大跨度整體現(xiàn)澆鋼混疊合梁橋面板關(guān)鍵技術(shù)研究

周 丹

（核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司，廣東廣州 510800）

1 工程概況

武荊高速公路第8合同段起點(diǎn)樁號(hào)K58+600，終點(diǎn)樁號(hào)K70+600，路線全長(zhǎng)12 km。橋梁起點(diǎn)接天門北互通主線橋終點(diǎn)，終點(diǎn)與龍泉高架橋起點(diǎn)相接，左右幅各分為22聯(lián)，其中，第21聯(lián)跨長(zhǎng)荊鐵路和隨岳高速公路，為（56.45+115.3+44.5）m跨度的鋼-混凝土疊合梁（見(jiàn)圖1）。

橋面寬度為17.1 m，三跨全長(zhǎng)為216.25 m，橋面板厚度26～36 cm不等，橋面板混凝土共2268 m3。橋梁與長(zhǎng)荊鐵路斜交，斜交角度為155.66°。公路跨鐵路影響范圍在56.92 m左右。圖2為疊合梁斷面（單幅）布置圖。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）該橋跨高速鐵路施工，受天窗點(diǎn)的影響，混凝土無(wú)法一次性澆筑完成，選擇合理的混凝土澆筑順序，確保鋼梁疊合時(shí)面板與鋼梁之間連接質(zhì)量，使其使用功能更好地發(fā)揮到最佳狀態(tài)。

（2）國(guó)內(nèi)鋼-混疊合梁多采用預(yù)制板的疊合方式，該橋采用現(xiàn)澆混凝土橋面板，橋面寬度為17.1 m，而鋼梁與混凝土橋面板混凝土的變形不一致，橋面板極易產(chǎn)生裂紋，對(duì)橋梁的耐久性將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

（3）由于主跨跨徑達(dá)到115.3 m，連續(xù)梁中支座處的負(fù)彎矩特別顯著，負(fù)彎矩區(qū)混凝土頂板極易開裂，進(jìn)而產(chǎn)生鋼筋銹蝕等影響橋梁安全與使用壽命的一系列問(wèn)題。

（4）橋面板為薄板式結(jié)構(gòu)，厚度在26～36 cm之間，而單組鋼梁頂面的面板厚度僅為26 cm，在每個(gè)墩頂處有13束15Φs15.2鋼絞線，張拉順序選擇不合理，橋面板極易產(chǎn)生裂紋。

3 鋼混疊合連續(xù)梁橋面疊合關(guān)鍵技術(shù)

3.1 面板澆筑工藝

澆筑時(shí)采用橫向一次到位，由梁端向跨中逐步澆筑到位。橫向澆筑時(shí)按照先中間向兩邊的澆注順序。在澆筑時(shí)間的選擇上，考慮到鋼梁在白天受日照產(chǎn)生變形，而此時(shí)施工疊合梁面，對(duì)橋梁的疊合質(zhì)量難以控制。在綜合多方面因素考慮下，最終確定澆筑時(shí)間在每天下午5點(diǎn)鐘之后。此時(shí)鋼梁溫度逐步恢復(fù)到正常狀態(tài)，鋼梁變形較小，而到第二天混凝土梁面已具有一定的強(qiáng)度，對(duì)鋼梁的變形也有一定的約束作用，鋼梁受日照影響下的變形對(duì)橋面板混凝土產(chǎn)生的影響已非常有限。

具體的澆筑施工：

（1）邊跨澆筑施工：第一次澆筑邊跨混凝土，澆筑時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置兩臺(tái)汽車泵，澆筑時(shí)兩個(gè)邊跨同時(shí)澆筑。澆筑時(shí)將泵車站在梁下，通過(guò)多次移動(dòng)泵車的方式將該區(qū)域內(nèi)的混凝土澆筑完成。

（2）中跨澆筑方案：跨中混凝土澆筑由于受到鐵路天窗點(diǎn)施工的影響，中跨跨中的混凝土橋面板的澆筑應(yīng)分3次進(jìn)行，每次澆筑長(zhǎng)度為總長(zhǎng)度的1/3即21 m。在澆筑前做好合理的施工組織，配備足夠的人員和設(shè)備，保證在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)完成預(yù)計(jì)的工作量。

3.2 頂梁施工

在鋼梁梁端和墩頂配重、橋面板施工完畢后，橋面板強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)進(jìn)行頂梁作業(yè)。根據(jù)施工條件、溫度及養(yǎng)護(hù)情況，面板混凝土7 d后即達(dá)到51.3 MPa。頂梁時(shí)在鋼梁梁端進(jìn)行，每組鋼梁下設(shè)置2個(gè)400 t千斤頂，每端共設(shè)置6個(gè)千斤頂，千斤頂全部進(jìn)行串聯(lián),成為一個(gè)整體。在油泵的輸油管上設(shè)置一個(gè)分流器，千斤頂放在鋼梁側(cè)面，與永久支座在一個(gè)軸線上，側(cè)面焊接一個(gè)頂梁用的“耳朵”，采用Q345qD鋼材制作而成。

圖1 疊合梁縱立面布置圖（單位：cm）

圖2 疊合梁斷面（單幅）布置圖

頂梁用“耳朵”板厚采用20 mm鋼板，底板尺寸為400 mm×500 mm，上部設(shè)置2塊加勁板，加勁板高度500 mm，焊接固定時(shí)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊接前將鋼板打設(shè)坡口，采用熔透焊工藝。

3.3 疊合梁負(fù)彎矩區(qū)橋面板預(yù)應(yīng)力施加工藝

為改善連續(xù)疊合梁負(fù)彎矩區(qū)的受力性能、增強(qiáng)橋梁的耐久性，傳統(tǒng)上有兩種處理思路：一種是支座頂升、鋼梁預(yù)彎；另一種方法是直接在負(fù)彎矩區(qū)施加預(yù)應(yīng)力。在疊合橋梁負(fù)彎矩區(qū)橋面板內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力是改善橋面板受力以及增強(qiáng)橋梁耐久性的重要手段之一。該橋首次在大跨徑疊合梁中混合使用調(diào)整支點(diǎn)高度法和預(yù)應(yīng)力法，即在負(fù)彎矩區(qū)域的鋼梁頂板混凝土中設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線。該橋具體為：在每個(gè)鋼箱梁的負(fù)彎矩段施加了長(zhǎng)、中、短束預(yù)應(yīng)力筋各4、4、5束，每束的規(guī)格是15Фs15.2，長(zhǎng)、中、短束錨固齒板沿橋縱向的間距是8 m，預(yù)應(yīng)力筋詳細(xì)布置如圖3～圖5所示。

為防止錨固區(qū)應(yīng)力過(guò)于集中，通常需將預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置成多種長(zhǎng)度、分開錨固。如果不同長(zhǎng)度的預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉順序不當(dāng)，有可能引起橋面板混凝土應(yīng)力超限，出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而引起鋼筋銹蝕等耐久性問(wèn)題，這將大大影響橋梁使用壽命。

3.4 鋼-混疊合梁支點(diǎn)壓重工藝

在實(shí)際施工中鋼梁在懸臂狀態(tài)下，大邊跨下?lián)?3.5 cm（理論22 cm），短邊跨側(cè)下落5 cm（理論6.2 cm），中跨下?lián)?5 mm，邊跨壓重后鋼梁的梁端要壓至設(shè)計(jì)位置下方的25 cm處，鋼梁中跨將跟著上撓，上撓量將大小不一，將直接影響到鋼梁跨中標(biāo)高的控制。為確保鋼梁跨中上撓量一致，課題組經(jīng)過(guò)分析，最終采取了單幅鋼梁的中跨形成整體（即橫梁全部施工完畢），邊跨處于自由狀態(tài)（即不進(jìn)行橫梁焊接施工），在澆筑完配重混凝土后，再將邊跨形成整體。通過(guò)后期監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，采用這種方法很好地解決了鋼梁在澆筑邊跨壓重混凝土?xí)r對(duì)中跨的變形不統(tǒng)一造成中跨標(biāo)高超限的問(wèn)題，而邊跨鋼梁處于自由狀態(tài)，梁體應(yīng)力能夠得到很好的釋放，對(duì)結(jié)構(gòu)沒(méi)有不利影響，保持了較好的美學(xué)效果。

圖3 預(yù)應(yīng)力筋布置立面圖（單位：cm）

圖4 預(yù)應(yīng)力筋平面布置圖（單位：cm）

圖5 預(yù)應(yīng)力筋分批錨固示意圖（單位：cm）

4 結(jié)語(yǔ)

該橋全長(zhǎng)216.25 m，跨高速鐵路施工，受天窗點(diǎn)的影響，混凝土無(wú)法一次性澆筑完成。運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬，確定了先澆注邊跨橋面板，再澆注中跨跨中區(qū)段橋面板，最后澆注墩頂橋面板的分段澆筑順序，確保了鋼梁疊合時(shí)面板與鋼梁之間的連接質(zhì)量，能夠使其使用功能得到更好發(fā)揮。

[1]JTG TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 18—2003，鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程[S].

[3]GB 50496—2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].