跨長(zhǎng)晉高速簡(jiǎn)支鋼混組合梁施工技術(shù)方案研究

林青

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

晉城市位于山西省東南部，晉豫兩省接壤處，是山西通往中原的重要門(mén)戶。根據(jù)晉城市道路總體規(guī)劃，為加強(qiáng)高鐵站、機(jī)場(chǎng)與市區(qū)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)城區(qū)與國(guó)道207線的快速連接，晉城市政府?dāng)M在晉城市過(guò)境段公路改線工程新增設(shè)7座互通立交、1處平交（金鳳路互通、紅星東街互通、中原街互通、文峰路互通、金石路互通、金鼎路互通、申匠互通、西嶺街平交）。其中紅星東街互通為：被交路是紅星東街延長(zhǎng)線，起點(diǎn)與現(xiàn)紅星東街順接，與國(guó)道207改建工程形成立體交叉，采用全苜蓿葉型互通立交，同時(shí)上跨現(xiàn)長(zhǎng)晉高速；此后在張峪窯村村西設(shè)晉張連接線與現(xiàn)晉張線平交，并與紅星東街延長(zhǎng)線形成立體交叉，采用菱形互通立交。

圖1 MK0+916.738跨線橋50 m鋼混組合梁橋型布置圖

紅星東街互通MK0+916.738跨線橋?yàn)榭缭介L(zhǎng)晉高速公路而設(shè)。由于本橋處于采空區(qū)范圍，橋梁結(jié)構(gòu)形式須采用簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。本橋中心樁號(hào)為MK0+916.738，橋梁全長(zhǎng)為206 m，采用整體式路基左右分幅設(shè)計(jì)，左、右幅上部結(jié)構(gòu)均采用（2孔25 m）先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁+50 m簡(jiǎn)支鋼混組合梁[1]+（4孔25 m）先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、肋板臺(tái)，基礎(chǔ)采用灌注樁基礎(chǔ)。圖1為MK0+916.738跨線橋50 m鋼混組合梁橋型布置圖。

1 工程背景

主跨50 m為跨越長(zhǎng)晉高速而設(shè)置，其結(jié)構(gòu)型式為鋼-混凝土組合梁，考慮橫坡后單片梁平均高度為2 400 mm，其中Q345D鋼梁高度為2 000 mm，C50微膨脹混凝土橋面疊合板厚度為250 mm，Q345D鋼梁頂承托處厚度為400 mm。每?jī)筛行拈g距為1 600 mm的Q345D工字鋼梁與C50微膨脹混凝土橋面板結(jié)合構(gòu)成π形預(yù)制鋼混組合梁，左右幅合計(jì)12片π形預(yù)制鋼混組合梁。鋼混組合梁采用架橋機(jī)架設(shè)，要求架橋機(jī)額定起重量不應(yīng)小于200 t。

2 施工方案

2.1 鋼梁總體制作工藝選擇

鋼梁制作的工藝原則是：?jiǎn)卧a(chǎn)，分步組裝、分步焊接，預(yù)制反變形，板單元盡量采用胎型組裝，避免人為因素生產(chǎn)的偏差；同時(shí)在大規(guī)模生產(chǎn)之前，必須強(qiáng)調(diào)進(jìn)行首制件的制作及驗(yàn)收。在首制件的制作過(guò)程中，可以對(duì)事先擬定的制作方案進(jìn)行檢驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)制作方案進(jìn)行調(diào)整，以期保證大規(guī)模生產(chǎn)的順利進(jìn)行。首制件制作完成后召開(kāi)內(nèi)部總結(jié)會(huì)，檢驗(yàn)工藝合理性、可操作性。在完善工藝的基礎(chǔ)上再批量生產(chǎn)。主要工序必須執(zhí)行三檢制進(jìn)行質(zhì)量把控：自檢、互檢、專檢。

本工程鋼梁的制作擬在加工基地進(jìn)行，在加工廠經(jīng)過(guò)板單元制作、節(jié)段預(yù)拼裝、涂裝等工序后，然后發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。根據(jù)本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)形式，鋼梁由頂板、底板、腹板、橫梁組成，鋼梁制作劃分為兩個(gè)階段：即工字型主縱梁/橫梁?jiǎn)卧谱鳌⒐?jié)段預(yù)拼裝，頂、底、腹板零件下料后先鉆孔加工，然后制作工字型單元件，橫梁零件下料后鉆孔加工，然后制作橫梁?jiǎn)卧?；將工字型單元件、橫梁?jiǎn)卧A(yù)拼裝成縱梁分段。鋼板梁制作采用的工藝流程為：?jiǎn)卧谱鳌袅︶斨谱鳌?jié)段預(yù)拼裝→涂裝→節(jié)段運(yùn)輸。

板單元制作中的縱梁?jiǎn)卧M梁?jiǎn)卧染趯Ｓ玫墓ぱb設(shè)備上完成組焊修。節(jié)段制作的具體內(nèi)容為：板單元制作完成后，各節(jié)段均在設(shè)置了橋梁豎向線形的整體組裝胎架上按輪次進(jìn)行節(jié)段的整體預(yù)拼裝。按照以往鋼箱梁制作的成熟工藝，采用多節(jié)段連續(xù)匹配組裝、焊接和預(yù)拼裝同時(shí)完成的方案。在節(jié)段制作中，按照“兩側(cè)主縱梁?jiǎn)卧袡M梁?jiǎn)卧v梁節(jié)段橫向連接橫梁?jiǎn)卧A(yù)拼裝”的順序，實(shí)現(xiàn)立體階梯形推進(jìn)方式逐段組裝與焊接。組裝時(shí)，重點(diǎn)控制橋梁的線形、鋼箱梁幾何形狀和尺寸精度，相鄰接口的精確匹配等。

2.2 鋼梁現(xiàn)場(chǎng)安裝方案

本聯(lián)次沿橋長(zhǎng)方向劃分為3個(gè)拼裝節(jié)段，沿橋?qū)挿较蜃蠓坝曳髟O(shè)置6片雙工字鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，左右半幅共計(jì)分為12片穩(wěn)定雙工字鋼結(jié)構(gòu)體系。圖2為拼裝節(jié)段布置圖。表1為鋼梁分段重量估算表。圖3為左幅橫向分段圖。圖4為左幅分段劃分平面圖，右幅與之對(duì)稱。

圖2 拼裝節(jié)段布置圖（單位：mm）

表1 鋼梁分段重量估算表

圖3 左幅橫向分段圖（單位：mm）

圖4 鋼梁左幅分段劃分平面圖（單位：mm）

2.3 施工機(jī)械選擇

2.3.1 架橋機(jī)選擇

架橋機(jī)選用JQG300-65，架橋機(jī)參數(shù)如下：JQG300/65雙導(dǎo)梁步履式公路架橋機(jī)（簡(jiǎn)稱架橋機(jī)）是混凝土橋梁架設(shè)專用設(shè)備，適用于架設(shè)65 m的公路梁。亦適用于架設(shè)各種梁型，能滿足4%縱坡。架橋機(jī)主體結(jié)構(gòu)為多段桁架連接梁，易于拆裝，便于施工場(chǎng)地的轉(zhuǎn)移，邊梁橫移一次到位，抗風(fēng)力大，省去了墩臺(tái)人工移梁的麻煩，確保安全作業(yè)等特點(diǎn)，是目前較為理想的架橋機(jī)型。

2.3.2 平車(chē)選擇

平車(chē)選用兩臺(tái)最大承重為100 t的平車(chē)，即每個(gè)滾輪最大承重25 t。

2.4 鋼梁安裝詳細(xì)施工步驟

a）移動(dòng)前天車(chē)及后天車(chē)至預(yù)設(shè)位置，此時(shí)兩天車(chē)距離為28 m，用轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)車(chē)將箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)至架橋機(jī)下部，當(dāng)箱梁前端距離前天車(chē)6.5 m時(shí)停止喂梁。

b）開(kāi)動(dòng)前天車(chē)，徐徐提升，待箱梁水平后停止提升，并在后部臺(tái)車(chē)與后天車(chē)間地面設(shè)置水平軌道，保證后臺(tái)車(chē)水平前移。

c）箱梁前進(jìn)至后天車(chē)距離梁端6.5 m時(shí)停止，啟動(dòng)后天車(chē)，徐徐提升，保證箱梁水平，此時(shí)撤出后臺(tái)車(chē)。

d）啟動(dòng)前、后天車(chē)，移動(dòng)至預(yù)設(shè)橋位，落梁并調(diào)整梁段水平位置。

按照上述步驟依次完成左幅Z1梁端、左幅Z2梁段安裝，然后沿橫向軌道水平移動(dòng)架橋機(jī)，架設(shè)左幅Z3及Z4梁段；沿橫向軌道水平移動(dòng)架橋機(jī)，架設(shè)左幅Z5及Z6梁段。相同步驟完成右幅架設(shè)，最后完成水平橫梁的安裝。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以紅星東街互通MK0+916.738跨線橋第3跨50 m鋼混組合梁為工程背景，通過(guò)工廠精細(xì)制作、現(xiàn)場(chǎng)節(jié)段拼裝及架橋機(jī)精準(zhǔn)架設(shè)等工程措施，保證了架梁的順利完成，同時(shí)得出鋼梁制作及安裝的重難點(diǎn)及對(duì)策如下。

3.1 鋼梁制作加工精度控制

a）重點(diǎn) 鋼板梁?jiǎn)卧圃熨|(zhì)量的控制是保證現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量的前提。

b）對(duì)策 鋼板梁在加工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，梁段預(yù)拼在梁段制作預(yù)拼專用胎架上進(jìn)行。梁段組裝時(shí)，相鄰梁段位置與成橋時(shí)位置一致，梁段預(yù)拼后，測(cè)量其總長(zhǎng)度，并將該長(zhǎng)度與理論長(zhǎng)度比較，其差值在下一個(gè)預(yù)拼裝單元加以修正，避免產(chǎn)生積累誤差。

3.2 鋼梁橫聯(lián)高強(qiáng)螺栓精度控制

a）難點(diǎn) 本工程橫梁?jiǎn)卧c主縱梁為高強(qiáng)螺栓連接。工廠制作時(shí)，橫梁腹板零件及主縱梁兩側(cè)加勁零件螺栓孔鉆孔精度控制十分重要。

b）對(duì)策 （a）橫梁零件與主縱梁加勁零件孔群一致，場(chǎng)內(nèi)需制作加工模板，以控制孔群中心線重合；（b）橫梁?jiǎn)卧爸骺v梁工字型構(gòu)件需在場(chǎng)內(nèi)完成預(yù)拼裝，孔群匹配的構(gòu)件需作匹配編碼標(biāo)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)按此編碼匹配安裝。

3.3 鋼梁現(xiàn)場(chǎng)拼接質(zhì)量控制

a）難點(diǎn) 組合梁分段間需在現(xiàn)場(chǎng)拼接，由于組合梁分段拼接后長(zhǎng)度達(dá)60 m，單組鋼梁分段的剛度不足，吊裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，如何控制拼接質(zhì)量是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。

b）對(duì)策 現(xiàn)場(chǎng)分左、右幅2輪拼裝，單輪拼裝時(shí)將組合梁間的橫聯(lián)臨時(shí)匹配，并劃線做樣沖眼標(biāo)記，鋼梁焊接時(shí)嚴(yán)格控制焊接順序，焊接完成后進(jìn)行火工校正，在自然狀態(tài)下脫離現(xiàn)場(chǎng)拼裝胎架。

3.4 高強(qiáng)螺栓連接抗滑摩擦面處理

a）難點(diǎn) 本項(xiàng)目鋼梁有部分螺栓孔需在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際匹配尺寸進(jìn)行配鉆，配鉆后對(duì)摩擦面有損傷，而橋位處難以進(jìn)行打砂處理，抗滑摩擦面質(zhì)量難以保證。

b）對(duì)策 抗滑摩擦面全部在廠內(nèi)打砂處理，現(xiàn)場(chǎng)配鉆時(shí)使用鉆孔樣板墊板保護(hù)。