力結構施工過程中，梁底部不需要進行支撐處理，當混凝土被澆灌到需要強度后，基于已經(jīng)受力的結構讓2 次澆筑的截面進行更多的負載承受；1 次受力結構施工過程中，梁底部進行相對可靠地支撐體支撐，當混凝土被澆灌到需要強度時，將下方的支撐體進行撤出，由澆灌后的混凝土層進行負載，這種形式與2 次受力組合結構區(qū)別在于載荷需要整體結構來承擔。

3 鋼混疊合梁橋的主要特點

鋼混疊合梁橋能更高效率地發(fā)揮混凝土材料與鋼材的物理性質，能將2 種材料集合為整體，主要特點有以下幾點：

1）以受力性能的角度來看，鋼疊合梁的物理整體性與結構剛度比以往結構更有優(yōu)勢，不需要設置受拉區(qū)的預應力鋼束，使得施工過程中能夠擁有相對更高的抗裂性。同時，當混凝土的整體組合構件2 次受力使用后，支座截面擁有相對更低的負彎矩，這就可以減少鋼筋的使用。

2）以造價成本的角度來看，鋼混疊合梁技術結構可以降低成本，與完全鋼筋橋梁相比，能夠減少更多的鋼材，同時也可以減少混凝土的使用，一般來說能減少30%~40%，并且可以縮短約1/4 施工工期。

3）以制造工藝的角度來看，鋼混疊合梁的橋面與鋼梁主要由工廠進行統(tǒng)一生產(chǎn)，擁有相對更高的機械化生產(chǎn)形式，能夠更好地控制質量，使得工程效率更高，在鋼混疊合梁使用過程中，預制混凝土結構能夠被混凝土模板所替代使用，因此，可以降低支撐成本與模板成本。

4）以施工的角度來看，鋼混凝土疊合梁結構能夠方便地進行運輸與預制構件的吊裝工作，相比于單一材料構建來說，能夠擁有更高的適用性與靈活性。同時鋼混疊合梁，能夠通過分段的方式進行施工，能夠多段共同施工來增加施工速度，相比于單一材料結構來說，鋼混疊合梁更容易進行焊接。

當然鋼混疊合梁并不是完美的，也擁有一定的缺點，主要有：（1）混凝土與鋼板之間的連接容易斷裂，并且存在較為明顯的滑移特點；（2）混凝土的縱向抗剪翼板能力較弱，如果工程時間較長，很容易出現(xiàn)縱向程度的滑移現(xiàn)象，使得工程量增加；（3）鋼混疊合梁在進行施工過程中，很容易出現(xiàn)受拉程度較高的裂縫。

雖然鋼混疊合梁橋擁有這些缺點，但是優(yōu)點更為明顯，因此，在我國新型橋梁設計中，應更多地采用鋼混疊合梁的技術。本文以G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡線湖州段工程為例，分析大跨度鋼混疊合梁相關技術。

4 案例分析

G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡線湖州段工程第LTJ02 標段，起訖樁號為LK12+997～LK24+667 段，路線長度11.674km，主要結構物為：路基（包括第LTJ01 標段范圍內(nèi)LK3+770～LK4+085 段路線長度為315m 范圍內(nèi)的路塹土石方開挖及運輸、路基邊坡防護、路基防排水工作）、京杭運河橋、新市西互通、新市高架橋、新市樞紐互通（含練杭高速拓寬及練市服務區(qū)改擴建土建工程）等。本項目共計鋼混疊合梁3 處，分別為新市樞紐B 匝道1 號橋19~21 號墩、D 匝道2 號橋14~16 號墩、G 匝道1 號橋12~13 墩，共計659.7t，具體如下：

新市樞紐B 匝道1 號橋19-21 號墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋寬10m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側設0.5m 寬防撞護欄；其中20#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，采用樁柱式墩，墩梁固結，設計有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎, 2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.227m。

新市樞紐D 匝道2 號橋14~16 號墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋寬10m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側設0.5m寬防撞護欄；其中15#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，設計有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎，2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.185m。

新市樞紐G 匝道1 號橋12~13 號墩采用1×40m 疊合梁，上跨新市樞紐Y 匝道路基（已填筑完成），橋寬8.5m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側設0.5m 寬防撞護欄；下部結構為樁柱式，設計有2 根Φ1.3m 的鉆孔樁基礎,2 根Φ1.3m 墩柱，凈空5.749m。

5 鋼混疊合梁技術工藝技術分析

本項目疊合梁除鋼箱梁間橫梁外其余構件均在工廠加工，加工完成后的鋼箱梁采用雙臺汽車吊進行現(xiàn)場整體吊裝；待鋼箱梁吊裝及橫梁焊接完成后，進行橋面板現(xiàn)澆施工。

鋼混疊合梁施工工藝流程：現(xiàn)場勘查—測量—臨時支撐安裝—臨時支撐報檢—吊裝準備—鋼箱梁運輸—鋼箱梁安裝—橋面及防護兜底一體化支架搭設—橋面及防護兜底一體化支架拆除[1]。

在本項目中，進行鋼箱梁的使用，其安裝與定位主要由以下方式進行：當鋼箱梁運輸至指定位置后，汽車吊即可起吊鋼箱梁，其主要吊梁工藝為：

1）安裝鋼箱梁吊裝采用專用吊耳、卸扣及起吊繩索，汽車吊下放吊鉤至鋼箱梁吊耳頂面，人工將鋼絲繩吊掛在卸扣及吊鉤上，使梁段能平衡起吊。

2）滿足要求后將鋼箱梁吊起離開運梁車約30cm 高，穩(wěn)載一段時間，在此過程對吊裝的安全性進行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時整改，若不滿足后續(xù)吊裝工序施工時將鋼箱梁放回到運梁車上。

3）汽車吊起吊鋼箱梁一定高度后，運梁車及時撤離，保證安全。鋼箱梁節(jié)段繼續(xù)提升至要求高度。然后根據(jù)汽車吊站位，通過調整大臂俯仰角度、收放汽車吊纜繩將鋼箱梁移到墩頂上方，同時利用鋼箱梁底限位板輔助以調節(jié)平面位置，滿足要求后將梁段緩慢地下放，并通過臨時支座（臨時支座采用[16#槽鋼扣接成口子型，材質Q235，每個梁段設4 個擱置點）及支墊不同厚度的鋼板完成梁段吊裝與定位。

4）鋼箱梁梁段安裝定位完成后，立即進行墩梁固結施工?？绺咚賲^(qū)域鋼箱梁吊裝時，由于后一節(jié)段以已完成焊接定位的前一節(jié)段為支撐，故后一節(jié)段吊裝完成后，立即將前后節(jié)段的頂板全部焊接、腹板及底板焊接一半（底板增設3 道1m 長碼板）。

5）待墩梁固結及前后節(jié)段的焊接完成后，進行位置和安全性的檢查，滿足要求后汽車吊松鉤，撤離施工區(qū)域；最后進行鋼箱梁底板及腹板、鋼箱梁間橫梁焊接。