鋼混疊合梁橋面板的安裝

趙建鋼 高 輝 朱鵬鳳

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

鋼混疊合梁是在鋼箱（槽型）梁上澆筑鋼筋混凝土橋面板而形成的梁。混凝土橋面板一般采用后場預制，現場安裝就位后澆筑接縫混凝土以實現鋼結構同混凝土橋面板的結合。鋼混疊合梁的橋面板安裝，一般是在鋼梁安裝完成后，采用大型起重設備直接吊裝，如履帶吊（陸上）及浮吊（水上）等，或者采用架橋機逐跨就位后，連續安裝[1-7]。

溫州市七都北汊橋工程受施工條件的制約，難以采用常規工藝安裝，因此根據項目特點，專門設計了橋面板架設設備，在應用過程中取得了較好的效果。

1 工程概況

溫州市七都大橋北汊橋工程為連接溫州甌江兩岸的重點越江工程，主橋為5跨雙塔中央索面疊合梁斜拉橋，兩端分別通過2跨和5跨的鋼混疊合連續梁引橋跨越甌江同陸上高架連接（圖1）。

鋼混疊合梁引橋位于甌江主通航孔兩側，采用雙幅分離斷面形式布置，跨徑布置分別為：南側2×54 m，北岸4×58.5 m＋60 m。斷面布置為雙向6車道＋人行道形式，橋面總寬度37.46～47.80 m。

經綜合考慮，本項目的橋面板采用自行研制加工的專用架板機進行架設。架板機由主體承重系統、架設系統、運輸系統組成，整套設備直接利用鋼混疊合梁橋面作為支撐面，大大減小了結構的體量，滿足本工程橋面板架設的施工需要。

鋼混疊合梁總高度為3.5 m，由槽型鋼梁＋混凝土橋面板組成（圖2）。混凝土橋面板寬度15.95 m，懸臂長度3.5 m，橋面板厚22～50 cm，單塊板自重55～69 t，橋面板采用現場預制，預留槽口，后期通過澆筑濕接縫同鋼梁完成疊合，全橋兩岸共176塊。

圖1 溫州市七都北汊橋橋型示意

2 橋面板安裝工藝

2.1 工藝概述

對于類似工程的橋面板安裝，一般是在鋼梁安裝完成后，采用大型起重設備直接進行吊裝，如履帶吊（陸上）及浮吊（水上）等，或者采用架橋機逐跨就位后，連續安裝。

圖2 鋼混疊合梁組成結構示意

本工程的引橋疊合梁位于甌江通航孔兩側位置，引橋投影面以下大部分是兩岸的防汛大堤及大堤的拋石防護區，不具備采用大型設備直接吊裝的施工條件。

對于本工程而言，若采用架橋機架設預制板，其前、中支腿間距要達到60 m（對應1跨橋梁的跨徑），整機長度將超過100 m，高度超過10 m，體量龐大，不具備經濟合理性，因此本工程不考慮采用架橋機架設橋面板。

2.2 架板機設計

架板機包括主體承重系統、架設系統、橋面板運輸系統3部分。整套設備結構簡單，自重小（約40 t），直接利用鋼混疊合梁橋面作為支撐（后端支撐在已完成架設的橋面板上，前端支撐在未架設橋面板的鋼梁頂部），結構整體高度小（整體高度約4 m），結構安全穩定（圖3、圖4）。

圖3 架板機總體結構（順橋向）

圖4 架板機總體結構（橫橋向）

2.2.1 承重系統

承重系統由主縱梁、主橫梁組成矩形框架，用于承擔架板裝置自重及所安裝橋面板的質量。主縱梁上設置滑道，滑道上布置橋面板架設系統。主縱梁下設置前、中、后3對支腿，支腿側面設置豎向千斤頂（或手動滑輪組），可實現支腿的上下伸縮，支腿下方設置鋼輪，通過軌道，可實現架板機的縱向行走。

2.2.2 架設系統

架設系統用以實現橋面板的起吊、縱向移動以及下放就位。架設系統由1道主橫梁及提升卷揚機（或千斤頂）組成，橫梁兩端布置在主縱梁頂部的滑道上，通過電機牽引，實現縱向移動，提升卷揚機（或千斤頂）布置在橫梁頂端，掛鋼絲繩（或鋼絞線）用以提升橋面板。

2.2.3 運輸系統

運輸系統主要用于實現橋面板在橋上的水平運輸，包括運板小車及軌道。可采用帶電機直接牽引的小車或采用不帶動力的滑輪，通過前端布置的卷揚機牽引以實現行走。

2.3 架板機結構分析

架板機結構采用有限元計算軟件模擬分析各工況下的受力情況，計算荷載考慮引橋橋面板單塊最大自重69 t，吊具、千斤頂等設備約重6 t/套，外荷載累計75 t，按照對稱的原則作用于橫梁上，吊裝橫梁為直接受力構件，并將荷載傳遞給主體框架。

當吊裝橫梁攜橋面板移動至中支腿附近時，為最不利工況。因此，前支腿下端視為固定支座；后支腿簡支在已安裝完畢的橋面板上，視為鉸支座。

利用Midas Civil專業計算軟件進行計算分析，架板機計算模型如圖5所示。

圖5 架板機計算模型示意

計算結果顯示，在吊裝最終橋面板移至中支腿的工況下，架板機結構最大應力為144 MPa（圖6），小于205 MPa，結構安全。

結構最大變形位于吊裝橫梁之上，最大值為20.88 mm（圖7），小于21.25 mm（L/400，L 為橫梁跨徑，取8.5 m），滿足使用要求。

2.4 橋面板架設

架板機的工作原理類似橋面吊機，橋面板由運輸系統轉運至架板機尾端后，通過承重系統前、中、后支腿的交錯提升，配合架設系統的提升、前移、下放等工序，實現橋面板的架設。主要的工作流程如下：

圖6 架板機應力計算結果

圖7 架板機變形計算結果

1）步驟一：架板機就位，后、中支腿支撐在已經完成架設的橋面板上，前支腿支撐在未安裝橋面板的鋼梁頂口。待安裝的橋面板運輸至架板機后側位置，此時架設起吊系統保持在前、中支腿之間（圖8）。

圖8 架板機工作流程一

2）步驟二：收起后支腿，隨后將橋面板運輸至中、后支腿中間，此時荷載由架橋機前、中支腿承受并傳遞到橋梁上（圖9）。

圖9 架板機工作流程二

3）步驟三：下放后支腿，隨后架設起吊系統移動至中、后支腿之間，起吊橋面板（圖10）。

圖10 架板機工作流程三

4）步驟四：收起中支腿，起吊系統將橋面板前移至中、前支腿之間的位置（圖11）。

圖11 架板機工作流程四

5）步驟五：下放橋面板，精調后就位，完成架設，隨后接長軌道，架板機前移，循環進行下一塊板施工（圖12）。

圖12 架板機工作流程五

2.5 橋面板疊合

單塊橋面板上對應鋼梁腹板位置預留有槽口，同時板塊之間保留后澆帶，在鋼梁頂板上對應槽口及后澆帶位置設有剪力釘，橋面板架設完成后，在槽口內澆筑纖維混凝土。

橋面板疊合分階段進行，第一階段先完成跨中位置的槽口濕接縫混凝土澆筑，第二階段依據設計要求將中間橋墩墩頂位置的鋼混疊合梁進行反頂，隨后澆筑中間橋墩墩頂位置的槽口濕接縫，完成全部的疊合。

3 實施控制要點

1）架板機在橋面板架設過程中，涉及支腿、提升系統、運輸系統等多個部件的配合聯動，每道工作的實施順序必須嚴格控制，并由專人負責檢查，以確保施工過程安全。

2）架板過程中設備的整體穩定是施工控制的重點，在實施過程中對架板機結構進行了優化調整。原方案提升設備采用可橫向移動的卷揚機，后期調整為用2臺50 t數控千斤頂實現橋面板的提升，減小了提升系統的質量以及高度，精簡了吊具的結構，也提高了橋面板架設精度。同時，原方案采用帶電機驅動的運板車，經實施優化，調整為不帶動力的鋼輪，由布置在橋面前端的卷揚機牽引，大大降低了運板車的高度，從而降低了整體架板機的工作高度，增強了穩定性。

3）橋面板架設主要包括架橋面板和運輸橋面板兩部分工作，其中架板工作工序固定，施工效率相對可以確保，但由于架設橋面板是由一端向另一端推進的，因此隨著橋梁線路的加長，橋面板的運輸往往成為制約架設效率的重要因素。

4）在預制橋面板與鋼梁之間設有橡膠密封條及環氧砂漿層，以加強橋面板同鋼梁的黏結。由于橋面存在橫坡及縱坡，故在安裝橡膠密封條及灌注環氧砂漿時應考慮坡度影響，控制施工質量（圖13）。

圖13 橋面板施工現場

4 結語

1）本工程采用架板機進行橋面板架設施工，克服了施工條件的限制，滿足了工程需要，取得了較好的經濟效果。

2）架板機施工時涉及橋面板運輸、起吊、就位以及架板機本身的前移等多道工序，在實施時通過嚴格控制工序銜接，可確保施工過程安全。

3）通過對架板機的提升系統、動力系統以及運輸系統的改進，如采用數控千斤頂等，可以進一步提高施工效率。同時，通過對總體結構尺寸的調整，使部分組件實現標準化，可適用于類似橋面板的安裝施工，大大提高了通用性。