南通市東方大道高架65m跨鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁施工技術(shù)與質(zhì)量控制

張 燕

（蘇通科技產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃建設(shè)環(huán)保局，江蘇南通 226000）

1 工程概況

南通市東方大道快速化改造工程主線高架橋南起沿江公路，北至通滬大道，全長約12.8 km，是南通市的重要快速通道。其中跨通啟運河處由于跨徑較大，環(huán)境復(fù)雜，為解決上述問題，在此布置了主跨65 m的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁。

設(shè)計方案為減小吊裝重量及斷面改善上、下緣鋼板受力，在各跨跨中設(shè)置了臨時墩并且采取了支點回落的方法優(yōu)化中支點上緣負彎矩混凝土受力。但65 m中垮橋位處有平行于高架主線的兩幅老橋，且由于高架主線橋?qū)?5 m，難以一次吊裝到位，對于鋼梁的安裝架設(shè)造成了較大的困難。以上因素均對本橋的施工提出了較高的要求。以下將重點介紹鋼梁的分段安裝、組合結(jié)構(gòu)混凝土澆注質(zhì)量控制及中支點調(diào)整的施工方法。

1.1 總體布置

該橋橋?qū)?5m，其中現(xiàn)澆混凝土部分寬24.8m,跨徑布置53 m+65 m+44 m，全長162 m，梁高3 m，為等高鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，斷面為魚腹式，采用單箱三室截面。主梁橫斷面由槽形鋼梁與混凝土橋面板通過連接件結(jié)合而成，見圖1。槽形鋼梁以Q345qD為主、中支點上緣頂板采用了Q370qDZ15鋼材，上翼板板厚25~46 mm、寬800～1 200 mm；腹板板厚20～30 mm；底板板厚16～30 mm，腹板設(shè)有豎向及水平向加勁肋，底板上布置板式縱向加勁肋。每隔4.5 m左右布置一道空腹式橫梁；支點處采用實腹式橫梁。橋面板寬度為24.8 m，采用C50現(xiàn)澆混凝土，嚴格控制水灰比并采用纖維混凝土以減少收縮徐變等不利影響。橋面板厚度沿橫橋向300 mm等高并配有橫向預(yù)應(yīng)力束。橋面板與鋼梁之間通過圓柱頭焊釘連接，焊釘直徑為22mm，中間及外側(cè)頂班橫向分別布置根4根和6根，高度為200 mm。

圖1 橋梁橫斷面（單位：mm）

1.2 設(shè)計標準

本工程設(shè)計標準如下：

（1）設(shè)計車速：主線高架道路等級為城市快速路，設(shè)計車速80 km/h。

（2）設(shè)計荷載：公路－Ⅰ級。

（3）橋梁坡度：主線最大縱坡為4%，匝道最大縱坡為5%。

（4）標準橫坡：2%。

（5）環(huán)境類別：上部結(jié)構(gòu)為Ⅰ類，下部結(jié)構(gòu)為Ⅱ類。

（6）抗震設(shè)計：抗震設(shè)防烈度為7度，地震動峰值加速度為0.1 g。

2 組合箱梁運輸及架設(shè)

2.1 鋼梁的運輸

鋼箱梁原設(shè)計縱向共分4個永久支點梁段，3個臨時支點梁段，6個跨中梁段。永久支點及臨時支點梁段最寬3.6 m，長度25 m，均為箱型構(gòu)造，可根據(jù)運輸條件沿長度方向進一步拆分運輸梁段?？缰辛憾螜M橋向?qū)⑦呄淅^續(xù)拆分為左右兩個槽型箱梁截面，及部分散件，運輸寬度最大4.8 m，長度最大28.9 m，也可沿長度方向繼續(xù)拆分運輸梁段，見圖2。通過以上拆分化整為零，大大減少了運輸難度，外加南通沿江地區(qū)有合適的鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)，運輸路途較短，使得鋼梁運輸問題得以解決。

圖2 鋼梁截斷布置圖（單位：mm）

2.2 臨時墩的架設(shè)

中跨臨時墩施工時，使用50 t履帶吊從岸上逐步向水中搭設(shè)棧橋平臺，通過打樁機在平臺上打設(shè)4根φ600的PHC樁，在樁頂焊接φ609×10鋼管立柱，并通過橫向聯(lián)系形成框架組成臨時墩，墩頂架設(shè)分配梁體系，臨時墩承載力不小于1 000 t。

邊跨臨時墩施工時直接在地面打入PHC樁,其他同中支點臨時墩。

2.3 鋼梁的架設(shè)

鋼梁架設(shè)時，先吊裝臨時支點及永久支點鋼梁，最大吊重約55噸左右。在永久支點橫梁吊裝前，需在地面搭設(shè)支架進行支撐，以抵抗槽型縱梁單側(cè)吊裝時可能造成的不平衡力，避免造成傾覆的危險。而臨時支點吊裝時的臨時墩構(gòu)造也應(yīng)滿足橫向抗傾覆構(gòu)造要求，雖然臨時墩受橋位處受老橋的限制不能直接拉開支點間距，但可設(shè)置支點臨時抗拉構(gòu)造或壓重等措施，見圖3。

待支點橫梁吊裝完成后,以此鋼橫梁為支點，吊裝槽型鋼縱梁。當槽形鋼縱梁與支點橫梁焊接成整體后，鋼梁骨架便已形成，在此基礎(chǔ)上拼接散件，最終完成整個鋼箱梁的安裝，見圖4。

散件安裝過程由于現(xiàn)場焊接量較大，應(yīng)采取必要措施控制質(zhì)量?，F(xiàn)場焊接必須采取措施，對母材焊接部位進行有效的保護，配置合適的防風、防潮設(shè)備和預(yù)熱去潮的設(shè)施，在符合工藝的條件下，方可進行焊接。嚴禁在無任何防護措施下，在雨、雪天及母材表面潮濕或大風天氣進行露天焊接。工地焊接環(huán)境條件：風力小于5級(施焊部位)，溫度不低于5℃，濕度不大于80%。工地現(xiàn)場施焊前，應(yīng)檢查對接鋼結(jié)構(gòu)節(jié)段接頭焊口狀況。其中包括接頭坡口角度間隙尺寸、焊接高差等是否符合要求。工地焊接時各類構(gòu)件節(jié)段施焊順序應(yīng)對稱于橋軸線，并對稱于構(gòu)件自身的對稱軸，均勻、對稱、同步協(xié)調(diào)的實施。工地焊接時對各類加勁連接的補償段，可在大接頭環(huán)縫施焊后，再予以實施焊接。

3 橋面板混凝土的施工

由于組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋面板混凝土的收縮及徐變對混凝土受力影響較大,控制混凝土質(zhì)量并減少收縮徐變效應(yīng)就顯得尤為關(guān)鍵。

圖3 臨時墩（左）及永久墩（右）橫梁吊裝示意圖（單位：mm）

該橋橋面板采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆的施工方式。橋面板縱向分2次澆筑。鋼梁拼裝完成后，首先施工邊支點、邊跨跨中和中跨跨中橋面板，待混凝土強度達到100%設(shè)計強度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉部分橫向預(yù)應(yīng)力并拆除混凝土模板，拆除臨時墩，后澆筑第二次中支點附近20 m混凝土，待混凝土強度達到100%設(shè)計強度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉剩余橫向預(yù)應(yīng)力并拆除第二次混凝土模板。混凝土澆筑時宜選擇一天中溫度較低時進行。

圖4 臨時墩（左）及永久墩（右）吊裝示意圖

橋面板在鋼梁腹板中間部分可采用支架現(xiàn)澆，支架應(yīng)設(shè)置縱橫梁分配載荷，將荷載傳遞到橫梁上。橋面板懸臂部分可利用反吊方式進行施工。面板澆筑用的支架應(yīng)合理選擇，只能支撐在腹板豎向加勁肋處或橫梁處，嚴禁直接支撐在無加勁的鋼板上。

混凝土板各個部分應(yīng)得到均勻、充分的振搗，要確?；炷恋拿軐嵭?，也不應(yīng)過振而產(chǎn)生骨料的離析現(xiàn)象?；炷恋氖湛s率應(yīng)控制在2×10-4以下，為減少混凝土徐變、收縮，應(yīng)控制水灰比和水泥用量，應(yīng)以盡可能低的水灰比。

在澆筑過程中應(yīng)注意橫向澆筑順序,保證鋼梁的穩(wěn)定平衡,橋面板混凝土及施工機械不應(yīng)造成較大的偏載效應(yīng)。

4 支點調(diào)整

本工程在所有混凝土澆注完成后，中墩各回落30 cm，以改善負彎矩區(qū)混凝土受力。根據(jù)本工程支點回落的特點,擬采用低高度液壓千斤頂作為頂升設(shè)備,通過液壓泵站控制千斤頂產(chǎn)生頂升力進行支點高度的調(diào)整。

4.1 準備工作

本次支點調(diào)整采用多次同步落降法：即直接利用墩柱頂面作為反力基礎(chǔ)，對于中墩則將千斤頂與臨時支撐墊塊直接放置于帽梁上，采用千斤頂對鋼梁進行多次同步落降。落降步驟如下：

第一步：設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束后，千斤頂先將鋼梁頂起15 mm；停止后自鎖螺紋裝置；

第二步：抽掉與需要落降高度相對應(yīng)的臨時支撐處得鋼墊板；

第三步：打開自鎖裝置，千斤頂開始收缸，至設(shè)計回落高度；

第四步：重復(fù)第二、三步驟至千斤頂一個行程走完，此時梁體完全作用與臨時支撐鋼墊板上，同時抽掉千斤頂下相應(yīng)高度的鋼墊塊；

第五步：依次重復(fù)第一步至第四步，直至完成落降。

4.2 托換體系

擬采用“抽拉落降式支撐”體系作為托換體系，托架體系由墩柱、臨時支撐墊塊、鋼分配梁等組成。通過千斤頂每收縮一個行程，抽掉千斤頂下部支撐墊塊，以此反復(fù)完成下降托換工作。

整個下降過程由PLC液壓同步系統(tǒng)控制，保證同步精度控制在1 mm以內(nèi)。

4.3 千斤頂?shù)倪x擇與布置

中墩采用200 t液壓千斤頂，63 MPa，千斤頂行程140 mm，頂身長360 mm。液壓頂升千斤頂需帶自螺紋裝置，當千斤頂頂升到一個行程后，打開自螺紋裝置并旋緊，此時液壓千斤頂除當作液壓頂外還是一個機械頂。即使液壓失效，液壓頂仍可按機械頂使用，保證了更換墊塊時的絕對安全。的橋梁整體頂升經(jīng)驗,不會對梁體連接部位造成損害。

每個中墩各布置16臺200 t千斤頂，每個支座各8臺，均能提供1 600 t的頂力，依據(jù)組合梁回落表中提供的數(shù)據(jù)，Pm376、Pm377的內(nèi)外側(cè)最大的支座反力值為12 617 kN，安全儲備系數(shù)為1.27，符合安全要求。

4.4 落降專用墊塊

由于落降高度較高，千斤頂?shù)男谐逃邢?，所以落降時需由墊塊來支撐。墊塊分為落降墊塊和臨時墊塊，落降墊塊就是放置在千斤頂下部的墊塊，臨時墊塊放置在柱下部，在千斤頂回程時支撐柱上部的重量。千斤頂每落降一個高度，在其支座位置抽取一個臨時墊塊。

臨時支撐墊塊與落降墊塊均依據(jù)組合梁回落步驟表中各回落高度加工定制，并留有一定余量。

4.5 限位措施

為避免落降過程中橋梁產(chǎn)生水平位移，在Pm376、Pm377墩柱兩側(cè)設(shè)置限位裝置。限位裝置采用鋼結(jié)構(gòu)形式（以一根工20 a與上部翼緣焊接，一根工10 a與腹板焊接組成的腳架）。限位鋼結(jié)構(gòu)離柱子間距為5 mm（落梁控制精度為5 mm），在初始安裝完畢時，限位裝置的下端須超出墩柱的上平面10 cm以上。

5 結(jié)語

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是當今世界橋梁建設(shè)的重要發(fā)展方向,本工程在施工中根據(jù)實際情況，通過化整為零，進行復(fù)雜環(huán)境下鋼梁的吊裝，并采用措施控制現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量和進行中墩支點高度調(diào)整，解決了組合結(jié)構(gòu)施工中遇到的困難，為今后類似工程提供了經(jīng)驗實踐。

[1]劉玉擎.組合結(jié)構(gòu)橋梁[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1993.