明珠灣大橋環(huán)市立交鋼混組合梁施工技術(shù)研究

摘要 文章以廣州明珠灣大橋環(huán)市大道立交鋼混組合梁施工項(xiàng)目為背景，以優(yōu)化工程質(zhì)量和成本為目的，根據(jù)廣州明珠灣大橋環(huán)市大道立交鋼混組合梁項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工條件，結(jié)合我國現(xiàn)行交通運(yùn)輸管理制度，采用對(duì)鋼混梁生產(chǎn)、運(yùn)輸、拼裝、吊裝焊接的分節(jié)段長度重新調(diào)整的方法，以期降低施工難度，節(jié)省施工成本，同時(shí)該技術(shù)在安全高效施工方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，具有一定的推廣意義。

關(guān)鍵詞 鋼混組合梁;節(jié)段分節(jié);施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U442.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）11-0091-03

引言

隨著我國交通行業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平的提高，鋼混組合梁因具有優(yōu)越的受力性能、易于施工、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)輕等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 在互通立交、跨線施工中應(yīng)用廣泛。該文著重介紹現(xiàn)場(chǎng)拼裝、吊裝流程和施工步驟，其余工序按照工藝流程實(shí)施。鋼混組合梁在施工過程中不可避免地受到現(xiàn)行交通運(yùn)輸要求以及場(chǎng)地施工條件、施工環(huán)境、起重設(shè)備吊裝能力的影響[1]，需要對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)段長度進(jìn)行調(diào)整。通過合理分配組裝節(jié)段長度與臨時(shí)支墩、臺(tái)架的位置，并且有針對(duì)性地制定施工步驟和工藝流程，包括每個(gè)節(jié)段施工選用合適的吊裝設(shè)備，進(jìn)而達(dá)到縮短工期，節(jié)省成本的目的。

1 工程概況及研究背景

1.1 工程概況

環(huán)市大道立交包含主線和A、B、C、D四條匝道;在環(huán)市大道交叉點(diǎn)處，設(shè)置明珠灣大橋主線與環(huán)市大道東、西向往返的兩對(duì)匝道，形式為部分互通式立交。該工程鋼混組合梁位于環(huán)市互通立交的A、B、C、D四條匝道上，鋼混組合梁共4聯(lián)，最大跨度58 m。布置情況見表1鋼混組合梁布置情況表。

鋼箱梁為分離式雙箱單室型斷面，腹板均采用直腹板設(shè)計(jì)，橋面寬度為10.5 m，翼板寬1.35 m，箱室寬2.6 m，鋼梁中心間距5.2 m;梁高為2.2 m，橋面板混凝土板厚30 cm，鋼梁高1.9 m。鋼梁采用開口截面形式，開口截面鋼梁每個(gè)腹板對(duì)應(yīng)的上翼緣寬800 mm，腹板厚16 mm。鋼主梁之間設(shè)置工字形橫向聯(lián)系梁，聯(lián)系梁梁高1 200 mm。鋼箱梁與橋面混凝土板通過剪力連接件連接在一起共同作用。以C匝道為例說明。

因跨度大，原設(shè)計(jì)圖分節(jié)段較長，不滿足運(yùn)輸以及現(xiàn)行交通疏解需求，施工時(shí)影響道路通行，施工難度大，因此改變?cè)O(shè)計(jì)方案的分節(jié)長度。原分節(jié)長度為A、B、C、D、E 5個(gè)節(jié)段，A節(jié)段長20.96 m，B節(jié)段長25 m，C節(jié)段長30 m，D節(jié)段長25 m，E節(jié)段長20.96 m。如圖1，鋼混組合梁立體圖。

1.2 節(jié)段重新劃分

因運(yùn)輸設(shè)備與節(jié)段長度不匹配，最大跨度為31 m節(jié)段2，運(yùn)輸重量超限，無法運(yùn)輸，而且與現(xiàn)階段交通疏解不匹配，采用節(jié)段更小的分段方式進(jìn)行，為方便運(yùn)輸與施工，C匝道共劃分為5個(gè)廠內(nèi)制造節(jié)段，橫向劃分成兩個(gè)箱梁和中間橫梁。

2 計(jì)算依據(jù)

2.1 支架計(jì)算

采用MIDAS計(jì)算軟件建立吊裝支架的整體模型。鋼管立柱、聯(lián)結(jié)系、分配梁均采用梁單元模擬;分配梁與鋼管立柱之間連接采用固定轉(zhuǎn)動(dòng)約束的剛性連接模擬，鋼管立柱底部采用固端約束。按照實(shí)際施工布置情況，同比例創(chuàng)建支架和橫梁模型。以最重箱梁作為節(jié)段中單位重量，箱梁節(jié)段總重以節(jié)點(diǎn)荷載形式均布于各個(gè)支點(diǎn)處。該模型計(jì)算主要計(jì)算工況組合如下：荷載組合：1.2*支架自重+1.4*鋼箱梁自重。

工況計(jì)算結(jié)果：支架系統(tǒng)最大豎向變形量為0.804 mm，滿足規(guī)范要求的L/400的規(guī)定，臨時(shí)支架最大正應(yīng)力為46.9 MPa，小于規(guī)范容許的215 MPa，滿足規(guī)范要求：

（1）在集中荷載作用位置對(duì)主結(jié)構(gòu)鋼箱梁添加豎桿，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的局部受力性能。

（2）施工過程中應(yīng)控制臨時(shí)荷載重量及加載位置，禁止出現(xiàn)較大臨時(shí)荷載堆放在支架系統(tǒng)上。

綜合考慮該支架系統(tǒng)應(yīng)力指標(biāo)、變形量、穩(wěn)定性等均能滿足規(guī)范要求。

2.2 吊車工況計(jì)算

地面拼裝選用150 t汽車吊，汽車吊自重64.5 t，配重32 t，吊裝分段重量最大為28.4 t，汽車吊支腿支到1.5×1.5 m的路基箱（板）上。經(jīng)計(jì)算所需地基承載力為 =215.3 kPa。吊裝區(qū)域大道全部分段的汽車吊行走路面需保證此強(qiáng)度。

吊裝選用220 t汽車吊，汽車吊自重66 t，配重75 t，吊裝分段重量最大為53.8 t，汽車吊支腿支到2.5×1.8 m的路基箱（板）上。經(jīng)計(jì)算所需地基承載力為=160.9 kPa。吊裝區(qū)域全部分段的汽車吊行走路面需保證此強(qiáng)度。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工步驟

3.1 總體步驟

第一階段：C匝道第三聯(lián)共劃分為5個(gè)廠內(nèi)制造節(jié)段，橫向劃分成兩個(gè)箱梁和中間橫梁，其中A/B制造節(jié)段在現(xiàn)場(chǎng)兩兩拼裝成吊裝節(jié)段，拼裝完畢后對(duì)鋼箱梁構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，包括外觀檢測(cè)、尺寸檢測(cè)、焊接探傷檢測(cè)等，確認(rèn)各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)范、圖紙要求后由汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)[2]。

第二階段：需接長的梁段，運(yùn)輸至拼裝場(chǎng)地進(jìn)行接長作業(yè)，吊車、臨時(shí)支架材料進(jìn)場(chǎng)制造臨時(shí)支架。

第三階段：采用吊車將加工完成的鋼箱梁各節(jié)段起吊至臨時(shí)支架上部進(jìn)行拼裝，連接鋼箱梁及箱間橫梁，完成整幅鋼梁拼裝后拆除臨時(shí)支點(diǎn)，完成落梁。

第四階段：落梁完成后，將臨時(shí)支墩支點(diǎn)與鋼梁頂緊受力，再將提前預(yù)制完成的混凝土橋面板采用吊車起吊至橋面進(jìn)行安裝，完成后安裝模板、綁扎鋼筋進(jìn)行橋面現(xiàn)澆混凝土施工。同時(shí)，在落梁完成后，進(jìn)行第二節(jié)段吊裝，并全部完全焊接、螺栓連接[3]。待一聯(lián)全部按設(shè)計(jì)要求連接完成后，進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行防腐涂裝以及破損部位面積補(bǔ)涂，然后進(jìn)行最后一道面漆的涂裝。

第五階段：待橋面混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除臨時(shí)支墩，恢復(fù)交通。

3.2 臨時(shí)支架、拼裝臺(tái)架制作安裝7BDE21B6-CC69-4CD7-AB09-0A06238B11CE

根據(jù)鋼箱梁節(jié)段自重及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，臨時(shí)胎架采用鋼管支架進(jìn)行施工。同時(shí)，結(jié)合各支承段的受力特點(diǎn)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的地基支撐條件，經(jīng)過計(jì)算分析設(shè)計(jì)胎架形式，標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)支架基礎(chǔ)鋼柱規(guī)格為φ630 mm，t=8 mm，調(diào)節(jié)管使用φ273 mm，t=8 mm鋼柱，鋼管間采用槽鋼C20a和C10連接;分配梁采用雙拼I45a工字鋼，長度為8 000 mm，臨時(shí)支架鋼管的中心間距為3 000*

3 500 mm，調(diào)節(jié)管的中心間距為2 400 mm。每道環(huán)縫下方設(shè)置一個(gè)臨時(shí)支架。如圖2 匝道梁體橫截面圖。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝方案，C匝道合計(jì)有5個(gè)節(jié)段，10個(gè)吊裝分段，每道環(huán)縫下方設(shè)置一道胎架，合計(jì)需要4道胎架，胎架布置在橋梁中軸線上，胎架的水平分配梁方向垂直于橋梁中軸線。

廠內(nèi)制造分段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，需要在地面上進(jìn)行組拼。廠內(nèi)制造分段的橫向?qū)挾葹?.2 m，每2個(gè)廠內(nèi)制造分段組拼成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吊裝分段，分段的縱橋向長度大于26 m。為了保證組拼成的吊裝分段線形、橫坡、縱坡與設(shè)計(jì)一致，需要使用地面拼裝胎架。每個(gè)制造分段下方布置4個(gè)P273*8的鋼管，鋼管高度不超過1 000 mm，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。鋼管橫橋向間距為2 500 mm，縱橋向布置在靠近端口的橫隔板的下方。鋼管之間采用L75*6的角鋼進(jìn)行連接，以確保各個(gè)支撐鋼管的平面位置的穩(wěn)定;鋼管底座板與地面采用膨脹螺栓進(jìn)行固定;全橋制作3組地面組拼胎架，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用[4]。地面組拼胎架形式見圖3地面組拼胎架形式。

3.3 吊裝流程

流程一：

（1）安裝臨時(shí)支墩，E節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)梁車路邊等待。

（2）220 t汽車吊作業(yè)半徑12 m、大臂長24.1 m，最大起重重量60 t，E節(jié)段最大分段噸位24.1 t，吊機(jī)負(fù)載40.2%<90%。滿足吊裝要求。（此吊裝不影響交通）

流程二：

（1）安裝臨時(shí)支墩，D節(jié)段運(yùn)輸至橋位。

（2）吊機(jī)就位，臨時(shí)封閉車道。

（3）220 t汽車吊起吊D節(jié)段，單件最大重40.5 t（約30 min）;作業(yè)半徑12 m、大臂長24.1 m，最大起重重量60 t，吊機(jī)負(fù)載67.5%<90%。滿足吊裝要求。

（4）車輛恢復(fù)通行，落梁就位。

流程三：

（1）安裝臨時(shí)支墩，C節(jié)段運(yùn)輸至橋位。

（2）吊機(jī)就位，臨時(shí)封閉車道。

（3）220 t汽車吊起吊C節(jié)段，單件最大重37.5 t（約30 min）;作業(yè)半徑10 m、大臂長14.5 m，最大起重重量70 t，吊機(jī)負(fù)載53.6%<90%。滿足吊裝要求。

（4）車輛恢復(fù)通行，落梁就位。

流程四：

（1）安裝臨時(shí)支墩，B節(jié)段運(yùn)輸至橋位。

（2）吊機(jī)就位，臨時(shí)封閉車道。

（3）220 t汽車吊起吊B節(jié)段，單件最大重47.6 t（約30 min）;作業(yè)半徑12 m、大臂長24.1 m，最大起重重量60 t，吊機(jī)負(fù)載79.3%<90%。滿足吊裝要求。

（4）車輛恢復(fù)通行，落梁就位。

流程五：

（1）安裝臨時(shí)支墩，A節(jié)段運(yùn)輸至橋位。

（2）吊機(jī)就位，臨時(shí)封閉右轉(zhuǎn)車道。

（3）220 t汽車吊起吊A節(jié)段，單件最大重44.3 t（約30 min）;作業(yè)半徑12 m、大臂長24.1 m，最大起重重量60 t，吊機(jī)負(fù)載73.8%<90%。滿足吊裝要求。

（4）車輛恢復(fù)通行，落梁就位。

流程六：

采用一臺(tái)25 t汽車吊拆除臨時(shí)支架。

4 結(jié)束語

綜上所述，在施工中將鋼混組合梁相關(guān)理論結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將鋼混組合梁節(jié)段重新劃分，用途廣泛，達(dá)到較好的施工效果，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作有較好的指導(dǎo)作用。實(shí)際施工中，首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件進(jìn)行實(shí)際勘察，仔細(xì)分析，確保在作業(yè)期間，將對(duì)既有道路車輛通行的影響降到最低[5]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際行車條件對(duì)鋼混組合梁的節(jié)段進(jìn)行劃分，劃分好節(jié)段長度后，對(duì)臨時(shí)支架支撐體系進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，同時(shí)復(fù)核吊裝設(shè)備工況及地基承載力要求，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步制定箱梁的生產(chǎn)、運(yùn)輸方案，制定現(xiàn)場(chǎng)拼裝、支架地基處理、支架安裝、箱梁吊裝的流程，達(dá)到快速、安全高效的施工效果。

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收稿日期：2022-03-21

作者簡介：王永飛（1984—），男，本科，中級(jí)工程師，從事道路橋梁、市政工程等施工技術(shù)管理工作。7BDE21B6-CC69-4CD7-AB09-0A06238B11CE