跨長晉高速簡支鋼混組合梁施工技術方案研究

林青

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

晉城市位于山西省東南部，晉豫兩省接壤處，是山西通往中原的重要門戶。根據晉城市道路總體規劃，為加強高鐵站、機場與市區的聯系，實現城區與國道207線的快速連接，晉城市政府擬在晉城市過境段公路改線工程新增設7座互通立交、1處平交（金鳳路互通、紅星東街互通、中原街互通、文峰路互通、金石路互通、金鼎路互通、申匠互通、西嶺街平交）。其中紅星東街互通為：被交路是紅星東街延長線，起點與現紅星東街順接，與國道207改建工程形成立體交叉，采用全苜蓿葉型互通立交，同時上跨現長晉高速；此后在張峪窯村村西設晉張連接線與現晉張線平交，并與紅星東街延長線形成立體交叉，采用菱形互通立交。

圖1 MK0+916.738跨線橋50 m鋼混組合梁橋型布置圖

紅星東街互通MK0+916.738跨線橋為跨越長晉高速公路而設。由于本橋處于采空區范圍，橋梁結構形式須采用簡支梁結構。本橋中心樁號為MK0+916.738，橋梁全長為206 m，采用整體式路基左右分幅設計，左、右幅上部結構均采用（2孔25 m）先簡支后橋面連續預應力混凝土小箱梁+50 m簡支鋼混組合梁[1]+（4孔25 m）先簡支后橋面連續預應力混凝土小箱梁；下部結構采用柱式墩、肋板臺，基礎采用灌注樁基礎。圖1為MK0+916.738跨線橋50 m鋼混組合梁橋型布置圖。

1 工程背景

主跨50 m為跨越長晉高速而設置，其結構型式為鋼-混凝土組合梁，考慮橫坡后單片梁平均高度為2 400 mm，其中Q345D鋼梁高度為2 000 mm，C50微膨脹混凝土橋面疊合板厚度為250 mm，Q345D鋼梁頂承托處厚度為400 mm。每兩根中心間距為1 600 mm的Q345D工字鋼梁與C50微膨脹混凝土橋面板結合構成π形預制鋼混組合梁，左右幅合計12片π形預制鋼混組合梁。鋼混組合梁采用架橋機架設，要求架橋機額定起重量不應小于200 t。

2 施工方案

2.1 鋼梁總體制作工藝選擇

鋼梁制作的工藝原則是：單元化生產，分步組裝、分步焊接，預制反變形，板單元盡量采用胎型組裝，避免人為因素生產的偏差；同時在大規模生產之前，必須強調進行首制件的制作及驗收。在首制件的制作過程中，可以對事先擬定的制作方案進行檢驗，并根據實際情況對制作方案進行調整，以期保證大規模生產的順利進行。首制件制作完成后召開內部總結會，檢驗工藝合理性、可操作性。在完善工藝的基礎上再批量生產。主要工序必須執行三檢制進行質量把控：自檢、互檢、專檢。

本工程鋼梁的制作擬在加工基地進行，在加工廠經過板單元制作、節段預拼裝、涂裝等工序后，然后發運至現場安裝。根據本項目鋼結構形式，鋼梁由頂板、底板、腹板、橫梁組成，鋼梁制作劃分為兩個階段：即工字型主縱梁/橫梁單元制作、節段預拼裝，頂、底、腹板零件下料后先鉆孔加工，然后制作工字型單元件，橫梁零件下料后鉆孔加工，然后制作橫梁單元件；將工字型單元件、橫梁單元件預拼裝成縱梁分段。鋼板梁制作采用的工藝流程為：單元件制作→剪力釘制作→節段預拼裝→涂裝→節段運輸。

板單元制作中的縱梁單元、橫梁單元等均在專用的工裝設備上完成組焊修。節段制作的具體內容為：板單元制作完成后，各節段均在設置了橋梁豎向線形的整體組裝胎架上按輪次進行節段的整體預拼裝。按照以往鋼箱梁制作的成熟工藝，采用多節段連續匹配組裝、焊接和預拼裝同時完成的方案。在節段制作中，按照“兩側主縱梁單元→中橫梁單元→縱梁節段橫向連接橫梁單元→預拼裝”的順序，實現立體階梯形推進方式逐段組裝與焊接。組裝時，重點控制橋梁的線形、鋼箱梁幾何形狀和尺寸精度，相鄰接口的精確匹配等。

2.2 鋼梁現場安裝方案

本聯次沿橋長方向劃分為3個拼裝節段，沿橋寬方向左幅及右幅各設置6片雙工字鋼結構系統，左右半幅共計分為12片穩定雙工字鋼結構體系。圖2為拼裝節段布置圖。表1為鋼梁分段重量估算表。圖3為左幅橫向分段圖。圖4為左幅分段劃分平面圖，右幅與之對稱。

圖2 拼裝節段布置圖（單位：mm）

表1 鋼梁分段重量估算表

圖3 左幅橫向分段圖（單位：mm）

圖4 鋼梁左幅分段劃分平面圖（單位：mm）

2.3 施工機械選擇

2.3.1 架橋機選擇

架橋機選用JQG300-65，架橋機參數如下：JQG300/65雙導梁步履式公路架橋機（簡稱架橋機）是混凝土橋梁架設專用設備，適用于架設65 m的公路梁。亦適用于架設各種梁型，能滿足4%縱坡。架橋機主體結構為多段桁架連接梁，易于拆裝，便于施工場地的轉移，邊梁橫移一次到位，抗風力大，省去了墩臺人工移梁的麻煩，確保安全作業等特點，是目前較為理想的架橋機型。

2.3.2 平車選擇

平車選用兩臺最大承重為100 t的平車，即每個滾輪最大承重25 t。

2.4 鋼梁安裝詳細施工步驟

a）移動前天車及后天車至預設位置，此時兩天車距離為28 m，用轉運臺車將箱梁轉運至架橋機下部，當箱梁前端距離前天車6.5 m時停止喂梁。

b）開動前天車，徐徐提升，待箱梁水平后停止提升，并在后部臺車與后天車間地面設置水平軌道，保證后臺車水平前移。

c）箱梁前進至后天車距離梁端6.5 m時停止，啟動后天車，徐徐提升，保證箱梁水平，此時撤出后臺車。

d）啟動前、后天車，移動至預設橋位，落梁并調整梁段水平位置。

按照上述步驟依次完成左幅Z1梁端、左幅Z2梁段安裝，然后沿橫向軌道水平移動架橋機，架設左幅Z3及Z4梁段；沿橫向軌道水平移動架橋機，架設左幅Z5及Z6梁段。相同步驟完成右幅架設，最后完成水平橫梁的安裝。

3 結語

本文以紅星東街互通MK0+916.738跨線橋第3跨50 m鋼混組合梁為工程背景，通過工廠精細制作、現場節段拼裝及架橋機精準架設等工程措施，保證了架梁的順利完成，同時得出鋼梁制作及安裝的重難點及對策如下。

3.1 鋼梁制作加工精度控制

a）重點 鋼板梁單元件制造質量的控制是保證現場安裝質量的前提。

b）對策 鋼板梁在加工廠進行預拼裝，梁段預拼在梁段制作預拼專用胎架上進行。梁段組裝時，相鄰梁段位置與成橋時位置一致，梁段預拼后，測量其總長度，并將該長度與理論長度比較，其差值在下一個預拼裝單元加以修正，避免產生積累誤差。

3.2 鋼梁橫聯高強螺栓精度控制

a）難點 本工程橫梁單元與主縱梁為高強螺栓連接。工廠制作時，橫梁腹板零件及主縱梁兩側加勁零件螺栓孔鉆孔精度控制十分重要。

b）對策 （a）橫梁零件與主縱梁加勁零件孔群一致，場內需制作加工模板，以控制孔群中心線重合；（b）橫梁單元件及主縱梁工字型構件需在場內完成預拼裝，孔群匹配的構件需作匹配編碼標識，現場安裝時按此編碼匹配安裝。

3.3 鋼梁現場拼接質量控制

a）難點 組合梁分段間需在現場拼接，由于組合梁分段拼接后長度達60 m，單組鋼梁分段的剛度不足，吊裝時會產生較大的變形，如何控制拼接質量是本項目的難點。

b）對策 現場分左、右幅2輪拼裝，單輪拼裝時將組合梁間的橫聯臨時匹配，并劃線做樣沖眼標記，鋼梁焊接時嚴格控制焊接順序，焊接完成后進行火工校正，在自然狀態下脫離現場拼裝胎架。

3.4 高強螺栓連接抗滑摩擦面處理

a）難點 本項目鋼梁有部分螺栓孔需在現場根據實際匹配尺寸進行配鉆，配鉆后對摩擦面有損傷，而橋位處難以進行打砂處理，抗滑摩擦面質量難以保證。

b）對策 抗滑摩擦面全部在廠內打砂處理，現場配鉆時使用鉆孔樣板墊板保護。