雙邊鋼板組合梁全寬橋面板安裝關(guān)鍵技術(shù)

賴波

摘 要：鋼板組合梁是斜拉橋常見的一種主梁形式，如何采用快速便捷的施工方法完成橋面板的安裝是組合梁斜拉橋施工過程需要解決的主要工藝問題之一。為了探索合理的鋼板組合梁斜拉橋全寬預(yù)制橋面板的快速施工方法，以徽水河大橋?yàn)橐劳袑σ环N采用節(jié)段式可橫移軌道支撐的架板機(jī)安裝橋面板的施工方法進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明該施工方法可以便捷的解決組合梁全寬預(yù)制橋面板在無大型橋面吊機(jī)條件下的安裝問題，能夠很好的配合采用塔吊法安裝鋼梁的施工工藝。

關(guān)鍵詞：組合梁;全寬預(yù)制橋面板;橋面板安裝;施工技術(shù)

0 引言

鋼混組合梁是一種能夠充分發(fā)揮鋼梁受拉能力和混凝土橋面板抗壓能力的結(jié)構(gòu)形式，近年來組合梁被廣泛的應(yīng)用在橋梁工程中。從南浦大橋開始，鋼板混組合梁就開始應(yīng)用在斜拉橋中，并在斜拉橋中的應(yīng)用越來越廣泛[1-2]。

根據(jù)施工方式的不同，斜拉橋組合梁的施工方法根據(jù)橋面板的施工方式不同主要分為整體安裝、預(yù)制分離安裝和現(xiàn)場澆筑幾種方法。整體安裝法是在場內(nèi)將鋼梁和混凝土橋面板疊合后整體進(jìn)行起吊安裝，這種方式主要適合于鋼箱組合梁結(jié)構(gòu)。預(yù)制分離安裝法是最常見的安裝方法，鋼梁安裝就位后將預(yù)制橋面板安放在鋼梁上，后澆筑濕接縫形成疊合梁，這種施工方法是最適合鋼板組合梁安裝的施工方法?，F(xiàn)場澆筑法是在鋼梁安裝后，利用鋼梁作為支撐搭設(shè)支架后澆筑混凝土橋面板，這種施工方法主要應(yīng)用于橋面板不便于預(yù)制安裝的組合梁施工[3-4]。

采用預(yù)制分離安裝法進(jìn)行施工時，橋面板的起吊安裝時組合梁施工過程較為復(fù)雜的環(huán)節(jié)。一般混凝土橋梁板利用架設(shè)鋼梁的懸臂吊機(jī)進(jìn)行起吊安放與姿態(tài)調(diào)整，但對于跨徑較小的組合梁橋使用的懸臂吊機(jī)起吊能力和尺寸均較小時，橋面板較難直接利用吊機(jī)進(jìn)行安裝。此時，采用何種方式能夠快速的完成橋面板的安裝施工時組合梁施工過程中需要解決的主要問題之一。為了解決小跨徑鋼板組合梁斜拉橋全寬預(yù)制橋面板的安裝技術(shù)，本文以S11蕪黃高速徽水河大橋?yàn)橐劳刑接懥艘环N鋼板組合梁橋全寬預(yù)制橋面板的快速安裝施工方法。

1 依托工程概況

1.1 橋梁總體概況

S11蕪湖至黃山高速公路項目是安徽省“四縱八橫”高速公路網(wǎng)中的重要組成部分，項目線路起自繁昌縣峨山鎮(zhèn)，接在建的蕪湖長江公路二橋和已建的南沿江高速公路，經(jīng)繁昌縣、南陵縣、涇縣、旌德縣，至終點(diǎn)黃山市黃山區(qū)譚家橋，接已建的G3京臺高速公路，全長為116.122公里。

徽水河大橋橋位處采用左右幅分離式布置，兩幅路基凈距約為20 m。其中設(shè)置在ZK85+557、YK85+563的徽水河大橋是路線跨越徽水河及G205的重要通道，大橋左幅跨徑布置為（48+80+40）m的低塔斜拉橋，見圖1，右幅跨徑布置為（48+80+40）m+30 m，其中30 m為鋼板組合梁橋。

主梁采用鋼板組合梁形式，索體采用鋼絞線拉索，拉索為空間扇形索面布置，小樁號側(cè)橋塔設(shè)置5對拉索，大樁號側(cè)橋塔設(shè)置4對拉索。拉索在塔上采用鞍座式錨固方式進(jìn)行錨固，拉索在梁端采用鋼錨箱式錨固。

1.2 橋面板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

徽水河大橋采用主梁采用鋼板組合梁結(jié)構(gòu)，橋面板采用C50鋼筋混凝土橋面板，橋面板根據(jù)不同的尺寸構(gòu)造可分為4種類型，其中A板為靠近連段橋面板，B節(jié)段為標(biāo)準(zhǔn)段橋面板，C節(jié)段為和D節(jié)段為靠近橫梁0號塊橋面板。其中標(biāo)準(zhǔn)段B型橋面板厚度為0.25 m，縱橋向按照橫梁位置進(jìn)行劃分，預(yù)制橋面板縱橋向預(yù)制長度為3.5 m，兩側(cè)橫向濕接縫寬度為0.4 m，橋面板通過橫向濕接縫和剪力釘與橫梁連接。橋面橫橋向采用全寬預(yù)制，預(yù)制寬度為11.40 m，兩側(cè)各設(shè)置濕接縫寬度為0.425 m的縱向濕接縫，橋面板通過縱向濕接縫和剪力釘與鋼縱梁進(jìn)行連接。

2 全寬預(yù)制橋面板安裝關(guān)鍵問題與解決思路

2.1 全寬預(yù)制橋面板安裝的關(guān)鍵問題

鋼板組合梁的斷面由工字型鋼主梁和橋面板組成，采用何種方式進(jìn)行橋面板安裝時組合梁施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。在有條件時橋面板在可在鋼梁安裝后利用吊車起吊安裝，對于地面無起吊條件的組合梁，需要在橋面懸臂施工過程中利用橋面吊機(jī)進(jìn)行安裝。也有設(shè)計專用的橋面板架設(shè)設(shè)備在橋面上移運(yùn)橋面板。

對于全寬預(yù)制橋面板，單塊面板重量較大，且尺寸相對較大，因此可選擇的施工方法較少。對于徽水河大橋，橋位處地形較為復(fù)雜，橋面板無法直接在橋面板安裝位置進(jìn)行起吊，也無法利用地面設(shè)備起吊安裝。因此需要采用合適的方式利用已安裝組合梁作為運(yùn)輸平臺采用尾部進(jìn)行運(yùn)輸安裝。但由于橋面板的寬度大于鋼主梁的寬度，故采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行施工時，橋面板的架設(shè)設(shè)備必須具有旋轉(zhuǎn)橋面板的功能，對架設(shè)裝備的要求較高，需要采用大型設(shè)備才能滿足要求。如果采用簡易架板機(jī)進(jìn)行運(yùn)架時，最大的問題是橋面板在翼緣上方位置橫向預(yù)留鋼筋的位置和架板機(jī)支腿及軌道的位置位置重疊。如何用解決軌道位置的合理設(shè)置，是采用專用架板機(jī)架設(shè)需要解決的關(guān)鍵問題。

2.2 全寬預(yù)制橋面板安裝工藝

徽水河大橋橋面的安裝采用一種軌道可拆卸式架設(shè)裝備進(jìn)行架設(shè)，這種架設(shè)裝置主要由承載框架、提升裝置、支腿及行走輪箱、分段式軌道、提升裝置及軌道調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，見圖2。架板機(jī)的軌道支撐在兩側(cè)鋼主梁上翼緣對應(yīng)位置，軌道通過軌道墊塊支撐在鋼主梁上，軌道墊塊由型鋼制成。運(yùn)板軌道為分段式軌道，實(shí)現(xiàn)軌道提升與橫移。

架板機(jī)在運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸時，架板機(jī)攜帶橋面板行走在安裝與橋面板上的軌道上。行走至安裝位置時，利用設(shè)置在框架上的鉸鏈，進(jìn)對應(yīng)位置的軌道節(jié)段提升，并進(jìn)行橫向側(cè)移，解決安裝位置軌道對安裝橋面板的出預(yù)留鋼筋的空間。在橋面板安裝完成后，松開軌道提升鉸鏈將軌道下放，并與其他軌道對接形成一體，完成單個橋面板的安裝。

在單個橋面板安裝完成后，架板設(shè)備沿著軌道向后移動至橋面板存放區(qū)，利用根部的塔吊將加班機(jī)器起吊放置與下一個待安裝橋面板的上方，并利用橋面板提升裝置提起橋面板向前移動。按照上述實(shí)施例循環(huán)操作，依次完成橋面板的安裝。

3 架板機(jī)結(jié)構(gòu)分析

為了分析架板機(jī)結(jié)構(gòu)在起吊運(yùn)輸橋面板過程受力可靠性，利用有限元軟件Midas Civil建立空間關(guān)系有限元模型對橋面板的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行驗(yàn)算。在計算中考慮橋面板移運(yùn)過程可能出現(xiàn)的動力放大系數(shù)1.1，偏于保守的考慮橋面板的重量可能由對角線兩個吊點(diǎn)提供有效支撐。

計算結(jié)果表明在起吊運(yùn)輸過程中架板機(jī)縱向正在主梁出現(xiàn)的最大正應(yīng)力為189.4 MPa，最大剪應(yīng)力為29 MPa，滿足強(qiáng)度驗(yàn)算的要求。架板機(jī)在吊裝過程中出現(xiàn)的最大變形為24 mm，有較好的剛度，如圖4所示。橫梁及支腿出現(xiàn)的最大正應(yīng)力為152 MPa，最大剪應(yīng)力為76.4 MPa，滿足強(qiáng)度驗(yàn)算的要求。架板機(jī)在荷載作用下的一階穩(wěn)定系數(shù)為6.4，滿足強(qiáng)度驗(yàn)算的要求。在軌道墊塊間距0.8 m時，軌道的正截面最大應(yīng)力為79.7 MPa，最大剪應(yīng)力為79.5 MPa，滿足強(qiáng)度驗(yàn)算要求。有限元分析結(jié)果表明架板機(jī)具有良好的承載能力。

4 結(jié)論

依托蕪黃高速公路徽水河大橋?qū)π】鐝戒摪褰M合梁橋全寬預(yù)制橋面板的便捷安裝施工技術(shù)進(jìn)行了研究，形成主要結(jié)論如下：

（1）在無大型懸臂吊機(jī)的情況下，全寬預(yù)制橋面板安裝工藝需要考慮的主要問題是如何統(tǒng)籌解決移運(yùn)設(shè)備支腿及軌道與橋面板邊緣及預(yù)留鋼筋的位置位置沖突。

（2）采用一種軌道可拆卸式架設(shè)裝備進(jìn)行架設(shè)，進(jìn)行全寬預(yù)制橋面板的運(yùn)輸與建設(shè)較為合理可行;通過分節(jié)段軌道的可提升和可拆卸解決空間沖突問題，滿足安裝需求。

（3）有限元分析結(jié)果表明，架板機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)造合理，滿足橋梁板預(yù)制和安裝過程中的受力要求，可實(shí)現(xiàn)全款預(yù)制橋面板的便捷安裝。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓石，王永亮，王文帥，等.大跨組合梁斜拉橋橋面板預(yù)制安裝施工技術(shù)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2019，36（5）：95-101.

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