高速公路大跨徑匝道橋鋼混疊合梁的施工技術(shù)

黃萬大

（烏魯木齊中交城市開發(fā)投資有限公司，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

鋼混疊合梁是由鋼材、混凝土混合組成的新結(jié)構(gòu)，能充分發(fā)揮兩種材料的力學(xué)性能，有利于減少用鋼量，增大結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性，目前已成為高速公路大跨徑匝道橋的首要選擇之一。加強對鋼混疊合梁施工技術(shù)的研究，對于我國高速公路網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。

1 疊合梁的發(fā)展應(yīng)用

鋼混疊合梁是鋼材、混凝土結(jié)合應(yīng)用的一種組合構(gòu)件，根據(jù)鋼梁材料的不同可分為工字鋼疊合梁、箱型疊合梁、桁架形鋼疊合梁等，尤以工字鋼疊合梁和箱型疊合梁應(yīng)用最廣，這2種鋼混疊合梁如圖1所示。

圖1 鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)示意圖

鋼混疊合梁是現(xiàn)澆與裝配式結(jié)構(gòu)的有機組合，其主要優(yōu)勢可歸納為以下幾點：

（1）在受力性能上，鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)整體性、剛度均較好，提高了構(gòu)件施工階段抗裂性，降低了連續(xù)結(jié)構(gòu)支座截面負彎矩。

（2）在造價成本上，鋼筋用量降低，經(jīng)濟效益顯著。

（3）在制造工藝上，大部分鋼主梁、橋面板實現(xiàn)了工廠統(tǒng)一制作，效率高、質(zhì)量可控，同時可采用預(yù)制混凝土構(gòu)件，節(jié)省模板、支撐[1]。

（4）在施工安裝上，構(gòu)件運輸、吊裝方便，靈活性、適用性均較好。

綜上，鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)于20世紀50年代開始在我國使用，至20世紀80年代已得到廣泛推廣，目前鋼混疊合梁橋已成為各地區(qū)高速公路及匝道高架橋的主要橋型之一。

2 高速公路大跨徑匝道橋鋼混疊合梁的施工技術(shù)

2.1 匝道橋鋼混疊合梁的適用性

匝道橋是典型曲橋結(jié)構(gòu)，為了有效增強其跨越能力、穩(wěn)定性，鋼混疊合梁橋、連續(xù)鋼箱梁橋逐漸得到了推廣應(yīng)用，本文從受力特點、耐久性、施工要求等諸多方面對連續(xù)鋼箱梁、鋼混疊合梁進行了綜合比較分析（見表1）。從表1可知：鋼混疊合梁施工效率高、質(zhì)量控制方便、造價低、后期養(yǎng)護工作量小，綜合效益較佳。

2.2 匝道橋鋼混疊合梁的施工順序

根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗總結(jié)，匝道橋鋼混疊合梁的施工順序為：

（1）澆注基礎(chǔ)、橋墩，架設(shè)臨時墩。

（2）鋼梁制作、拼裝、架設(shè)，施工橫向連接，構(gòu)成連續(xù)梁。

表1 連續(xù)鋼箱梁與鋼混疊合梁綜合比較分析

（3）根據(jù)設(shè)計要求，對邊跨正彎矩區(qū)的混凝土橋面板進行澆注施工，待此處混凝土強度、彈模達設(shè)計要求后，將臨時墩拆除。

（4）繼續(xù)對剩余墩頂負彎矩區(qū)橋面板混凝土進行澆注施工；待此處混凝土強度、彈模達設(shè)計要求后，張拉橋面板預(yù)應(yīng)力。

根據(jù)實際工程實踐分析可知，疊合梁自重較大，鋼箱梁應(yīng)力較大，必須加強結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換控制；在鋼梁、橋面板內(nèi)分別合理設(shè)置體外、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束，防止負彎矩區(qū)混凝土受拉開裂，保證受力合理性；在疊合梁施工中，做好結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面應(yīng)力監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，確保施工處于正常應(yīng)力范圍內(nèi)[2]。

3 實例分析

3.1 工程概況

烏魯木齊市克南高架東延二期道路工程，5標段橋梁樁號范圍為DYK4+402.5～DYK5+718.96，總長1 316.5 m，橋梁基礎(chǔ)主要采用鉆孔灌注樁與擴大基礎(chǔ)，其中鉆孔灌注樁共216根，直徑1.2 m，承臺27個；擴大基礎(chǔ)3個；橋墩58個，高架橋Pm174墩為橋臺結(jié)構(gòu)。現(xiàn)澆混凝土梁10聯(lián)，疊合梁2聯(lián)。

3.2 疊合梁施工方案

本標段在跨鄯烏輸氣管線及跨大學(xué)路處，設(shè)置2聯(lián)疊合梁，跨徑50 m。粱體斷面采用三箱獨立式截面，底板水平設(shè)置，頂板設(shè)1.5%雙向坡，邊腹板采用斜腹板。疊合梁一般段中心線處梁高2.7 m，梁頂面總寬25 m。箱梁兩側(cè)懸臂長2.75 m。

疊合梁頂板為正交異形板，材料為Q345qE鋼，頂板厚20 mm，底板板厚20 mm、30 mm、36 mm，腹板厚度12 mm、16 mm、20 mm，普通橫隔板厚12 mm，支座橫隔板厚20 mm，頂板、底板及腹板加勁均采用一字肋[3]。

本項目鋼混疊合梁委托專業(yè)廠家加工制作，在現(xiàn)場搭設(shè)支架，在支架上拼裝焊接。

3.3 疊合梁施工技術(shù)要點

3.3.1 疊合梁節(jié)段劃分

本標段疊合梁布置為50 m，總質(zhì)量約613.8 t；疊合梁加工時，劃分節(jié)段制作安裝。

綜合考慮鋼混疊合梁廠內(nèi)制造、運輸、現(xiàn)場安裝等因素，并依照設(shè)計圖紙的要求，確定以下分段（塊）原則：

標準橋面寬疊合梁考慮橫向每個箱室分1個節(jié)段，外翼緣板分1個節(jié)段，順橋向分段長度14.836 m左右，最大節(jié)段單元質(zhì)量50 t；主線橋分段考慮橫向同時分段的原則，橫向分段時，主箱體作為基本的分段單元，主箱體之間的頂板及橫向聯(lián)結(jié)梁均制作成單元件，左、右側(cè)懸臂與最外側(cè)箱體分開，運至現(xiàn)場后在橋下與主箱體焊接后再起吊安裝，分段位置不設(shè)置在橋墩、跨中。本工程疊合梁分塊示意圖如圖2所示。

圖2 疊合梁分塊示意圖

根據(jù)疊合梁結(jié)構(gòu)形式，制造時分成面板單元、底板單元、隔板單元（包含箱梁隔板及懸臂隔板）等，疊合梁縱向分段安裝示意圖如圖3所示。

圖3 疊合梁縱向分段安裝示意圖（單位：cm）

3.3.2 疊合梁加工運輸

疊合梁的鋼結(jié)構(gòu)部分采用全焊接鋼梁，鋼梁由頂板、底板、腹板、橫梁、橫隔板及加勁肋組成，鋼梁頂板頂面及橫梁上翼緣板頂面設(shè)置焊釘與混凝土橋面板連為整體[4]。疊合梁制造工藝流程如下：施工準備→鋼板趕平及預(yù)處理→零件切割下料→機加工→單元件制作→桿件組裝、焊接及修整（頂腹板單元、底板單元、隔板單元、橫梁）→整體拼裝→涂裝→裝車發(fā)運。

本工程疊合梁采用15 m以上加長車裝運，裝車時派專人監(jiān)管，清點上車箱號、打包件號，辦好交接手續(xù)；箱體構(gòu)件按安裝順序分單元成套供貨，運輸時加設(shè)臨時支撐，一次運輸?shù)轿弧?/p>

3.3.3 疊合梁拼裝

現(xiàn)場組裝在專用胎架上進行，組裝順序為先箱體后懸挑梁，拼裝后做好整體尺寸、位置測量檢驗，拼接精度、總體尺寸應(yīng)滿足設(shè)計要求。

疊合梁橫向節(jié)段對接完成后，采用2臺吊車抬吊到支架上，本工程根據(jù)現(xiàn)場條件，選用39 m臂長履帶吊，作業(yè)半徑10 m內(nèi)。

吊裝作業(yè)需由專人指揮，吊裝施工前做好各種設(shè)備的檢測工作，起吊鋼絲繩與疊合梁頂板夾角不大于60°，不宜長時間高空懸掛；疊合梁節(jié)段吊裝時，先吊裝永久墩頂段，后安裝中間段；疊合梁整體吊到臨時支架上后需靜壓3～7 d，每天觀測臨時支架沉降量，沉降穩(wěn)定后再將疊合梁就位校正，做好接口粗匹配、精匹配與焊接工作[5]。

3.3.4 體系轉(zhuǎn)換

疊合梁在支墩上完成焊接，焊接成整體后澆筑壓重混凝土，壓重混凝土澆筑時應(yīng)對稱分層澆筑。澆筑完成后拆除所有臨時支墩，完成該聯(lián)疊合梁體系轉(zhuǎn)換。最后進行1道涂裝工序，疊合梁涂裝材料如表2所示。

表2 疊合梁涂裝材料

3.3.5 疊合梁橋面鋪裝

疊合梁橋面鋪裝：24 cm C50混凝土橋面板+PB2纖維增強聚合物改性瀝青防水涂料+5 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+4 cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA-13），具體鋪裝材料如表3所示。

表3 鋼混疊合梁橋面鋪裝材料

4 結(jié)語

鋼混疊合梁具有受力條件好、操作簡單、施工速度快等優(yōu)點，已越來越多地運用于公路建設(shè)項目中。在實際工程建設(shè)中，必須加強對鋼混疊合梁的制作質(zhì)量控制，做好焊接與拼裝工作，做好檢測記錄，切實保證橋梁整體結(jié)構(gòu)可靠、運行安全。