大跨度鋼混疊合梁相關(guān)技術(shù)分析

孫長(zhǎng)杰

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京100024）

1 引言

相比于原有的鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)梁建筑橋梁來(lái)說，新型鋼混疊合梁擁有造價(jià)低、施工方便、剛度大與節(jié)約鋼材的特點(diǎn)，同時(shí)也擁有較好的抗震性能，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛的使用，在我國(guó)新建橋梁中也有所體現(xiàn)。從新興技術(shù)到逐步成熟，鋼混疊合梁技術(shù)結(jié)構(gòu)逐步成型，鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)最大特點(diǎn)在于其負(fù)彎矩區(qū)擁有較為特殊性能，能夠在相對(duì)小的成本下進(jìn)行更高能力的承載，因此，十分適合目前我國(guó)的橋梁建設(shè)。

2 鋼混疊合梁橋的基本概念

鋼混疊合梁是將鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合研發(fā)的新型技術(shù)結(jié)構(gòu)，其將混凝土板與鋼筋以連接件的形式連成整體，并共同受力?；炷僚c鋼板材料之間以摩擦力、咬合力、黏結(jié)力等互相作用或是連接件的方式結(jié)合成整體，這種整體結(jié)構(gòu)屬于組合構(gòu)建，在G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段工程中主要使用2 種結(jié)構(gòu)，即鋼筋混凝土墩與鋼梁結(jié)合、鋼筋混凝土梁與鋼梁結(jié)合2 種，并以箱型及工字型2 種結(jié)構(gòu)為主要結(jié)構(gòu)。

在此次施工過程中，由于不同部位的工藝需求不同，使用了2 種受力組合的結(jié)構(gòu)方式，即2 次受力組合結(jié)構(gòu)與1 次受力組合結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別為：在2 次受力結(jié)構(gòu)施工過程中，梁底部不需要進(jìn)行支撐處理，當(dāng)混凝土被澆灌到需要強(qiáng)度后，基于已經(jīng)受力的結(jié)構(gòu)讓2 次澆筑的截面進(jìn)行更多的負(fù)載承受；1 次受力結(jié)構(gòu)施工過程中，梁底部進(jìn)行相對(duì)可靠地支撐體支撐，當(dāng)混凝土被澆灌到需要強(qiáng)度時(shí)，將下方的支撐體進(jìn)行撤出，由澆灌后的混凝土層進(jìn)行負(fù)載，這種形式與2 次受力組合結(jié)構(gòu)區(qū)別在于載荷需要整體結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)。

3 鋼混疊合梁橋的主要特點(diǎn)

鋼混疊合梁橋能更高效率地發(fā)揮混凝土材料與鋼材的物理性質(zhì)，能將2 種材料集合為整體，主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1）以受力性能的角度來(lái)看，鋼疊合梁的物理整體性與結(jié)構(gòu)剛度比以往結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)，不需要設(shè)置受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼束，使得施工過程中能夠擁有相對(duì)更高的抗裂性。同時(shí)，當(dāng)混凝土的整體組合構(gòu)件2 次受力使用后，支座截面擁有相對(duì)更低的負(fù)彎矩，這就可以減少鋼筋的使用。

2）以造價(jià)成本的角度來(lái)看，鋼混疊合梁技術(shù)結(jié)構(gòu)可以降低成本，與完全鋼筋橋梁相比，能夠減少更多的鋼材，同時(shí)也可以減少混凝土的使用，一般來(lái)說能減少30%~40%，并且可以縮短約1/4 施工工期。

3）以制造工藝的角度來(lái)看，鋼混疊合梁的橋面與鋼梁主要由工廠進(jìn)行統(tǒng)一生產(chǎn)，擁有相對(duì)更高的機(jī)械化生產(chǎn)形式，能夠更好地控制質(zhì)量，使得工程效率更高，在鋼混疊合梁使用過程中，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)能夠被混凝土模板所替代使用，因此，可以降低支撐成本與模板成本。

4）以施工的角度來(lái)看，鋼混凝土疊合梁結(jié)構(gòu)能夠方便地進(jìn)行運(yùn)輸與預(yù)制構(gòu)件的吊裝工作，相比于單一材料構(gòu)建來(lái)說，能夠擁有更高的適用性與靈活性。同時(shí)鋼混疊合梁，能夠通過分段的方式進(jìn)行施工，能夠多段共同施工來(lái)增加施工速度，相比于單一材料結(jié)構(gòu)來(lái)說，鋼混疊合梁更容易進(jìn)行焊接。

當(dāng)然鋼混疊合梁并不是完美的，也擁有一定的缺點(diǎn)，主要有：（1）混凝土與鋼板之間的連接容易斷裂，并且存在較為明顯的滑移特點(diǎn)；（2）混凝土的縱向抗剪翼板能力較弱，如果工程時(shí)間較長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)縱向程度的滑移現(xiàn)象，使得工程量增加；（3）鋼混疊合梁在進(jìn)行施工過程中，很容易出現(xiàn)受拉程度較高的裂縫。

雖然鋼混疊合梁橋擁有這些缺點(diǎn)，但是優(yōu)點(diǎn)更為明顯，因此，在我國(guó)新型橋梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)更多地采用鋼混疊合梁的技術(shù)。本文以G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段工程為例，分析大跨度鋼混疊合梁相關(guān)技術(shù)。

4 案例分析

G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段工程第LTJ02 標(biāo)段，起訖樁號(hào)為L(zhǎng)K12+997～LK24+667 段，路線長(zhǎng)度11.674km，主要結(jié)構(gòu)物為：路基（包括第LTJ01 標(biāo)段范圍內(nèi)LK3+770～LK4+085 段路線長(zhǎng)度為315m 范圍內(nèi)的路塹土石方開挖及運(yùn)輸、路基邊坡防護(hù)、路基防排水工作）、京杭運(yùn)河橋、新市西互通、新市高架橋、新市樞紐互通（含練杭高速拓寬及練市服務(wù)區(qū)改擴(kuò)建土建工程）等。本項(xiàng)目共計(jì)鋼混疊合梁3 處，分別為新市樞紐B 匝道1 號(hào)橋19~21 號(hào)墩、D 匝道2 號(hào)橋14~16 號(hào)墩、G 匝道1 號(hào)橋12~13 墩，共計(jì)659.7t，具體如下：

新市樞紐B 匝道1 號(hào)橋19-21 號(hào)墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋?qū)?0m，單跨共計(jì)鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進(jìn)行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側(cè)設(shè)0.5m 寬防撞護(hù)欄；其中20#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，采用樁柱式墩，墩梁固結(jié)，設(shè)計(jì)有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎(chǔ), 2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.227m。

新市樞紐D 匝道2 號(hào)橋14~16 號(hào)墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋?qū)?0m，單跨共計(jì)鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進(jìn)行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側(cè)設(shè)0.5m寬防撞護(hù)欄；其中15#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，設(shè)計(jì)有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎(chǔ)，2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.185m。

新市樞紐G 匝道1 號(hào)橋12~13 號(hào)墩采用1×40m 疊合梁，上跨新市樞紐Y 匝道路基（已填筑完成），橋?qū)?.5m，單跨共計(jì)鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進(jìn)行連接；上部為C50 現(xiàn)澆橋面板，行車道內(nèi)、外側(cè)設(shè)0.5m 寬防撞護(hù)欄；下部結(jié)構(gòu)為樁柱式，設(shè)計(jì)有2 根Φ1.3m 的鉆孔樁基礎(chǔ),2 根Φ1.3m 墩柱，凈空5.749m。

5 鋼混疊合梁技術(shù)工藝技術(shù)分析

本項(xiàng)目疊合梁除鋼箱梁間橫梁外其余構(gòu)件均在工廠加工，加工完成后的鋼箱梁采用雙臺(tái)汽車吊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝；待鋼箱梁吊裝及橫梁焊接完成后，進(jìn)行橋面板現(xiàn)澆施工。

鋼混疊合梁施工工藝流程：現(xiàn)場(chǎng)勘查—測(cè)量—臨時(shí)支撐安裝—臨時(shí)支撐報(bào)檢—吊裝準(zhǔn)備—鋼箱梁運(yùn)輸—鋼箱梁安裝—橋面及防護(hù)兜底一體化支架搭設(shè)—橋面及防護(hù)兜底一體化支架拆除[1]。

在本項(xiàng)目中，進(jìn)行鋼箱梁的使用，其安裝與定位主要由以下方式進(jìn)行：當(dāng)鋼箱梁運(yùn)輸至指定位置后，汽車吊即可起吊鋼箱梁，其主要吊梁工藝為：

1）安裝鋼箱梁吊裝采用專用吊耳、卸扣及起吊繩索，汽車吊下放吊鉤至鋼箱梁吊耳頂面，人工將鋼絲繩吊掛在卸扣及吊鉤上，使梁段能平衡起吊。

2）滿足要求后將鋼箱梁吊起離開運(yùn)梁車約30cm 高，穩(wěn)載一段時(shí)間，在此過程對(duì)吊裝的安全性進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，若不滿足后續(xù)吊裝工序施工時(shí)將鋼箱梁放回到運(yùn)梁車上。

3）汽車吊起吊鋼箱梁一定高度后，運(yùn)梁車及時(shí)撤離，保證安全。鋼箱梁節(jié)段繼續(xù)提升至要求高度。然后根據(jù)汽車吊站位，通過調(diào)整大臂俯仰角度、收放汽車吊纜繩將鋼箱梁移到墩頂上方，同時(shí)利用鋼箱梁底限位板輔助以調(diào)節(jié)平面位置，滿足要求后將梁段緩慢地下放，并通過臨時(shí)支座（臨時(shí)支座采用[16#槽鋼扣接成口子型，材質(zhì)Q235，每個(gè)梁段設(shè)4 個(gè)擱置點(diǎn)）及支墊不同厚度的鋼板完成梁段吊裝與定位。

4）鋼箱梁梁段安裝定位完成后，立即進(jìn)行墩梁固結(jié)施工?？绺咚賲^(qū)域鋼箱梁吊裝時(shí)，由于后一節(jié)段以已完成焊接定位的前一節(jié)段為支撐，故后一節(jié)段吊裝完成后，立即將前后節(jié)段的頂板全部焊接、腹板及底板焊接一半（底板增設(shè)3 道1m 長(zhǎng)碼板）。

5）待墩梁固結(jié)及前后節(jié)段的焊接完成后，進(jìn)行位置和安全性的檢查，滿足要求后汽車吊松鉤，撤離施工區(qū)域；最后進(jìn)行鋼箱梁底板及腹板、鋼箱梁間橫梁焊接。