波形鋼腹板組合梁連續(xù)剛構(gòu)橋掛籃異步懸澆施工技術(shù)

田復(fù)之

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550003)

1 工程概況

1.1 主梁總體

主橋上構(gòu)為(72+120+72)m波形鋼腹板組合梁連續(xù)剛構(gòu)，縱向按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。主梁采用單箱雙室截面，中墩支點(diǎn)梁高6.5 m，邊墩支點(diǎn)及跨中梁高3.0 m。梁高按2次拋物線變化。主梁對(duì)稱(chēng)懸臂施工，合龍前節(jié)段劃分為12.8 m(0號(hào)節(jié)段)+8×6.4 m。邊、中跨合龍段長(zhǎng)均為4.8 m。邊跨搭架現(xiàn)澆段長(zhǎng)9.6 m。主梁頂板寬20.25 m，翼緣3.025 m，雙箱室底總寬14.2 m，箱室混凝土頂板厚28 cm，頂板設(shè)2%橫坡。

1.2 鋼主梁

鋼主梁設(shè)計(jì)成倒梯形結(jié)構(gòu)，主要由上翼緣板、腹板、底板、底板加勁肋、橫隔板以及橫肋板組成。鋼主梁頂寬14.2 m，底寬14.0 m，腹板采用波形鋼腹板。鋼主梁懸臂施工段1#～8#、1’～8’#標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)6.4 m，中、邊跨合攏段9#、9’#梁段長(zhǎng)4.8 m，邊跨支架段10’#梁段長(zhǎng)4.8 m，0#和11’#分別為鋼混結(jié)合段。

1.3 波形鋼腹板

波形鋼腹板采用1600型波形鋼板，材料為Q345qD鋼，采用模壓法成形。鋼腹板波形水平段長(zhǎng)430 mm，斜段長(zhǎng)430 mm，斜段水平方向長(zhǎng)370 mm，波高220 mm，彎折半徑不小于15倍板厚。波形鋼腹板跨中至中墩厚度采用14 mm、20 mm。

鋼主梁上翼緣板厚度為20 mm，寬600 mm。底板寬14 000 mm，底板厚度分為20、24、32 mm三種。底板縱向加勁肋采用板式構(gòu)造，橫向間距750 mm，根據(jù)受力不同分為28×320 mm、24×280 mm、20×240 mm三種形式。

1.4 橫隔板

鋼梁節(jié)段橫隔板采用實(shí)腹式橫隔板和桁架式空腹橫隔板兩種形式。全橋共19道實(shí)腹式橫隔板，間距12.8 m，板厚為20 mm，橫隔板上設(shè)置橫、豎向加勁肋，板厚20 mm。實(shí)腹式橫隔板設(shè)置橫向通長(zhǎng)的翼緣板與鋼梁上翼緣相連，翼緣板上布置焊釘剪力鍵與混凝土板相連。每?jī)傻缹?shí)腹式橫隔板間設(shè)置兩道桁架式空腹隔板，桁架上弦桿、斜腹桿均采用雙肢∠140×140×12 mm等邊角鋼，橫隔板間距3.2 m，桁架桿件材質(zhì)均采用Q345C。

1.5 預(yù)應(yīng)力體系

預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力與體外預(yù)應(yīng)力結(jié)合的設(shè)置方式。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、群錨體系，頂板橫向預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線，扁錨體系。鋼絞線抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力孔道采用金屬波紋管，智能真空壓漿。

2 方案概況

主梁1#～8#梁段采用吊掛式掛籃懸澆施工，施工時(shí)利用波形鋼腹板作掛籃的承重梁，頂板、腹板、底板異步異幅掛籃懸臂澆筑方式施工。節(jié)段翼緣板采用外滑梁加外架及模板懸掛澆筑，內(nèi)箱頂板由于橫隔板的阻擋不能采用常規(guī)的滑梁加內(nèi)架及模板方式澆筑，擬采用于箱內(nèi)底板上搭設(shè)支架安裝模板澆筑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，橋位左側(cè)為原高速兩渡水湘江大橋老橋，距離新建橋位6 m，故此，重量較大的節(jié)段鋼構(gòu)件吊裝采用100 t吊車(chē)吊裝，重量較輕的采用25 t吊車(chē)吊裝。

3 掛籃設(shè)計(jì)

結(jié)合本橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，掛籃設(shè)計(jì)為吊掛式掛籃，利用波形鋼腹板作掛籃的承重梁，大大減小掛籃的自重，一套掛籃重約27 t(含模板、操作平臺(tái)、施工人員及機(jī)具重量，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)文件要求的74 t)。掛籃由四部分組成：承重系統(tǒng)、吊掛提升系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等，掛籃設(shè)計(jì)自重270 KN。

4 掛籃加工

掛籃屬于特殊構(gòu)件，并長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)周轉(zhuǎn)使用，故本掛籃主要受力構(gòu)件及配件全部由專(zhuān)業(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工廠家進(jìn)行加工，模板等非受力構(gòu)件為了保證模板精度，委托專(zhuān)業(yè)廠家加工。所有加工件應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和有關(guān)規(guī)范要求，控制加工精度和焊接質(zhì)量。

5 鋼結(jié)構(gòu)分塊

根據(jù)設(shè)計(jì)圖，1#～8#標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段除頂板為鋼筋混凝土外，其余部分均為鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)起吊設(shè)備配置情況(100 t吊車(chē)位于原高速老橋上安裝所有節(jié)段鋼構(gòu)件)，將1、3、5、7、9號(hào)節(jié)段劃分為7個(gè)吊裝大件(底板2件D1、D2、腹板3件B1、B2、B3、橫隔板2件H1、H2)，2、4、6、8號(hào)節(jié)段劃分為5個(gè)吊裝大件(底板2件D1、D2、腹板3件B1、B2、B3)，見(jiàn)圖1。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)分塊圖

6 主梁懸澆施工

6.1 N-1號(hào)節(jié)段腹板、底板及橫隔板施工

(1)腹板安裝

腹板安裝采用吊車(chē)提升安裝，節(jié)段與節(jié)段波形鋼板縱向連接只能在懸澆施工中完成，縱向連接設(shè)計(jì)采用雙面搭接貼角焊接。為節(jié)段施工中連接方便，設(shè)計(jì)考慮了用螺栓先作臨時(shí)固定后施焊的連接方法。通過(guò)普通螺栓將波形鋼腹板進(jìn)行臨時(shí)固定，為現(xiàn)場(chǎng)施焊提供穩(wěn)定的支撐和固定作用，確保焊接質(zhì)量，減少因施工而造成的內(nèi)部應(yīng)力，并降低成本。

(2)底板安裝

底板安裝采用吊車(chē)提升安裝，由于掛籃不設(shè)置底藍(lán)，腹板安裝完成后，底板在安裝前預(yù)先在底板與前一底板和兩側(cè)腹板接觸處焊接鋼板掛耳，在吊裝底板時(shí)掛耳可直接掛在前一底板和兩側(cè)腹板的底板上，及時(shí)就位焊接完成底板的安裝。

(3)橫隔板安裝

橫隔板安裝采用吊車(chē)提升安裝，橫隔板有實(shí)腹式和桁架式兩種，底板安裝完成后，實(shí)腹式橫隔板直接吊裝與腹板焊接連接，桁架式橫隔板桿件直接與連接件焊接連接。

6.2 掛籃安裝

掛籃安裝采用吊車(chē)提升安裝，掛籃安裝時(shí)。安裝的順序是：安裝波形鋼腹板間臨時(shí)支架→鋪設(shè)四氟滑板軌道→安裝掛籃上掛架→吊桿→安裝外滑梁→安裝外架→模板→安裝下操作平臺(tái)。

翼緣板外滑梁前端采用鋼板吊帶，后端采用φ32精軋螺紋鋼筋。精軋螺紋鋼筋凡用連接套的地方，必須用紅油漆作好標(biāo)記，以保證錨固長(zhǎng)度相等。使用千斤頂?shù)牡胤皆O(shè)計(jì)雙螺帽，上螺帽作頂升用，下螺帽作承重用。翼緣板模板采用鋼模板，內(nèi)頂板采用中空塑鋼模板。

6.3 掛籃預(yù)壓

(1)預(yù)壓方案概述：加載預(yù)壓以鋼鉸線配重的方式分級(jí)加載，預(yù)壓分級(jí)為塊件設(shè)計(jì)荷載的20%→50%→80%→100%→分級(jí)卸載。加載預(yù)壓要達(dá)到完全模擬掛籃混凝土澆筑過(guò)程中的各種工況下的受力狀態(tài)。

(2)預(yù)壓準(zhǔn)備工作：根據(jù)加載的重量要求將所需的鋼鉸線和機(jī)具設(shè)備準(zhǔn)備就位，并完成所需鋼鉸線重量的統(tǒng)計(jì)工作；根據(jù)加載需要完成固定鋼鉸線的防護(hù)設(shè)施；完善各種監(jiān)控和測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)工作；建立完善的掛籃預(yù)壓人員組織協(xié)調(diào)工作和必要的安全保障協(xié)調(diào)工作。

(3)預(yù)壓施工：在加載前必須先對(duì)掛籃進(jìn)行全面的檢查，檢查無(wú)誤后方可進(jìn)行加載預(yù)壓；在進(jìn)行加載前同時(shí)應(yīng)完成所有的測(cè)量和監(jiān)控初始數(shù)據(jù)的收集工作；頂板和翼緣荷載的加載工作要求均勻?qū)ΨQ(chēng)地加載鋼鉸線(底板和腹板形成開(kāi)口箱后作為掛籃的承重構(gòu)件)；加載過(guò)程中必須作好加載重量的統(tǒng)計(jì)，確保加載重量的準(zhǔn)確性；在每完成一次加載工作后必須及時(shí)收集并整理各項(xiàng)觀測(cè)資料、數(shù)據(jù)，經(jīng)分析處理后方能進(jìn)行下一級(jí)荷載試驗(yàn)；每一級(jí)荷載試驗(yàn)時(shí)其持荷時(shí)間不得小于1 h；加載過(guò)程中在各個(gè)關(guān)鍵部位必須有人進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控和觀測(cè)；如在加載過(guò)程發(fā)現(xiàn)有異常必須立即停止加載，分析原因并處理后再進(jìn)行，避免安全事故；在加載完成后應(yīng)及時(shí)整理完善各種資料和數(shù)據(jù)；在卸載過(guò)程中必須進(jìn)行觀測(cè)和檢查工作，卸載也需分級(jí)進(jìn)行，并收集彈性形變和非彈性變形情況。

6.4 N節(jié)段腹板、底板及橫隔板施工

同N-1號(hào)節(jié)段。

6.5 掛籃前移

N節(jié)段腹板、底板及橫隔板安裝完成后，先松開(kāi)頂板模，安裝滑移小車(chē)，用千斤頂同步緩慢卸除滑梁的后吊桿將吊架受力傳至滑移小車(chē)上，同時(shí)降低外滑梁前錨固點(diǎn)、將外架及模板緩慢降低。

在完成模板的拆卸后，通過(guò)鋼銷(xiāo)將安裝在后支點(diǎn)處的液壓桿錨固于波形鋼腹板開(kāi)孔鋼板上，利用3臺(tái)液壓千斤頂同步緩慢牽引掛籃前移至N節(jié)段1.5 m處，使掛籃上橫梁距N-1節(jié)段的距離方便N-1節(jié)段混凝土施工，包括預(yù)應(yīng)力穿束及張拉壓漿。掛籃前移前認(rèn)真檢查確認(rèn)掛籃與箱梁的直接聯(lián)系完全解除后，方能牽引掛籃前移，在前移過(guò)程中必須用全站儀和水準(zhǔn)儀對(duì)掛籃進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為保持掛籃模板系統(tǒng)同步前移，若滑移小車(chē)滑動(dòng)效果不好模板移動(dòng)不順利，可用手動(dòng)葫蘆輔助牽引模板。

6.6 N-1號(hào)節(jié)段頂板混凝土施工

掛籃前移到位并鎖定后安裝翼緣板模板、搭設(shè)內(nèi)頂板支架并安裝模板，為了方便拆除和安裝，內(nèi)頂板模板采用中空塑鋼模板。

6.7 掛籃前移

當(dāng)N-1節(jié)段頂板混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，先松開(kāi)頂板模板，安裝滑移小車(chē)，用千斤頂同步緩慢卸除滑梁的后吊桿將吊架受力傳至滑移小車(chē)上，同時(shí)降低滑梁前錨固點(diǎn)、將模板緩慢剝離頂板混凝土，即完成頂板模板拆卸。余下步驟同3.4中掛籃前移。

掛籃前移到位鎖定后，安裝N+1號(hào)節(jié)段腹板、底板及橫隔板，同時(shí)施工N號(hào)節(jié)段頂板混凝土，如此循環(huán)直到1-8號(hào)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工完成。