鋼槽組合梁施工關鍵技術研究

摘要 為了分析中等跨徑窄鋼槽組合梁橋的合理施工工藝，文章以潤河大橋為依托，采用理論分析與數值模型相結合的方法，對鋼槽組合梁梁橋施工的關鍵技術進行了研究。研究表明，采用預制混凝土薄底板兼做橋面板施工模板，配合翼緣采用裝配式三角托架，可實現現澆橋面板的快速施工；鋼槽梁具有良好的承載能力，先拆除支架再進行橋面板澆筑施工的方案可行；受斜交影響，兩個鋼槽梁預拱度應按照不對稱布置，成橋時可達到相同拱度以滿足橫坡要求。

關鍵詞 預制小箱梁；工業化；預制施工；質量控制

中圖分類號 U441 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0125-03

0 引言

鋼槽組合梁梁橋是一種結構較為新穎的組合結構形式，具有良好的承載能力和耐久性，逐步應用于公路及市政橋梁中[1]。國內外針對窄鋼槽組合梁橋的相關研究也有一定的進展。

現有鋼箱組合梁橋的常見施工方法主要包括支架安裝法、架橋機逐孔安裝法、懸臂安裝施工法、頂推施工法等[2-4]。針對橋面多采用預制安裝方法進行施工，也有小規模條件下采用現澆法進行施工[5]。同時，還有研究對窄鋼箱組合梁的受力特性進行研究，分析其剪力滯效應，以及這種結構的受力特性[6-7]。

綜上，現有的研究中針對鋼槽組合梁橋的施工工藝研究相對較少，尤其是采用預制底模板形式的混凝土橋面板研究更少。為了對窄鋼箱組合梁橋的合理工藝進行進一步研究，以潤河大橋為依托對鋼槽組合梁施工的關鍵技術進行研究。

1 工程概況

1.1 總體概況與建設條件

合肥至周口高速公路壽縣（保義）至潁上（南照）段是安徽省規劃的“五縱九橫”高速公路網的“縱三”德州至上饒高速公路的聯絡線，是規劃的合肥至周口省際高速公路的一段，是聯系合肥經濟圈、皖北城市群的又一通道。SY-LJ6標段設計的起訖樁號為K82+208～K95+317，全長約13.11 km。

K90+974潤河特大橋全長1 354 m，跨越潤河位置的橋梁軸線與河道夾角為53°，該橋主橋跨徑為（30+53+30）+（30+50+30）+（30+53+30）m，橋梁在第20、26孔上跨潤河堤壩。上部結構主橋采用鋼槽組合梁，引橋采用預應力混凝土組合箱梁，橋墩采用柱式墩，橋臺采用肋板臺，基礎采用摩擦灌注樁基礎。

1.2 結構特點

潤河特大橋主橋采用窄鋼槽組合梁結構，大橋采用分幅布置，單幅橋面寬12.75 m。鋼主梁采用窄鋼槽結構，由中心間距為6.7 m的雙窄鋼槽結構組成，兩個鋼槽箱通過鋼橫梁進行連接，如圖1所示。鋼主梁采用Q345qD箱型直腹板鋼梁，腹板間距為3.05 m。主梁梁高采用等高度布置，鋼梁高2.25 m。底板設置縱向I型加勁肋，腹板在單側設置豎向加勁肋。

鋼槽梁底板寬度為3.15 m，單側上翼緣寬度為0.7 m，根據縱向的不同位置，底板厚度為20～36 mm，頂板厚度為26～46 mm。

橋面板采用鋼筋混凝土面板，橋面板和鋼梁通過剪力釘連接，在橋面板內布置橫向預應力。為了提高橋面板施工的便利性，該橋的橋面板采用預制混凝土底模板現澆，形成后結合的組合橋面板體系。

2 鋼梁安裝施工技術

2.1 總體施工思路

結合項目的施工條件，潤河特大橋鋼箱組合梁采用從左幅第5、7聯大里程向小里程方向履帶吊的吊裝法施工，安裝完成后，再從左幅第6聯大小里程側向中間合龍，實現左幅鋼梁貫通。右幅吊裝步驟同左幅。

大橋為組合結構橋梁，由窄鋼槽和鋼筋混凝土橋面板組成。為了便捷地完成現澆混凝土橋面板的施工，采用履帶吊完成大橋鋼梁的安裝，整聯鋼梁成形后再進行橋面板現澆施工。其中，鋼梁腹板之間的范圍，采用預制混凝土薄板作為底模板進行鋼筋綁扎和混凝土的澆筑施工。在外側腹板以外的翼緣板范圍，通過裝配式三角托架結構為混凝土施工提供支撐，以完成混凝土澆筑，如圖2所示：

鋼梁完成后，利用吊車完成預制混凝土薄板及三角托架結構的安裝，再利用預制薄板和三角托架依次完成鋼筋安裝和混凝土施工。在預制底板上設置聯結鋼筋，與現澆混凝土的鋼筋相連接，在成橋后與現澆混凝土共同承載受力。

2.2 鋼梁安裝施工

潤河特大橋鋼梁采用支架法進行安裝，以第5聯為例，支架布置示意圖如圖3所示，對于堤壩等地基承載能力良好的區域采用擴大基礎進行支撐，而對于水中軟弱地基范圍則采用鋼管樁基礎進行支撐。

潤河特大橋共計56組拼裝支架，其中第5、7聯支架1左右幅共計8組位于橋位處的平坦段地面上方，需清除表面浮土并夯實；第5、7聯支架2、3共計16組位于大壩陡坡兩側，施工前需在支架下方分層回填為臺階狀平臺，并將土體夯實。獨立基礎與地面接觸位置處，均需用細沙將支架基礎找平，其余使用鋼管樁基礎的支架共計32組，其基礎使用振動錘錘擊至設計的有效入土深度11.5 m。

該橋的安裝支架均采用裝配式，立柱采用Φ325×8 mm的Q355B鋼管，水平桿和斜桿為[16的Q235B槽鋼，立柱間、立柱與腹桿均使用螺栓連接。裝配式支架可根據鋼箱梁橫隔板間距進行靈活組裝，以滿足現場使用要求。

一聯單幅橋梁共分為12個吊裝節段，單個槽型箱梁分為6個階段。在兩側鋼梁節段吊裝就位后，再吊裝橫梁連接成整體。鋼梁吊裝利用棧橋采用雙機抬吊的方式進行安裝，最大吊裝重量為67.3 t。

3 施工過程受力分析

3.1 計算模型與主要參數

為了對鋼槽組合梁橋在施工過程中的受力特點進行分析，確保結構在施工過程中的安全可靠，利用有限元軟件Midas Civil建立空間桿系模型進行數值分析，建立的有限元模型如圖4所示。

在計算利用梁單元分別模擬兩根主梁及橫梁結構，利用板單元模擬鋼筋混凝土橋面板。在計算過程中，模擬鋼梁分段安裝、焊接、預制混凝土底板安裝、三角托架臨時支撐安裝、混凝土面板濕重施加、混凝土橋面板參與受力、三角托架拆除，以及施工二期鋪裝等施工過程。

支架結構的支撐，按照僅受壓彈性支撐進行模擬，在鋼梁整聯成形后，先拆除支架后進行橋面板的施工。橋面板的自重由鋼梁結構承擔，形成的組合斷面共同承擔二期荷載和活載作用。

3.2 施工過程受力分析

在鋼梁安裝過程中，主梁會經歷先簡支再連續的體系轉化過程，對鋼梁施工過程中關鍵工況下的受力狀態進行了分析，計算結果表明鋼梁安裝過程中出現的最大豎向變形為65.9 mm。

在施工過程中，鋼梁出現的最大正應力發生在混凝土結構的澆筑施工過程，此時混凝土和鋼梁的自重均有鋼梁承擔。在跨中位置，鋼梁上翼緣出現的最大縱向應力為108.9 MPa，如圖5所示，最大應力小于材料設計強度270 MPa，滿足施工過程中的受力要求。鋼梁在施工過程中出現的最大剪應力為36.0 MPa，小于材料的抗剪設計強度155 MPa。由此可見，鋼梁的總體應力均較小，滿足施工過程中的受力要求。

上述分析表明，鋼槽梁具有良好的承載能力，施工過程中的混凝土濕重全部由鋼梁承擔是合理可行的，在施工過程中可先拆除支架，后進行橋面板的現澆施工。

3.3 施工預拱度設置

在對鋼梁施工全過程準確模擬分析的基礎上，可以得到鋼梁在施工過程中的累積變形。將累積變形與最大活載變形的1/2反向疊加作為鋼梁加工預拱度的設置原則，主梁的施工預拱度曲線如圖6所示。

圖6中的橫坐標為鋼梁的里程坐標，以橋梁中心點為0點，縱軸為鋼梁的制造預拱度。從圖6中可以看出，由于中間兩個橋墩與橋梁呈53°斜角狀態，因此左右鋼梁的變形有一定的不對稱性。鋼梁在中跨跨中的最大預拱度值為72 mm，而邊跨可基本不設置預拱度。

按照圖6所示的預拱度數據進行鋼梁的預拱度施工，在支架拆除后左右兩根鋼主梁的預拱度將基本恢復到同一水平，可保證兩個位置橫斷面的橫坡滿足要求。

4 結語

該文依托潤河特大橋對一種窄鋼箱組合梁橋施工的關鍵技術進行了研究與總結，形成的主要結論如下：

（1）分析了窄鋼箱組合梁的結構特點，結合施工條件，提出了大橋安裝的總體思路和施工順序；采用全裝配式的臨時支架結構，根據地形特點采用擴大基礎與樁基礎相結合的方式，實現了裝配式支架的因地制宜。

（2）采用預制混凝土薄底板兼做橋面板施工模板，配合翼緣部分采用裝配式三角托架作為支撐，實現了現澆橋面板的快速施工。

（3）施工過程的受力分析結果表明，鋼槽梁具有良好的承載能力，在全聯鋼槽梁安裝完成后，可先拆除支架再進行橋面板的澆筑施工，提出的總體施工工序合理。

（4）施工過程變形分析結果表明，由于該橋斜交，兩個鋼槽梁預拱度應按照不對稱布置，在支架拆除后可實現變形一致，以保證橋梁橫坡滿足要求。

參考文獻

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