談?dòng)来ㄩL江大橋鋼—混結(jié)合段施工關(guān)鍵技術(shù)★

楊天偉 黃天貴 黃玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

·橋梁·隧道·

談?dòng)来ㄩL江大橋鋼—混結(jié)合段施工關(guān)鍵技術(shù)★

楊天偉 黃天貴 黃玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

以永川長江大橋?yàn)槔?，?duì)該大橋鋼—混結(jié)合段的施工難點(diǎn)進(jìn)行了研究，從鋼梁存梁支架、橋面吊機(jī)、鋼箱梁定位等方面論述了鋼—混結(jié)合段施工的關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

斜拉橋，鋼—混結(jié)合段，鋼箱梁，橋面吊機(jī)

0 引言

由于鋼與混凝土結(jié)合可以提高力學(xué)性能和改善經(jīng)濟(jì)性，所以近幾年鋼—混結(jié)合梁橋的工程實(shí)例不斷增加。其中鋼—混結(jié)合梁斜拉橋由于其主跨采用鋼梁,所以具有跨越能力大的優(yōu)點(diǎn),而邊跨采用混凝土梁從而起到了很好的錨固作用且兼有可降低建橋成本的特點(diǎn)。

本文以永川長江大橋?yàn)楸尘?，在鋼—混結(jié)合段施工關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行簡單的探討。

1 工程概述

永川長江大橋?yàn)橹骺?08 m的7跨連續(xù)半漂浮體系的雙塔混合梁斜拉橋。鋼—混結(jié)合段大橋梁的關(guān)鍵部位，鋼混結(jié)合段總長7.795 m；其中混凝土梁段長2.75 m，采用C55自密實(shí)鋼纖維混凝土；鋼梁段長5.5 m(鋼格室段2.0 m，鋼箱梁加強(qiáng)段3.045 m，鋼箱梁段0.455 m)。先吊裝鋼梁梁段至存梁支架上，準(zhǔn)確定位，然后綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力材料和預(yù)埋件、安裝模板澆筑混凝土梁段和鋼格室內(nèi)混凝土，見圖1。

2 施工難點(diǎn)

1)結(jié)合段鋼箱梁作為起始段鋼箱梁，是全橋其他鋼箱梁安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)，其安裝精度是控制的重點(diǎn)。

2)支架除承受結(jié)合段重量及中跨側(cè)混凝土箱梁重量外，還需承受橋面吊機(jī)及1號(hào)鋼箱梁的重量，上述荷載是支架設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重點(diǎn)，此外，支架受力后的水平分力由索塔身上的預(yù)埋件承受，支架的安全檢查是工程控制的重點(diǎn)。

3)結(jié)合段由截然不同的兩種材料構(gòu)成，兩種材料性能的差異導(dǎo)致結(jié)合段受力極其復(fù)雜，結(jié)合段的施工監(jiān)控需做特殊安排。

4)結(jié)合段是受力特殊部位，一方面要求混凝土具有抗裂增韌的性能，另一方面又要求混凝土具有良好的使用性能，通過摻入鋼纖維來增加抗裂性能，但同時(shí)粘度的增加又降低了混凝土的使用性能，因此結(jié)合段混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)需反復(fù)試配，配合比設(shè)計(jì)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

5)結(jié)合段鋼筋密集，空間極其狹小，鋼格室底板混凝土的振搗是難題，混凝土密實(shí)性和防裂是施工中控制的難點(diǎn)。

3 鋼—混結(jié)合段施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼梁存梁支架

通過對(duì)E梁段的重量、尺寸、結(jié)構(gòu)分析以及整個(gè)相關(guān)施工的工況考慮，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求通過有限元軟件模擬驗(yàn)算，最終確定了存梁支架的形式。整個(gè)支架采用落地式鋼支架，分兩排布置，橫向采用鋼管做平聯(lián)，頂上兩層平聯(lián)處設(shè)置兩層型鋼附墻與下塔柱橫梁預(yù)埋件銷接，主縱梁采用3×HN800×300和2×HN800×300，橫向分配梁采用Ⅰ40a。存梁臨時(shí)支座采用2×HN800×300支座上放置不銹鋼板做滑動(dòng)面，見圖2。

3.2 橋面吊機(jī)

鋼梁采用兩臺(tái)200 t橋面吊機(jī)抬吊的施工工法，吊機(jī)選用了分離式卷揚(yáng)機(jī)提升動(dòng)臂變幅吊機(jī)，吊具選用柔性吊帶。由橋面吊機(jī)將鋼箱梁安全準(zhǔn)確的提升至高出橋面后，啟動(dòng)變幅機(jī)構(gòu)吊裝梁段縱向越過支架到達(dá)安裝位置，采用輔助設(shè)備配合進(jìn)行對(duì)位拼接。橋面吊機(jī)設(shè)有步履式驅(qū)動(dòng)裝置，可在橋面自行前進(jìn)或后退。

橋面吊機(jī)的工作特征：1)橋面吊機(jī)站位于已安裝節(jié)段斜拉索橫隔板處；2)橋面吊機(jī)架設(shè)相鄰節(jié)段；3)橋面吊機(jī)向前行走，前支點(diǎn)站位于已安裝節(jié)段斜拉索橫隔板處，后錨點(diǎn)距離前支點(diǎn)15.5 m處繼續(xù)架設(shè)下一節(jié)段。鋼梁的縱向及橫向調(diào)節(jié)通過起升、變幅、鎖具調(diào)整等進(jìn)行精確控制；4)橋面吊機(jī)縱變幅范圍6.8 m～16 m。

3.3 鋼箱梁定位

利用橋面吊機(jī)進(jìn)行多輪定位，每輪定位順序：先高程，再縱橋向，后橫橋向，見圖3。

1)高程定位。首先，根據(jù)支架頂鋼支點(diǎn)處實(shí)測(cè)標(biāo)高，以及監(jiān)控提供的梁底支點(diǎn)處標(biāo)高，制作安裝型鋼支座，采用橋面吊機(jī)直接將鋼梁段就位，監(jiān)控復(fù)核梁頂標(biāo)高，不符合要求的使用橋面吊機(jī)，將梁段吊起，在支點(diǎn)處墊薄鋼板。精調(diào)梁段高程的同時(shí)，將梁段平面位置也進(jìn)行粗調(diào)整，使其縱橫向誤差小于1 cm。

2)縱橋向定位。在已澆筑混凝土梁段兩個(gè)邊腹板頂面分別埋設(shè)兩根型鋼，用來作為調(diào)節(jié)縱向位置手拉葫蘆的生根點(diǎn)。主橫梁后端焊接限位擋塊(預(yù)留1 cm富余)，在梁段就位時(shí)采用橋面吊機(jī)變幅功能以及5 t葫蘆輔助，在限位上支墊薄鋼板，進(jìn)行精確定位。

3)橫橋向定位。橫橋向在梁段首次定位時(shí)，利用5 t手拉葫蘆，輔助橋面吊機(jī)，第一輪定位后在主橫梁上焊接限位擋塊，以后每次定位后都塞墊薄鋼板，定位誤差控制于±5 mm。

3.4 C55鋼纖維自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

1)原材料選定。配制自密實(shí)混凝土選擇的主要原材料為水泥、粉煤灰、礦粉、5 mm～16 mm級(jí)配碎石、砂、減水劑。

a.膠凝材料的選擇。根據(jù)JGJ/T 283—2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的要求，配制自密實(shí)混凝土宜采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，可以采用粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰等礦物摻合料，且粉煤灰應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的規(guī)定，?；郀t礦渣粉應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18046用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉的規(guī)定。

b.骨料的選擇。粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配或2個(gè)及以上單粒徑級(jí)配搭配使用，最大公稱粒徑不宜大于20 mm；對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密的豎向構(gòu)件、復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)以及有特殊要求的工程，粗骨料的最大工程粒徑不宜大于16 mm。

細(xì)骨料宜采用級(jí)配Ⅱ區(qū)的中砂。

2)理論配合比計(jì)算。采用改進(jìn)計(jì)算法進(jìn)行自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)。改進(jìn)全計(jì)算是全計(jì)算法結(jié)合固體砂石體積法的一種配合比設(shè)計(jì)。砂石計(jì)算不再采用全計(jì)算法中的依據(jù)用水量來確定，將漿體體積與傳統(tǒng)體積水膠比聯(lián)系起來，混凝土配合比參數(shù)可全部按公式定量計(jì)算。計(jì)算公式和步驟簡單，物理意義明確，是一種考慮因素較多、相對(duì)周全的配合比設(shè)計(jì)方法。首先計(jì)算適配強(qiáng)度，確定合理的水膠比，然后通過固定砂石體積含量的方法確定石子和砂的用量，并保留全計(jì)算法中的用水量計(jì)算公式之后確定膠凝材料用量，分別計(jì)算水泥和粉煤灰用量，最后利用公式和經(jīng)驗(yàn)確定高效減水劑的用量。

3)自密實(shí)混凝土試驗(yàn)室試拌。經(jīng)過大量配合比試驗(yàn)，優(yōu)化出如表1所示的C55自密實(shí)混凝土配合比。

4)自密實(shí)混凝土性能檢驗(yàn)，見表2。

表1 鋼混結(jié)合段自密實(shí)混凝土配合比 kg/m3

表2 鋼混結(jié)合段C55自密實(shí)混凝土工作性能與力學(xué)性能

5)混凝土局部足尺模型澆筑試驗(yàn)。試驗(yàn)分兩組進(jìn)行完成，第一組采用直接澆筑成型，第二組采用振搗成型。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在第一個(gè)鋼格室布料時(shí)，混凝土能順利的流到另外兩個(gè)格室內(nèi)，混凝土粘聚性好，未發(fā)現(xiàn)離析現(xiàn)象。澆筑至頂面時(shí)，在不振搗的情況下，多余的混凝土可從排氣孔溢出，表明混凝土工作性很好，能達(dá)到自密實(shí)。澆筑完成并養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將模板拆開，兩個(gè)模型均顯示混凝土在格室內(nèi)填充密實(shí)，混凝土對(duì)PBL鍵包裹效果很好，未出現(xiàn)收縮裂縫(如圖4所示)。

4 結(jié)語

永川長江大橋鋼—混結(jié)合段鋼梁部分的順利吊裝，證明了該吊裝定位技術(shù)和存梁支架的可行性；混凝土梁段部分的順利澆筑也進(jìn)一步驗(yàn)證了C55鋼纖維自密實(shí)混凝土的科學(xué)性和合理性。永川長江大橋鋼—混結(jié)合段的關(guān)鍵施工技術(shù)可供類似工程參考借鑒。

[1] JTJ/TF 50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[2] 田曉斌,胡明義.鄂東長江公路大橋工程.北京：人民交通出版社,2012.

[3] 黃艤長江大橋鋼混結(jié)合段施工細(xì)則.

Discussion on critical construction techniques of steel-concrete combined section of Yangze river bridge in Yongchuan★

Yang Tianwei Huang Tiangui Huang Yufan

(CCCCFirstHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100024,China)

Taking Yangze river bridge in Yongchuan as an example, the paper studies its bridge steel-concrete combined section construction difficulties, and discusses critical steel-concrete combined section construction techniques from aspects of steel-beam bracket, deck hoister and steel box girder orientation, which has accumulated construction experience for similar engineering.

cable-stayed bridge, steel-concrete combined section, steel-box girder, deck hoister

2015-09-16

楊天偉(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0165-03

U445

A

★：“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題“鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化施工關(guān)鍵技術(shù)研究四”(課題編號(hào)：2011BAJ09B0404)