鋼混組合橋梁施工、檢測與養(yǎng)護技術(shù)

蘇立超

（1.邢臺路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 邢臺054001）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增強和科學技術(shù)的跨越發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁和鋼混組合橋梁因其優(yōu)越的使用性能、施工性能和全壽命周期的綜合效益，被越來越多地應用于大跨徑、特大跨徑甚至是常規(guī)跨徑橋梁工程中。在常規(guī)跨徑鋼混組合橋梁中已經(jīng)形成了鋼板組合梁、鋼箱組合梁、裝配式鋼箱組合梁、波形鋼腹板組合梁、鋼桁腹組合梁等多種結(jié)構(gòu)形式[1]。但是，鋼混組合橋梁在理論研究、設(shè)計、制造、施工和檢測技術(shù)方面雖然有所進步，還遠遠不能滿足高質(zhì)量發(fā)展的需要，特別是設(shè)計理論、施工水平和檢測方法都亟待提高。

2 鋼混組合橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 技術(shù)準備

從事公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的專業(yè)技術(shù)人員，必須熟悉相關(guān)技術(shù)規(guī)范。目前，我國現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)橋梁規(guī)范主要有：JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》、JTG D64—2015《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》、JTG D64-01—2015《公路鋼混組合橋梁設(shè)計與施工規(guī)范》、GB/T 28699—2012《鋼結(jié)構(gòu)防護涂裝通用技術(shù)條件》、JT/T 722—2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》等，這些規(guī)范涉及計算、制造、涂裝、施工等環(huán)節(jié)，是提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命與使用壽命的重要依據(jù)，橋梁工作者要逐條學習、認真解讀，深刻掌握，同時要緊密結(jié)合工程實踐完善設(shè)計圖紙和施工方案。

在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工前，務必對鋼梁的設(shè)計圖進行詳細的拆圖，將主梁拆解成各個構(gòu)件，復核其質(zhì)量、尺寸、數(shù)量等。橋梁位于平曲線、豎曲線或緩和曲線等復雜線位時，要進行精細化分析，確保每個桿件數(shù)據(jù)的準確性。對于大跨徑波形鋼腹板組合橋梁、鋼混組合斜拉橋等，要繪制詳細的施工圖和下料圖，必要時采用BIM技術(shù)解決管道碰撞和可視化施工技術(shù)交底等。如過涉及大型鋼梁吊裝，需要按照相關(guān)程序進行專項方案的編制、審核、專家論證和審批，技術(shù)人員必須嚴格按照現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、施工圖紙、設(shè)計文件、路橋施工計算手冊等進行平面布置、方案撰寫、臨時結(jié)構(gòu)計算等，合理確定人、機、料的供應計劃，確保各工序有效銜接、順利開展。另外，必須高度重視項目施工前的技術(shù)策劃工作，將施工進度、成本、質(zhì)量、安全、環(huán)保等做好總體規(guī)劃。

2.2 加工質(zhì)量控制

鋼板組合梁、鋼箱組合梁主要由板單元組成，從構(gòu)造上由平直鋼腹板、鋼底板、鋼翼緣板等板單元組拼形成工字截面或槽形截面，再通過加勁肋、加強底板、腹板的方式形成組合梁。其主要工序為號料、鋼板預處理、腹板板單元加工、底板板單元加工、翼緣板板單元加工、加勁肋板單元加工、焊接處坡口加工、橫聯(lián)連接件加工、上下翼緣抗剪連接件加工、組焊成型、拼接處制孔、拼接板加工、剪力釘焊接等工序。波形鋼腹板組合梁不同于鋼板組合梁和鋼箱組合梁，其是由與混凝土頂?shù)装逑噙B接的抗剪連接件、波形鋼腹板組合而成，省去了鋼板組合梁和鋼箱組合梁上的加勁肋。波形鋼腹板的模壓成型、與頂?shù)装逄幙辜暨B接件的焊接連接是構(gòu)件成型質(zhì)量的關(guān)鍵，涉及空間曲面焊接。目前，智能化的焊接質(zhì)量難以達到，而鋼桁腹組合梁質(zhì)量控制的關(guān)鍵是處理好腹桿間的節(jié)點連接問題。

鋼梁制造廠應制定詳細、完善的質(zhì)量管理體系，加強自檢和外委檢測。進行復雜構(gòu)件批量化制造前，要緊密結(jié)合設(shè)計圖和實際經(jīng)驗繪制精細、準確的加工詳圖，確定下料尺寸和主要工藝，并進行試加工經(jīng)驗總結(jié)后方可批量制造。生產(chǎn)過程中，應嚴格控制加工過程中的幾何尺寸，使其滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計圖的要求，板單元如發(fā)生翹曲、變形等超規(guī)范的問題，必須進行整平、整形處理。目前，一些施工企業(yè)進行焊接前處理時，操作不夠規(guī)范，特別是坡口的加工較為隨意，沒有嚴格按照設(shè)計圖在的坡口尺寸進行加工，很多制造廠家采用炭弧氣刨方式開坡口，既不能保證坡口的加工精度，又會對鋼板母材局部造成熱影響。因此，建議采用專用破口加工機具，確保加工精度。進行焊接作業(yè)時，必須做好焊接工藝評定，確定焊接參數(shù)，焊接波形鋼腹板水平翼緣板和開孔鋼板時，應采取防止焊接變形的相關(guān)措施，確保焊接質(zhì)量和預防焊接變形，還要做好焊接缺陷跟蹤記錄和質(zhì)量檢查記錄，查明缺陷原因，減少缺陷發(fā)生。大型鋼梁構(gòu)件必須進行預拼裝，按照設(shè)計要求和實踐經(jīng)驗，制作拼裝胎架，胎架可采用液壓拼裝式型鋼組合件制造而成，滿足預拱度調(diào)整，亦可采用三維激光掃描加虛擬預拼裝技術(shù)，在計算機系統(tǒng)內(nèi)進行梁端模擬拼裝，根據(jù)模擬拼裝效果進行梁端及連接部位的調(diào)整。

防腐涂裝是影響鋼結(jié)構(gòu)使用壽命的重要工序，因此，要高度重視涂裝的施工過程控制。底漆施作前，務必保證鋼板除銹等級、潔凈度等滿足規(guī)范要求，涂裝環(huán)境要滿足JT/T 722—2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》相關(guān)條款的規(guī)定。建議具備條件的項目將底漆、中間漆、面漆在工廠內(nèi)涂裝完成，但需采取相應的保護措施避免鋼混組合橋梁的鋼筋、混凝土施工產(chǎn)生高溫、焊渣、漿液等破壞涂裝面層，可通過在鋼板上粘貼保護膜等方式進行臨時性防護。

2.3 運輸安全管理

鋼結(jié)構(gòu)橋梁截面尺寸和自重較大，其節(jié)段劃分要綜合考慮結(jié)構(gòu)受力特點和運輸路線的可行性和經(jīng)濟性指標。進行大型鋼梁構(gòu)件運輸前，要做好路線調(diào)查，并嚴格按照國家道路交通運輸主管部門發(fā)布的相關(guān)規(guī)定辦理大件運輸通行證。運輸工字型截面鋼梁時，必須采取斜向支撐，防止在運輸路況較差地段出現(xiàn)傾覆，建議根據(jù)鋼梁構(gòu)件特點截面尺寸將較大構(gòu)件水平放置，同時采取鋼梁和鋼絲繩等接觸支撐點的成品保護措施，減少硬質(zhì)點接觸造成鋼梁母材磕碰、涂裝受損、局部變形等。鋼梁運輸重量和數(shù)量要綜合考慮汽車運輸能力、道路限載要求等因素，切勿多層堆放，造成運輸隱患和結(jié)構(gòu)變形。

2.4 安裝關(guān)鍵技術(shù)

鋼混組合橋梁的安裝要和現(xiàn)場的下部結(jié)構(gòu)和支座安裝相匹配，做好現(xiàn)場鋼梁臨時存放的支墊和保護工作，支墊高度不得低于50 cm，并采取防雨措施，防止雨水浸泡鋼梁涂裝造成損壞。

鋼梁和鋼混組合橋梁的安裝精度要求達到毫米級，其出廠前的質(zhì)量驗收和現(xiàn)場安裝質(zhì)量直接影響著鋼梁的現(xiàn)場拼接效率和施工質(zhì)量。因此，出廠前必須組織建設(shè)單位、監(jiān)理單位等對鋼梁尺寸、加工質(zhì)量等進行全面驗收，合格后方可出廠。在安裝前必須做好加工尺寸和現(xiàn)場實際尺寸的反復校核、安裝中的精細化控制。要成立專門的安裝測量控制小組，對各項數(shù)據(jù)進行計算，對鋼梁的平面位置、高程、連接部位、間距、支座偏位等進行高精密測量。同時，安裝過程中還應充分考慮運輸便道、運梁車運輸空間和吊重設(shè)備支撐位置的地基穩(wěn)定性，做好運輸現(xiàn)場的降排水工作。要根據(jù)橋梁建設(shè)環(huán)境和地形特點選擇安裝工藝。目前，鋼混組合橋梁的安裝工藝較多，汽車吊單機或雙機抬吊、龍門吊架設(shè)、架橋機架設(shè)、頂推施工、懸臂吊機等方法較為常見，簡易纜索吊裝、鋼梁運架一體機等也有所發(fā)展。在安裝過程中，要重點控制鋼梁的平面坐標、垂直度、支座連接、梁段拼接處的安裝精度和施工質(zhì)量，施工單位或設(shè)備制造廠家可充分利用鋼混組合梁有自重輕、自身可承重、跨越能力強等特點，研究輕量化、智能化安裝設(shè)備、以鋼梁為導梁、梁上架梁、梁上掛?，F(xiàn)澆混凝土頂?shù)装?、或梁上架設(shè)預制板等措施，開發(fā)適合鋼混組合橋梁的專業(yè)化、便捷化輕型裝備和新型工藝，從而提高鋼梁安裝質(zhì)量和安裝效率，有效降低安裝成本[1]。

3 鋼混組合橋梁檢測關(guān)鍵技術(shù)

目前，我國在斜拉橋、懸索橋和鋼管拱橋方面的檢測標準和檢測技術(shù)較為成熟，而量大面廣的鋼混組合橋梁的檢測缺乏相關(guān)規(guī)范。鋼結(jié)構(gòu)制造環(huán)節(jié)中的檢測主要包括原材料理化實驗、力學試驗，高強螺栓扭矩試驗、剪力釘、焊縫無損檢測、涂裝附著力檢測等傳統(tǒng)方法應用廣泛，而超聲相控陣（PAUT）、超聲衍射時差（TOFD）、紅外熱成像、圖像識別等新型檢測技術(shù)的也相繼出現(xiàn)[2]。今后，隨著5G、北斗導航、智能機器人等新興技術(shù)的發(fā)展，可采用智能機器人和北斗定位系統(tǒng)相結(jié)合研發(fā)智能檢測機器人或無人機檢測機器人，使其附著于鋼梁體或飛行至鋼梁體開展裂縫、銹蝕等缺陷的檢測，配合計算機智能識別系統(tǒng)開展病害分析，同時將檢測結(jié)果上傳了云平臺，便于為養(yǎng)護提供依據(jù)。

4 鋼混組合橋梁養(yǎng)護關(guān)鍵技術(shù)

鋼混組合橋梁有別于純鋼結(jié)構(gòu)橋梁和鋼筋混凝土橋梁，其需要重點關(guān)注鋼梁、混凝土、結(jié)合部、體外預應力4部分的巡檢與養(yǎng)護。

鋼梁巡檢與養(yǎng)護主要包括防腐涂裝、支座位置、箱內(nèi)積水、高強螺栓和焊縫連接處、主梁及構(gòu)件變形等；混凝土巡檢與養(yǎng)護主要包括有無漏水、開裂、露筋、碳化、空洞、破損、保護層剝落等問題；鋼混結(jié)合部巡檢與養(yǎng)護內(nèi)容主要包括有無變形開裂、是否存在漏水、特別是腹板與混凝土底板連接部的有無老化、失效等問題；體外預應力大多應用于鋼箱梁、波形鋼腹板組合箱梁中，其巡檢與養(yǎng)護主要看體外預應力外包材料是否破損、減震器是否失效、錨頭處有無銹蝕、松弛等[3]。當巡檢中發(fā)現(xiàn)相關(guān)病害或缺陷影響使用性能或結(jié)構(gòu)安全，應采取相應的解決措施。

5 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁和鋼混組合橋梁的推廣和應用是我國綜合國力提升的具體表現(xiàn)，是由勞動密集型向技術(shù)密集型的重大轉(zhuǎn)變，符合我國“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”5大新發(fā)展理念的要求，更有利助于助力我國橋梁工程高質(zhì)量發(fā)展。橋梁學科今后將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)學科向材料、結(jié)構(gòu)、機械、計算機等交叉學科融合發(fā)展，智能建造、智慧橋梁等技術(shù)將極大地提高我國橋梁建設(shè)的核心競爭力，從而推動我國從橋梁制造大國向智能制造大國邁進。