鋼板組合梁橋鋼梁及橋面板一體化架設(shè)施工技術(shù)

周偉明

(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司 安徽合肥 230011)

1 工程概況

G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標(biāo)段主線共有橋梁10座，均為鋼板組合梁橋，橋梁全寬25 m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑35 m。標(biāo)段共有鋼板組合梁211孔，橋面板2 109片。

鋼梁采用雙主梁結(jié)構(gòu)，主梁為Q345qD工字型直腹板構(gòu)造，標(biāo)準(zhǔn)間距6.7 m，由上翼緣、下翼緣及腹板焊接組成。上翼緣寬0.8 m，下翼緣寬0.95 m。主梁豎向設(shè)加勁肋，豎向加勁肋與主梁腹板同高。混凝土橋面板和鋼主梁采用集束式焊釘連接。

35 m跨主梁高1.8 m，距支點(diǎn)位置3.5 m及跨中每7 m設(shè)置1道小橫梁，小橫梁高0.4 m，中、邊支點(diǎn)分別設(shè)置中橫梁及端橫梁，中橫梁及端橫梁高均為0.9 m，1孔35 m跨鋼梁重約85.6 t。

橋面板橫橋向?qū)?2.25 m，承托處板厚40 cm，懸臂處板厚22 cm，跨中板厚25 cm，橫橋向每間隔50 cm設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼束，橋面板縱橋向長分3.2 m、3 m、2.5 m三種，橫向全寬預(yù)制，最重橋面板重約28 t。

鋼梁上安裝好的橋面板縱向留有濕接縫，橋面板預(yù)留剪力槽，剪力槽處的鋼梁上翼緣和濕接縫處設(shè)置剪力釘群。橋面板就位后，澆筑剪力槽及濕接縫處混凝土與鋼梁連接，并張拉通道剪力槽處的2束橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。具體見圖1。

圖1 鋼板組合梁橋各主要部位三維示意

2 總體施工方案

為達(dá)到鋼梁及橋面板一體化架設(shè)施工要求，經(jīng)綜合研究及首件實(shí)踐，施工方案總體流程如下[1－4]:

(1)橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成，橋下地面硬化，設(shè)置鋼梁拼裝臺座，在臺座上組拼基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁；

(2)安裝門式起重機(jī)，作為基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁拼裝、鋼構(gòu)件提升及現(xiàn)場拼裝等的起吊設(shè)備；

(3)依次拼裝基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁及橋面板，作為后續(xù)架橋機(jī)架設(shè)鋼梁的現(xiàn)場拼裝平臺；

(4)架橋機(jī)進(jìn)場組拼驗(yàn)收；

(5)架橋機(jī)先架設(shè)第1跨鋼梁，然后過孔，架設(shè)第2跨鋼梁，焊接第1跨及第2跨鋼梁；

(6)架橋機(jī)架設(shè)第1跨橋面板，然后過孔，架設(shè)第3跨鋼梁，焊接第2跨及第3跨鋼梁；

(7)架橋機(jī)架設(shè)第2跨橋面板，依此類推進(jìn)行鋼梁架設(shè)、焊接及橋面板架設(shè)。

鋼梁及橋面板架設(shè)時(shí)序:整聯(lián)鋼梁架設(shè)焊接完成前，鋼梁的架設(shè)進(jìn)度超前橋面板一跨，待整聯(lián)鋼梁架設(shè)完成后依次完成剩余橋面板架設(shè)。

3 基礎(chǔ)聯(lián)安裝

(1)為形成規(guī)?；┕?，鋼梁及橋面板架設(shè)需在現(xiàn)場搭設(shè)工作平臺供鋼梁現(xiàn)場拼裝。經(jīng)綜合比選，將第一聯(lián)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工完形成的橋面作為后續(xù)規(guī)?；┕さ墓ぷ髌脚_，即基礎(chǔ)聯(lián)[5]。

(2)基礎(chǔ)聯(lián)的鋼梁在橋跨內(nèi)場地臺座上斜向拼裝，用2臺100 t門式起重機(jī)吊裝就位。然后同樣利用門式起重機(jī)安裝橋面板，澆筑濕接縫并張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，完成基礎(chǔ)聯(lián)施工，具體見圖2。

圖2 基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁及橋面板安裝示意

(3)門式起重機(jī)寬30 m，橫橋向跨越全幅橋?qū)?，順橋向沿橋墩兩?cè)敷設(shè)走行軌道。門式起重機(jī)高度需滿足最高橋墩的鋼梁及橋面板安裝要求。

(4)鋼梁在現(xiàn)場拼裝完成后，利用門式起重機(jī)起吊越過蓋梁，利用天車調(diào)整縱橫橋向方向，基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁安裝從大里程往小里程方向進(jìn)行。

(5)橋面板同樣采用門式起重機(jī)安裝，橋面板運(yùn)輸至現(xiàn)場后，將橋面板提升至越過鋼梁，天車向跨中方向橫移；然后將橋面板旋轉(zhuǎn)90°，形成安裝姿態(tài)，天車緩慢下鉤，點(diǎn)動調(diào)整橋面板位置，對準(zhǔn)安裝控制線后落鉤[6－9]。

4 架橋機(jī)改造及組拼

4.1 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)形式

為滿足鋼梁及橋面板一體化架設(shè)要求，在傳統(tǒng)架橋機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適用性改造，根據(jù)選型，最終采用JQJ40 m/180 t架橋機(jī)(見表1)，架橋機(jī)總長81 m，寬12 m。

表1 架橋機(jī)主要性能參數(shù)

4.2 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)改造

架橋機(jī)改造主要是針對鋼梁及橋面板的特點(diǎn)對吊具進(jìn)行改造。

(1)橋面板吊具采用扁擔(dān)梁＋精軋螺紋鋼吊桿，另外吊鉤設(shè)計(jì)成具有旋轉(zhuǎn)功能(見圖3)，方便橋面板安裝時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。橋面板吊點(diǎn)采用φ50 mm PVC管預(yù)留4個(gè)吊點(diǎn)，然后采用φ32 mm作為吊桿連接至扁擔(dān)梁。

圖3 橋面板吊具構(gòu)造

(2)鋼梁吊具采用雙層扁擔(dān)梁(見圖4)，上下扁擔(dān)梁之間采用4根鋼絲繩連接，兜底扁擔(dān)梁與鋼梁接觸部位設(shè)有橡膠墊及限位塊，防止鋼梁表面損傷及橫向滑移。

圖4 鋼梁吊具構(gòu)造

4.3 架橋機(jī)組拼

(1)架橋機(jī)組拼順序:前支腿安裝→中托橫移軌道、中托輪安裝→主梁及導(dǎo)梁安裝→前支腿調(diào)整→縱導(dǎo)梁前框架安裝→縱導(dǎo)梁后上橫梁安裝→提升小車安裝→伸縮系統(tǒng)安裝→電器系統(tǒng)安裝。

(2)架橋機(jī)組拼:先將主橫梁、縱導(dǎo)梁，起重行車及其相關(guān)配件組拼成若干個(gè)單元，再利用兩臺門式起重機(jī)配合在前、中支腿位置整體吊裝至橋面既定位置。

(3)架橋機(jī)組拼完成后進(jìn)行試吊，試吊分空載試吊、輕載試吊、1.0倍荷載試吊及1.25倍荷載試吊，試吊完成后辦理簽證手續(xù)，手續(xù)齊全后架橋機(jī)方可正式啟用。

5 鋼板梁安裝

(1)架橋機(jī)就位:架橋機(jī)架設(shè)鋼梁前，架橋機(jī)就位分為兩種工況，即架設(shè)首邊跨、架設(shè)中跨及尾邊跨。兩種工況架橋機(jī)前支腿及后支腿位置均相同，架設(shè)首邊跨時(shí)中支腿落在前一跨最后一塊橋面板位置，架設(shè)中跨及尾邊跨時(shí)，中支腿落在安裝跨后墩墩頂鋼梁上。

(2)鋼梁運(yùn)輸:鋼梁組拼完成后由兩臺門式起重機(jī)抬吊至運(yùn)梁臺車上，鋼梁運(yùn)輸采用4輛運(yùn)梁臺車對稱布置(見圖5)，動力端設(shè)置在后端。

圖5 鋼梁運(yùn)輸臺車布置示意

(3)鋼梁掛鉤:1＃、2＃天車移至架橋機(jī)尾部，待鋼梁前端進(jìn)入尾部后先將2＃天車與鋼梁掛鉤，2＃天車與后端運(yùn)梁臺車同步前移，鋼梁后端前移至一定位置時(shí)，1＃天車與鋼梁掛鉤，2臺天車提起鋼梁，運(yùn)梁車退出。

(4)鋼梁前移:2臺天車同步提梁向安裝跨方向移動，前移過程中，2臺天車應(yīng)同步，若梁體晃動，應(yīng)停止前移，待鋼梁穩(wěn)定后再平穩(wěn)前移，前移速度不得大于3 m/min。

(5)鋼梁落梁:鋼梁前移至安裝跨正上方時(shí)，后端對準(zhǔn)上一節(jié)段鋼梁基準(zhǔn)線，前端對準(zhǔn)支座墊石中心線(見圖6)，初步對位后緩慢落梁至距墊石頂面50 cm，前端安裝臨時(shí)支撐千斤頂。

圖6 鋼梁架設(shè)示意

(6)鋼梁位置調(diào)整及加固:臨時(shí)支撐千斤頂布置在中橫梁或端橫梁頂升加勁處，蓋梁頂面設(shè)置2個(gè)35 t螺旋千斤頂，千斤頂?shù)撞吭O(shè)置砂筒。根據(jù)蓋梁頂面高程及梁底高程初步計(jì)算砂筒高度，鋼梁前端落在千斤頂上，后端采用碼板與前一節(jié)段鋼梁初步固定。測量人員利用全站儀對鋼梁的標(biāo)高及坐標(biāo)進(jìn)行量測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)采用千斤頂進(jìn)行。鋼梁調(diào)整完成并經(jīng)測量驗(yàn)收合格后，后端碼板固定限位，前端千斤頂暫不拆除。具體見圖7。

圖7 鋼梁高程(上)及橫向微調(diào)(下)千斤頂布置示意

(7)支座安裝:支座安裝采用自上而下的方法，先將支座與鋼梁采用高強(qiáng)螺栓連接，保證支座與鋼梁密貼，鋼梁安裝時(shí)將支座下錨桿對準(zhǔn)支座墊石上預(yù)留孔，鋼梁位置調(diào)整準(zhǔn)確后，鋼梁臨時(shí)落在支撐千斤頂上，對鋼梁對接處進(jìn)行限位固定，支座位置及平整度滿足要求后開始下部重力灌漿。支座四周采用竹膠板封模，與墊石結(jié)合位置張貼雙面膠密封，灌漿采用專用支座灌漿料，將灌漿管伸入至支座下部中心位置，從支座中心向四周灌漿。灌漿不得過快，確保支座預(yù)留孔灌實(shí)，灌漿頂面應(yīng)高出下支座鋼板底面1 cm。待灌漿料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可拆除臨時(shí)支撐千斤頂，完成結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)換。

(8)鋼梁對接面焊接及涂裝:鋼梁安裝位置調(diào)整完并進(jìn)行臨時(shí)固定后，再進(jìn)行鋼梁節(jié)段對接處焊接施工。焊縫驗(yàn)收合格且支座底部灌漿料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除調(diào)位千斤頂及輔助設(shè)施，完成焊縫表面及附近涂裝[10]。

6 橋面板安裝

第1步:采用運(yùn)梁車將橋面板順橋向運(yùn)輸至架橋機(jī)尾部，1＃天車移動至架橋機(jī)最尾端，2＃天車移動至橋面板正上方，天車落鉤，安裝吊具，緩慢提升橋面板，使橋面板提離運(yùn)梁車，運(yùn)梁車退回。

第2步:天車前移至安裝跨，推動橋面板旋轉(zhuǎn)90°，使橋面板呈安裝姿態(tài)。同時(shí)在鋼梁與橋面板接觸面上涂抹環(huán)氧砂漿[11－12]。

第3步:移動天車將橋面板移動至安裝位置，緩慢下鉤，待橋面板底面距剪力釘頂約10 cm時(shí)，停止下鉤，根據(jù)橋面板上的中心線及鋼梁上標(biāo)示線，調(diào)整橋面板位置并穩(wěn)定，緩慢落鉤，使橋面板緩慢下落至穩(wěn)定狀態(tài)，橋面板落穩(wěn)后，檢驗(yàn)其中心線及邊線，若偏差過大，應(yīng)提起橋面板重新對位。

第4步:按照上述方法，依次完成該跨橋面板安裝，中支腿處橋面板暫不安裝，待架橋機(jī)過孔后再進(jìn)行安裝。具體見圖8。

圖8 橋面板架設(shè)示意

7 結(jié)論

G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標(biāo)段10座鋼板組合梁橋采用架橋機(jī)一體化架設(shè)鋼梁及橋面板，從不斷改進(jìn)到目前已形成規(guī)?；┕ぃ瑢?shí)踐效果良好，為鋼板組合梁橋在山區(qū)高速公路應(yīng)用提供配套施工技術(shù)支撐。從長遠(yuǎn)看，也為鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展帶來了生機(jī)及活力，具有良好的推廣應(yīng)用前景?，F(xiàn)得出以下結(jié)論:

(1)當(dāng)施工現(xiàn)場對汽車吊或履帶吊適用性較差時(shí)，采用架橋機(jī)一體化架設(shè)鋼梁及橋面板的方案易形成規(guī)?；┕?，施工工效高，優(yōu)越性突出。

(2)當(dāng)線路上多座橋梁之間有路基或隧道時(shí)，架橋機(jī)過隧方案及轉(zhuǎn)場方案等需進(jìn)一步研究，尤其是不同轉(zhuǎn)場方案的經(jīng)濟(jì)性比選。

(3)隨著施工機(jī)械化水平的不斷提高，架橋機(jī)、運(yùn)梁車等橋梁施工工裝也要配套發(fā)展，從而形成成套建造技術(shù)助推橋梁建造技術(shù)不斷發(fā)展。