80 m跨度鋼混組合箱梁架設施工工藝研究

中國中鐵四局集團第五工程有限公司機械化工程分公司 九江 332000

1 工程概況

貴州省都勻至安順公路第31標段主線起于上干壩隧道出口，向南繞過龍宮風景區西南邊緣后至終點鎮寧縣楊家山。楊家山樞紐互通位于鎮寧縣城北測 3.5 公里巖坡哨村附近，跨貴安大道鋼-混箱形組合梁共有4孔，分布在巖坡哨特大橋、F匝道橋、G匝道1號橋。巖坡哨特大橋80 m跨度鋼混組合箱梁位于10號～11號墩處，下跨正在建設中的貴安大道，橋墩采用雙肢矩形墩配樁基礎，分為左右兩幅。平面布置如圖1所示。

圖1 巖坡哨特大橋80 m跨度鋼混組合箱梁平面圖

2 80 m跨鋼混組合箱梁橋型構造

左幅和右幅橋梁均由兩根鋼箱梁組合構成，兩主梁間通過橫梁和縱梁連接為整體。鋼箱梁主梁采用槽鋼箱梁+混凝土橋面板的分幅組合結構，單幅橋采用雙梁結構，梁高 3.4 m，高跨比 1/21.6。混凝土橋面板寬 12.75 m，混凝土板節段長 1.276 m，預制橋面板厚 0.25 m。鋼主梁采用斜腹板形式，斜率1:14.782 6，主要由上翼緣板、腹板、腹板加勁肋、底板、底板加勁肋、橫隔板及橫肋組成，單片鋼箱梁腹板中心間距 2.8 m，兩片鋼箱梁中心間距 7.4 m，中間設置小縱梁。鋼主梁上翼板寬 0.7 m，梁底寬 2.40 m。

80 m鋼箱梁主梁長度方向共設置 8 個節段，劃分為 A、B、C、D、C1、B1、A1 共 7 種類型，節段長度分別為 11.46 m、10 m 和 8.46 m，節段間預留 20 mm 寬縫隙。80 m跨組合箱梁橋型半幅橫斷面構造如圖2所示，橋梁分段構造如圖3所示。

圖2 鋼混組合箱梁半幅橋梁橫斷面圖示

圖3 鋼混組合箱梁半幅橋梁構造平面布置圖

根據T31標鋼混組合箱梁設計圖，統計80 m跨度單榀主梁各分段和螺栓連接節點的質量，匯總情況見表1。將80 m主梁分 3 個吊裝節段進行安裝作業，組合成A+B+C組合(31.46 m/89 266 kg)、D+D組合(20.0 m/56 295 kg)和C1+B1+A1組合(28.46 m/80 995 kg)等3組主梁。

表 1 80 m 鋼混組合箱形鋼梁質量構成表 kg

3 80 m跨鋼混組合箱梁架設工藝

3.1 T31標施工在用架橋機基本情況

T31標在用架橋機為JSHB40170型雙導梁公路架橋機，主要進行T31標段內40 m跨度及以下的預制混凝土T梁的架設任務。該機滿足架設跨度≤40 m，梁重≤170 t，采用步履式過孔方式，起重小車為雙卷揚雙吊點設計，可以單點升降實現梁片橫向調平功能，能夠整機橫移全斷面架梁作業。

3.2 80 m鋼混組合箱梁施工重難點

本工程鋼箱梁跨度80 m,節段體積質量大，項目部沒有滿足80 m大跨度的簡支梁架梁施工設備，即便從架橋機廠家訂購設備，該架橋機的設備成本高，再利用率低。同時，80 m跨度鋼混組合箱梁位于特大橋的中部位置，前后均為預制混凝土箱梁，4條線上4跨鋼混組合梁，需要轉場4次分別架設，新投入設備在施工組織上會與架設混凝土T梁的架橋機干涉，影響施工效率。

80 m鋼混梁橋面距正在建設中的貴安大道大于20 m，搭設鋼管立柱支架利用汽車起重機在橋跨位置拼裝鋼梁不僅阻斷貴安大道，且鋼梁節段運輸與起重機吊裝作業均有困難，施工周期較長。

拼裝梁場距離80 m跨橋梁位置距離較遠，鋼梁連接部位存在節點板與螺栓，采取拖拉架梁方式需要設置較小跨度的臨時支撐，還要考慮節點板如何通過縱移滾輪，施工難度大，可行性比小，該施工方案排除在外。

3.3 80 m鋼混組合箱梁架梁方案

正在巖坡哨特大橋進行架梁作業的架橋機起吊能力較大，主梁中心距4.8 m，最大可變為6.788 m，根據鋼箱梁寬度3.5 m以及箱梁中心7.398 m等情況，將架橋機主梁中心調整為5.8 m后可滿足鋼箱梁架設通過空間和兩片鋼箱梁橫向落梁空間。另外，該機具備橫向調平功能，滿足鋼箱梁空中對接時的位置精度控制需要，具備將鋼箱梁分段組拼進行整跨對接安裝的前提條件。

經與貴安大道建設單位溝通協商，可臨時占用貴安大道部分施工場地架設臨時鋼管支墩，對其施工影響較小，搭設臨時鋼管支墩條件具備。

除此之外，利用同一線路施工的架橋機架設鋼箱梁，整座大橋的施工幾乎沒有影響，架設完鋼箱梁后即可繼續架設混凝土T梁，是一舉兩得的鋼箱梁架梁方案。經過分析，確定后的80 m跨度JSHB40170鋼箱梁橋機施工圖如圖4所示。

圖4 JSHB40170架橋機架設80 m鋼混組合箱梁狀態圖

3.4 架橋機架梁施工工藝

該架橋機利用跨內搭建鋼管立柱支墩分段架設80 m鋼箱梁與正常架設變跨度混凝土T梁基本相同，僅架橋機過孔后中支點在鋼箱梁上所占位置不同，架設中間D+D組合與C1+B1+A1組合工況如圖5所示。

圖5 80 m中間D+D組合與C1+B1+A1組合鋼箱梁狀態圖

針對本工程的現場情況及鋼箱梁的結構特點，鋼-混箱型組梁安裝采取橋跨之間搭設臨時支墩，架橋機分3個節段吊裝、栓接，形成整孔鋼箱梁；橫梁、縱梁與鋼箱梁之間的連接在3個組合的兩組鋼箱梁精確就位后即可安裝，然后從一端向另一端吊裝鋪設橋面板，澆筑橋面板與鋼箱梁預留定位方孔混凝土砂漿。鋼混組合鋼箱梁及橋面板整體連接為整孔橋梁后，臨時支墩回落，澆注后澆帶和濕接縫。

4 鋼管臨時支墩頂落梁作業與橋梁線型控制

4.1 鋼管臨時支墩和頂落梁作業

按照JTGD64－2015《公路鋼結構橋梁設計規范》和GB50017－2017《鋼結構設計規范》進行鋼管臨時支墩的設計。立柱采用φ630 mm×10 mm鋼管，頂部橫梁與縱梁采用588 mm×300 mm×12 mm×20 mm雙H型鋼拼焊結構，柱間橫聯支撐采用兩個［18a槽鋼拼焊結構。鋼管柱臨時支墩底部采用預埋螺栓與混凝土基礎連接，頂部搭設操作平臺與安全防護欄桿。

鋼管立柱支墩上在鋼箱梁腹板與底板交接部位且有橫隔板位置進行頂升和落梁鋼制沙箱支撐作業，頂升千斤頂具有三向可調功能，支點處沙箱支撐高度坐標嚴格按照事先計算好的高度坐標，該支撐點高度坐標值直接影響到最后鋼橋成型精度，必須嚴格控制。

4.2 鋼混組合橋的線型控制

根據鋼箱梁分段編號，鋼箱梁分段安裝時從架設方向逐段拼裝。節段鋼箱梁在拼裝場采用龍門起重機進行拼裝。吊裝前采用全站儀放樣出臨時支座的位置，并在砂筒上的鋼板上劃出中心線，采用水準儀調整砂筒的頂標高，該標高為考慮安裝定位時的標高，應以縱斷面圖紙設計曲線疊加預拱量曲線，再綜合考慮適當加上因溫度、栓接處的非彈性變形、未施工橋面板及護欄路面等不確定因素造成的預拱數值。按照橋梁整體設計指標，鋼箱梁拼裝完成后應達到設計的上拱度指標，本橋拱度曲線如圖6所示。

圖6 巖坡哨特大橋80m鋼梁預拱度示意圖

4.3 鋼混組合橋預制橋面板鋪裝

由于原架橋機的起重小車為雙卷揚起升機構，無法實現橋面板的旋轉功能，且起重小車起落速度較低，鋪裝橋面板效率低下。鑒于此在原架橋機橫導梁外側增加16 t電動葫蘆行走軌道，可實現預制橋面板的橫向移動、起升下降與平面轉動要求，很好地解決了鋪板安裝問題。橋面板吊裝采用四肢鋼絲繩定點預埋4點吊裝環形式。整機共設置兩套16 t電動葫蘆鋪板機構，有效增加了施工效率。

5 施工中的注意事項

5.1 橋面板與鋼箱梁密封條安裝

T31標段鋼箱橋面板為預制鋼筋混凝土結構，后澆混凝土濕接縫。鋼梁上翼緣兩側與橋面板之間設置聚丙乙烯墊條，抗壓強度要求不低于 0.5 MPa。工地墊條采用可靠措施固定在翼緣板和小縱梁邊緣，保證在預制橋面板安裝過程中和混凝土澆筑過程中，工地墊條不發生移動。在鋼主梁上翼緣板、小縱梁上翼緣板及支點橫隔板上翼緣板均布有剪力釘。每塊橋面板預留4個方孔與剪力釘組配合以提高鋼混梁的整體連接穩定性能。

5.2 安裝及運輸過程中鋼箱梁的表面保護

由于鋼箱梁表面已涂裝完成，在鋼箱梁運輸過程中應使用膠皮或木板保護，禁止直接利用千斤繩在沒有防護的條件下直接吊裝，這樣做一是保護涂層需要，二是防止出現安裝過程中鋼箱梁與鋼絲繩之間產生滑動出現意外。此次安裝作業專門設計了鋼混梁吊裝底部扁擔梁如圖7所示，扁擔梁與鋼箱梁之間放置膠皮，鋼箱梁頂部側面放置木板防護，很好地保護了鋼梁表面。

圖7 80 m鋼箱梁吊裝防護示意圖

5.3 架橋機橫向空間的考慮

由于該架橋機起升機構采用雙卷揚，起重小車橫移量受到限制，架橋方案實施階段需要考慮第一片梁落梁就位后第二片梁橫向落梁就位空間能否滿足，為了滿足第二片梁就位增加整機橫移梁會加大橫移軌道的受力懸臂長度，考慮不全面容易導致第二片梁的落梁困難，甚至引發整機橫移軌道懸臂變形嚴重導致的側向失穩安全事故。

6 結束語

都安T31標段巖坡哨特大橋4跨鋼箱梁架設已經結束，利用現有架橋機采用搭設鋼管臨時支墩的施工方法解決了大跨度簡支鋼混梁的架設難題，實踐證明該施工工藝是成功的。