鋼板組合梁橋鋼梁及橋面板一體化架設施工技術

周偉明

(中鐵二十四局集團安徽工程有限公司 安徽合肥 230011)

1 工程概況

G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標段主線共有橋梁10座，均為鋼板組合梁橋，橋梁全寬25 m，標準跨徑35 m。標段共有鋼板組合梁211孔，橋面板2 109片。

鋼梁采用雙主梁結構，主梁為Q345qD工字型直腹板構造，標準間距6.7 m，由上翼緣、下翼緣及腹板焊接組成。上翼緣寬0.8 m，下翼緣寬0.95 m。主梁豎向設加勁肋，豎向加勁肋與主梁腹板同高。混凝土橋面板和鋼主梁采用集束式焊釘連接。

35 m跨主梁高1.8 m，距支點位置3.5 m及跨中每7 m設置1道小橫梁，小橫梁高0.4 m，中、邊支點分別設置中橫梁及端橫梁，中橫梁及端橫梁高均為0.9 m，1孔35 m跨鋼梁重約85.6 t。

橋面板橫橋向寬12.25 m，承托處板厚40 cm，懸臂處板厚22 cm，跨中板厚25 cm，橫橋向每間隔50 cm設預應力鋼束，橋面板縱橋向長分3.2 m、3 m、2.5 m三種，橫向全寬預制，最重橋面板重約28 t。

鋼梁上安裝好的橋面板縱向留有濕接縫，橋面板預留剪力槽，剪力槽處的鋼梁上翼緣和濕接縫處設置剪力釘群。橋面板就位后，澆筑剪力槽及濕接縫處混凝土與鋼梁連接，并張拉通道剪力槽處的2束橫向預應力鋼束。具體見圖1。

圖1 鋼板組合梁橋各主要部位三維示意

2 總體施工方案

為達到鋼梁及橋面板一體化架設施工要求，經綜合研究及首件實踐，施工方案總體流程如下[1－4]:

(1)橋梁下部結構施工完成，橋下地面硬化，設置鋼梁拼裝臺座，在臺座上組拼基礎聯鋼梁；

(2)安裝門式起重機，作為基礎聯鋼梁拼裝、鋼構件提升及現場拼裝等的起吊設備；

(3)依次拼裝基礎聯鋼梁及橋面板，作為后續架橋機架設鋼梁的現場拼裝平臺；

(4)架橋機進場組拼驗收；

(5)架橋機先架設第1跨鋼梁，然后過孔，架設第2跨鋼梁，焊接第1跨及第2跨鋼梁；

(6)架橋機架設第1跨橋面板，然后過孔，架設第3跨鋼梁，焊接第2跨及第3跨鋼梁；

(7)架橋機架設第2跨橋面板，依此類推進行鋼梁架設、焊接及橋面板架設。

鋼梁及橋面板架設時序:整聯鋼梁架設焊接完成前，鋼梁的架設進度超前橋面板一跨，待整聯鋼梁架設完成后依次完成剩余橋面板架設。

3 基礎聯安裝

(1)為形成規模化施工，鋼梁及橋面板架設需在現場搭設工作平臺供鋼梁現場拼裝。經綜合比選，將第一聯橋梁上部結構施工完形成的橋面作為后續規模化施工的工作平臺，即基礎聯[5]。

(2)基礎聯的鋼梁在橋跨內場地臺座上斜向拼裝，用2臺100 t門式起重機吊裝就位。然后同樣利用門式起重機安裝橋面板，澆筑濕接縫并張拉橫向預應力鋼束，完成基礎聯施工，具體見圖2。

圖2 基礎聯鋼梁及橋面板安裝示意

(3)門式起重機寬30 m，橫橋向跨越全幅橋寬，順橋向沿橋墩兩側敷設走行軌道。門式起重機高度需滿足最高橋墩的鋼梁及橋面板安裝要求。

(4)鋼梁在現場拼裝完成后，利用門式起重機起吊越過蓋梁，利用天車調整縱橫橋向方向，基礎聯鋼梁安裝從大里程往小里程方向進行。

(5)橋面板同樣采用門式起重機安裝，橋面板運輸至現場后，將橋面板提升至越過鋼梁，天車向跨中方向橫移；然后將橋面板旋轉90°，形成安裝姿態，天車緩慢下鉤，點動調整橋面板位置，對準安裝控制線后落鉤[6－9]。

4 架橋機改造及組拼

4.1 架橋機結構形式

為滿足鋼梁及橋面板一體化架設要求，在傳統架橋機的基礎上進行適用性改造，根據選型，最終采用JQJ40 m/180 t架橋機(見表1)，架橋機總長81 m，寬12 m。

表1 架橋機主要性能參數

4.2 架橋機結構改造

架橋機改造主要是針對鋼梁及橋面板的特點對吊具進行改造。

(1)橋面板吊具采用扁擔梁＋精軋螺紋鋼吊桿，另外吊鉤設計成具有旋轉功能(見圖3)，方便橋面板安裝時進行姿態調整。橋面板吊點采用φ50 mm PVC管預留4個吊點，然后采用φ32 mm作為吊桿連接至扁擔梁。

圖3 橋面板吊具構造

(2)鋼梁吊具采用雙層扁擔梁(見圖4)，上下扁擔梁之間采用4根鋼絲繩連接，兜底扁擔梁與鋼梁接觸部位設有橡膠墊及限位塊，防止鋼梁表面損傷及橫向滑移。

圖4 鋼梁吊具構造

4.3 架橋機組拼

(1)架橋機組拼順序:前支腿安裝→中托橫移軌道、中托輪安裝→主梁及導梁安裝→前支腿調整→縱導梁前框架安裝→縱導梁后上橫梁安裝→提升小車安裝→伸縮系統安裝→電器系統安裝。

(2)架橋機組拼:先將主橫梁、縱導梁，起重行車及其相關配件組拼成若干個單元，再利用兩臺門式起重機配合在前、中支腿位置整體吊裝至橋面既定位置。

(3)架橋機組拼完成后進行試吊，試吊分空載試吊、輕載試吊、1.0倍荷載試吊及1.25倍荷載試吊，試吊完成后辦理簽證手續，手續齊全后架橋機方可正式啟用。

5 鋼板梁安裝

(1)架橋機就位:架橋機架設鋼梁前，架橋機就位分為兩種工況，即架設首邊跨、架設中跨及尾邊跨。兩種工況架橋機前支腿及后支腿位置均相同，架設首邊跨時中支腿落在前一跨最后一塊橋面板位置，架設中跨及尾邊跨時，中支腿落在安裝跨后墩墩頂鋼梁上。

(2)鋼梁運輸:鋼梁組拼完成后由兩臺門式起重機抬吊至運梁臺車上，鋼梁運輸采用4輛運梁臺車對稱布置(見圖5)，動力端設置在后端。

圖5 鋼梁運輸臺車布置示意

(3)鋼梁掛鉤:1＃、2＃天車移至架橋機尾部，待鋼梁前端進入尾部后先將2＃天車與鋼梁掛鉤，2＃天車與后端運梁臺車同步前移，鋼梁后端前移至一定位置時，1＃天車與鋼梁掛鉤，2臺天車提起鋼梁，運梁車退出。

(4)鋼梁前移:2臺天車同步提梁向安裝跨方向移動，前移過程中，2臺天車應同步，若梁體晃動，應停止前移，待鋼梁穩定后再平穩前移，前移速度不得大于3 m/min。

(5)鋼梁落梁:鋼梁前移至安裝跨正上方時，后端對準上一節段鋼梁基準線，前端對準支座墊石中心線(見圖6)，初步對位后緩慢落梁至距墊石頂面50 cm，前端安裝臨時支撐千斤頂。

圖6 鋼梁架設示意

(6)鋼梁位置調整及加固:臨時支撐千斤頂布置在中橫梁或端橫梁頂升加勁處，蓋梁頂面設置2個35 t螺旋千斤頂，千斤頂底部設置砂筒。根據蓋梁頂面高程及梁底高程初步計算砂筒高度，鋼梁前端落在千斤頂上，后端采用碼板與前一節段鋼梁初步固定。測量人員利用全站儀對鋼梁的標高及坐標進行量測，根據觀測數據進行微調，微調采用千斤頂進行。鋼梁調整完成并經測量驗收合格后，后端碼板固定限位，前端千斤頂暫不拆除。具體見圖7。

圖7 鋼梁高程(上)及橫向微調(下)千斤頂布置示意

(7)支座安裝:支座安裝采用自上而下的方法，先將支座與鋼梁采用高強螺栓連接，保證支座與鋼梁密貼，鋼梁安裝時將支座下錨桿對準支座墊石上預留孔，鋼梁位置調整準確后，鋼梁臨時落在支撐千斤頂上，對鋼梁對接處進行限位固定，支座位置及平整度滿足要求后開始下部重力灌漿。支座四周采用竹膠板封模，與墊石結合位置張貼雙面膠密封，灌漿采用專用支座灌漿料，將灌漿管伸入至支座下部中心位置，從支座中心向四周灌漿。灌漿不得過快，確保支座預留孔灌實，灌漿頂面應高出下支座鋼板底面1 cm。待灌漿料達到設計強度后，方可拆除臨時支撐千斤頂，完成結構受力體系轉換。

(8)鋼梁對接面焊接及涂裝:鋼梁安裝位置調整完并進行臨時固定后，再進行鋼梁節段對接處焊接施工。焊縫驗收合格且支座底部灌漿料達到設計強度后，拆除調位千斤頂及輔助設施，完成焊縫表面及附近涂裝[10]。

6 橋面板安裝

第1步:采用運梁車將橋面板順橋向運輸至架橋機尾部，1＃天車移動至架橋機最尾端，2＃天車移動至橋面板正上方，天車落鉤，安裝吊具，緩慢提升橋面板，使橋面板提離運梁車，運梁車退回。

第2步:天車前移至安裝跨，推動橋面板旋轉90°，使橋面板呈安裝姿態。同時在鋼梁與橋面板接觸面上涂抹環氧砂漿[11－12]。

第3步:移動天車將橋面板移動至安裝位置，緩慢下鉤，待橋面板底面距剪力釘頂約10 cm時，停止下鉤，根據橋面板上的中心線及鋼梁上標示線，調整橋面板位置并穩定，緩慢落鉤，使橋面板緩慢下落至穩定狀態，橋面板落穩后，檢驗其中心線及邊線，若偏差過大，應提起橋面板重新對位。

第4步:按照上述方法，依次完成該跨橋面板安裝，中支腿處橋面板暫不安裝，待架橋機過孔后再進行安裝。具體見圖8。

圖8 橋面板架設示意

7 結論

G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標段10座鋼板組合梁橋采用架橋機一體化架設鋼梁及橋面板，從不斷改進到目前已形成規模化施工，實踐效果良好，為鋼板組合梁橋在山區高速公路應用提供配套施工技術支撐。從長遠看，也為鋼結構橋梁的發展帶來了生機及活力，具有良好的推廣應用前景。現得出以下結論:

(1)當施工現場對汽車吊或履帶吊適用性較差時，采用架橋機一體化架設鋼梁及橋面板的方案易形成規模化施工，施工工效高，優越性突出。

(2)當線路上多座橋梁之間有路基或隧道時，架橋機過隧方案及轉場方案等需進一步研究，尤其是不同轉場方案的經濟性比選。

(3)隨著施工機械化水平的不斷提高，架橋機、運梁車等橋梁施工工裝也要配套發展，從而形成成套建造技術助推橋梁建造技術不斷發展。