鋼混結(jié)合梁連續(xù)剛構(gòu)鋼混結(jié)合段施工技術(shù)研究

中鐵八局集團(tuán)第一工程有限公司 重慶 400053

摘要：鋼混結(jié)合段施工是混合梁連續(xù)剛構(gòu)施工的關(guān)鍵，鋼混結(jié)合段的定位澆筑，標(biāo)志著連續(xù)剛構(gòu)合攏間隙確定，其定位誤差直接影響到合攏誤差。本文以省道S364十水線改建工程小欖水道特大橋為例，介紹鋼混結(jié)合段施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋼混結(jié)合梁；定位控制；吊裝

一、工程概況

小欖水道特大橋位于中山市東鳳鎮(zhèn)沙口大橋下游約3.5km處的廣珠城際快速軌道小欖水道特大橋的兩側(cè)，小欖水道特大橋主橋為跨越小欖水道的一座混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為98+220+98m，主橋采用混凝土箱梁和鋼箱梁兩種形式，中跨節(jié)段依次為64m混凝土梁段+2.5m鋼混結(jié)合段+2.5m鋼箱梁連接段+82m鋼箱梁節(jié)段+2.5m鋼箱梁連接段+2.5m鋼混結(jié)合段+64m混凝土梁段，82m鋼箱梁重800t，采用整體吊裝工藝，允許誤差為20mm。

鋼箱梁包含了PBL剪力鍵、鋼格室、剪力釘、普通鋼筋、橫縱向預(yù)應(yīng)力，構(gòu)造錯綜復(fù)雜，如圖1。

二、施工重點(diǎn)及難點(diǎn)

鋼混結(jié)合段重約96t（含吊具及骨架），在進(jìn)行鋼混結(jié)合段工藝設(shè)計時，其施工難點(diǎn)和技術(shù)要求有：

1、小欖水道為內(nèi)河I級航道，船只過往頻繁，需盡快減短施工時間，降低通航安全威脅；

2、吊架具有足夠的安全性和可靠性，滿足混凝土澆筑的剛度要求，并滿足無吊裝設(shè)備的情況下操作，有較強(qiáng)的可操作性。

3、鋼混結(jié)合段定位完成后，標(biāo)志著中跨合攏間隙已確定，但鋼混結(jié)合段定位后，還需經(jīng)歷鋼混結(jié)合段混凝土澆筑、邊跨15#節(jié)段澆筑、邊跨16#節(jié)段澆筑、邊跨合攏及合攏預(yù)應(yīng)力張拉、鋼箱梁起吊等施工工況，在上述工況下，鋼混結(jié)合段的轉(zhuǎn)角和位移也會發(fā)生改變，需找出影響精確定位的影響因素（溫度、結(jié)構(gòu)自身變形、不均衡澆注工況下的地基剛度系數(shù)等），采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

三、鋼混結(jié)合段定位控制理論研究

1、主要影響因素分析

1）混凝土澆筑過程中吊掛系統(tǒng)因混凝土自重變形；

2）鋼混結(jié)合段安裝和鋼箱梁吊裝時隔4～6個月左右，鋼混結(jié)合段安裝溫度和鋼箱梁吊裝溫度不同，對間隙的影響。

3）鋼混結(jié)合段施工完成后，需經(jīng)歷一系列的不對稱施工，橋址處淤泥質(zhì)覆蓋層厚度為30～40m，不對稱施工將造成樁土共同作用，如何獲得準(zhǔn)確地基剛度系數(shù)。

4）鋼混結(jié)合段定位完成到鋼箱梁起吊后，懸臂端的位移和轉(zhuǎn)角變化，以及鋼箱梁起吊后鋼箱梁段的位移和轉(zhuǎn)角變化。

2、掛籃變形測定

通過兩種方式獲取掛籃的變形量：

1）、理論計算，模擬鋼混結(jié)合段的混凝土荷載，不計吊架自重和鋼箱梁自重，采用Midas計算鋼混結(jié)合段在混凝土自重作用下的位移：

2）、通過13’#及14a’#節(jié)段的澆筑觀測和重量換算算得到掛籃施工的非彈性變形值。

3、安裝溫度測定

小欖水道特大橋主跨為220m，鋼箱梁長度為87m，混凝土梁長度為133m，溫度的變化直接影響到合攏口間隙及鋼箱梁的長度變化，溫度對混凝土的熱膨脹系數(shù)取1.0×10-5m/℃，溫度對鋼結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)為1.2×10-5m/℃，故溫度對鋼混結(jié)合段安裝時預(yù)留長度的偏差值為：

△L1=133m×（T1-T3）×1.0×10-5+87m×（T2-T3）×1.2×10-5

T1----鋼混結(jié)合段安裝時的溫度。

T2----鋼箱梁預(yù)拼時的溫度。

T3----預(yù)計鋼箱梁吊裝時的溫度，從上表查出。

4、地基剛度系數(shù)測定

由于本橋地處軟基地帶，且施工時存在不平衡施工，地基剛度系數(shù)對模擬橋梁各施工工況的變形有重要意義，在每個懸臂端10#塊施工時，進(jìn)行了不平衡施工加載試驗，以確定地基剛度系數(shù)。

試驗方法：在10#節(jié)段澆筑時，用混凝土進(jìn)行不均勻加載進(jìn)行試驗，分3級加載，并在懸臂端布置6個觀測點(diǎn)，每加載一級，測量懸臂端的標(biāo)高及位移變化。

根據(jù)加載重量及位移觀測的結(jié)果，輸入力學(xué)計算模型，以反算地基剛度系數(shù)。

3.4 橋梁結(jié)構(gòu)變形計算

1）通過模擬計算，鋼箱梁在自然狀態(tài)和吊裝狀態(tài)，其端頭發(fā)生的轉(zhuǎn)角為R1=0.23°（0.00401rad）。

2）通過帶入3.3中的地基剛度系數(shù)，計算得到鋼混結(jié)合段定位到起吊鋼箱梁期間一系列工況后，對懸臂端產(chǎn)生的位移和轉(zhuǎn)角：

△L2=6mm R2=0.119°（0.00208 rad）左端逆時針

3.2.1.5 施工坐標(biāo)值確定

通過上述控制參數(shù)的確定，得到鋼混結(jié)合段的定位坐標(biāo)值，在施工控制時，為便于施工控制，將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為高差進(jìn)行控制，采用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀精確定位鋼混結(jié)合段的坐標(biāo)。

四、鋼混結(jié)合段施工

1、施工順序

結(jié)合鋼混結(jié)合段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工環(huán)境條件，為節(jié)約吊裝時間，優(yōu)化工藝流程，采用施工掛籃主桁架進(jìn)行鋼混結(jié)合段吊裝，在掛籃設(shè)計時，充分考慮掛籃后退功能，加長掛籃前上下橫梁及后下橫梁，給鋼混結(jié)合段騰出吊裝空間，主要工藝流程為：

1）鋼混結(jié)合段前一個混凝土節(jié)段施工完成后，拆除掛籃前端的工作平臺及吊桿、將內(nèi)模及骨架拆卸、下放翼緣板模板至前下橫梁；2）拆除掛籃前后橫梁內(nèi)側(cè)吊桿，用最外側(cè)吊桿吊起底模及翼緣板模板，掛籃退回至上一節(jié)段，用錨桿錨住底板平臺；3）掛籃主桁架前行至鋼混結(jié)合段指定位置，用2臺連續(xù)千斤頂起吊鋼混結(jié)合段至工作面，安裝臨時骨架，并鎖定。4）掛籃主桁架退回上一節(jié)段，將底板吊桿重新安裝在前后橫梁上，行走至鋼混結(jié)合段底部，錨固掛籃后錨；5）安裝掛籃前后橫梁吊桿及吊帶，收緊吊帶，讓鋼箱梁貼死掛籃底板；6）卸載臨時骨架，讓鋼箱梁放于掛籃底板上，開始進(jìn)行精確定位調(diào)整，以及鋼混結(jié)合段施工。

2、鋼混結(jié)合段吊裝

鋼混結(jié)合采用兩點(diǎn)吊裝，起吊設(shè)備為2臺200t千斤頂，配備8-φ15.24鋼絞線，利用計算機(jī)同步提升系統(tǒng)起吊。在鋼箱梁腹板處安裝吊耳，吊耳與鋼箱梁采用螺栓連接，與鋼絞線上的吊點(diǎn)采用銷子連接。

3、鋼混結(jié)合段勁性骨架設(shè)計

鋼混結(jié)合段勁性骨架作用在于，將鋼混結(jié)合段起吊后，鎖定骨架，將其重量轉(zhuǎn)換到骨架上，卸載掛籃上的千斤頂，讓掛籃后退吊掛上底模系統(tǒng)及側(cè)模系統(tǒng)再行走到14b’端頭，勁性骨架采用豎向承載骨架和橫向穩(wěn)定骨架。

豎向承載骨架采用2[22槽鋼組焊件（N1、N2）作為受力桿，N3節(jié)點(diǎn)采用18顆D30高強(qiáng)螺栓與鋼混結(jié)合段的錨板連接，N5節(jié)點(diǎn)采用預(yù)埋4-φ70×16鋼套筒，用φ48自制螺栓連接，N6節(jié)點(diǎn)采用預(yù)埋鋼板組焊件，與勁性骨架N2節(jié)點(diǎn)板焊接，節(jié)點(diǎn)板與桿件之間采用φ70銷子連接，如圖2所示：

橫向采用橋面的水平骨架進(jìn)行定位，防止豎向骨架在橫向上失穩(wěn)，鋼箱梁頂面用[12槽鋼作為“八字撐”，與鋼箱梁端采用螺栓連接，與14a’預(yù)埋件之間采用焊接。

4、鋼混結(jié)合段定位控制措施

4.4.1 接縫處理及預(yù)拼裝

鋼混結(jié)合段與鋼箱梁接縫間隙為20mm，為便于鋼箱梁正常起吊和對位安裝，主要采取的措施有：

1）考慮鋼箱梁吊裝會發(fā)生向內(nèi)的轉(zhuǎn)角，鋼箱梁與鋼混結(jié)合段的接縫在制造時，制造成豎直縫，起吊后，在重力作用下，鋼箱梁頂面伸長，底面縮短，更有利于鋼箱梁的起吊到位。

2）鋼箱梁及鋼混結(jié)合段在廠制時，匹配制造，進(jìn)行預(yù)拼裝后方可出廠。

4.4.2 精定位調(diào)整

將掛籃放置在掛籃底板上后，拆除勁性骨架，通過調(diào)整吊掛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)左右、上下調(diào)整，調(diào)整完成后，將橫向平面位置用勁性骨架鎖定，并將掛籃后下橫梁用錨桿打緊。標(biāo)高和位移控制以橫、縱坡為主，定位誤差控制在2mm內(nèi)

5、混凝土澆筑及控制措施

鋼混結(jié)合段鋼筋密集，鋼筋、預(yù)應(yīng)力、隔板等較密集，構(gòu)造復(fù)雜，且鋼混接頭容易存在較多死角，混凝土的下料及振搗工作是保證混凝土澆注質(zhì)量的關(guān)鍵工序，必須采取行之有效的技術(shù)措施：

1）混凝土配合比性能要求：首先強(qiáng)度滿足設(shè)計要求、混凝土中摻入礦粉以減少水泥用量、摻入微膨脹劑補(bǔ)償收縮、摻入聚丙烯晴纖維以增強(qiáng)混凝土抗裂性，具有良好的工作性能。

2）混凝土配合比設(shè)計好后，進(jìn)行澆筑試驗，要求入模坍落度在180±之間，且流動度。

3）澆注腹板、底板時，為避免混凝土與鋼筋碰撞造成混凝土離析，在腹板頂板布置8個下料點(diǎn)。

4）頂板澆注時，由于鋼混結(jié)合段存在頂鋼板，易造成鋼混結(jié)合段頂板澆注不滿或不密實(shí)，因此，在頂板澆注時，制作一個50cm高的料斗，料斗略大于澆筑孔，料口與鋼混結(jié)合段鋼板貼緊，混凝土從料斗口進(jìn)入，用搗固器振搗，時混凝土在頂板混凝土上形成負(fù)壓，鋼格室角上的排氣孔冒漿時，表明混凝土已澆筑飽滿。

結(jié)束語

1、鋼混結(jié)合段施工工藝可操作性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)安全可靠，變形可控，混凝土澆筑變形誤差控制在2mm以內(nèi)。

2、從鋼混結(jié)合段起吊到勁性骨架安裝完成，施工時間均控制在10小時內(nèi)，施工過程進(jìn)行航道管制，確保了通航安全。

3、通過對溫度、橋梁結(jié)構(gòu)變形、地基剛度系數(shù)等因素的研究，為鋼混結(jié)合段精確定位提供了理論依據(jù)，整體鋼箱梁施工時，高精度合攏。