內(nèi)陸湖泊、庫灣區(qū)大跨徑鋼混疊合梁分節(jié)段安裝技術(shù)研究

周誠兮

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511431）

1 工程概況

溧陽至寧德國家高速公路（千黃高速）QHTJ-02合同段云常線大橋跨越千島湖庫灣，橋梁全長806m，其中2-17跨位于水庫中，第11跨采用60m簡支鋼砼疊合梁施工，其他跨徑為40mT梁。千島湖航道等級Ⅶ級，航道凈空38m×3.5m，最高通航水位108.0m，橋位區(qū)最大水深32m。

鋼混疊合梁主梁鋼梁主體鋼結(jié)構(gòu)為工字型主梁，橫向通過橫梁螺栓連接。主梁、橫梁采用Q345qD鋼材，X撐采用250mm×80mm×9mm×12mm，橫梁、X撐、主梁均采用焊接，橋面為鋼筋混凝土橋面。其中右幅為等寬橋面，橋面寬16.25m，高3.45m，設(shè)置6片梁。左幅橋面為變寬異形橋面，寬度由13.096m漸變至15.662m，高3.45m，橫向設(shè)置6片主梁。主梁高3000mm、頂板寬700mm、底板寬900mm，主梁頂板厚25mm、44mm、52mm，主梁底板厚28mm、52mm、58mm，主梁腹板22mm。

2 臨時墩設(shè)計與計算

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于全橋以40mT梁為主，臨時支墩主要是用于60m鋼混疊合梁由一跨變成兩跨進行架設(shè)（25m+35m），提前搭設(shè)臨時墩，可以在不換架橋機的情況下，由40m架橋機實現(xiàn)全橋連續(xù)架設(shè)的目的。臨時支墩采用Φ1020mm×10mm鋼管樁做為基礎(chǔ)，由于支墩位置處覆蓋層偏薄，為了確保支墩的穩(wěn)定性，鋼管樁采用栽樁基礎(chǔ)（10m），鋼管樁橫橋向布置5排，順橋橋向按三排樁布置，共布置鋼管15根；樁頂采用3工56a型鋼做為樁頂大梁；上部結(jié)構(gòu)采用20排“321”貝雷梁作為直接的承重梁；貝雷梁頂鋪設(shè)工20a型鋼，間距37.5cm，工20a型鋼頂面滿鋪花紋板；臨時墩支架頂面標高按+125.0m設(shè)計，在鋼混疊合梁下設(shè)置臨時支座，支座具體高度根據(jù)現(xiàn)場結(jié)合鋼混疊合梁預(yù)拱度等要求進行調(diào)整；另外為了便于鋼混疊合梁的焊縫對接，每片梁底均根據(jù)現(xiàn)場實際需要設(shè)置微調(diào)裝置。臨時墩設(shè)計如圖1所示。

圖1 臨時墩立面?zhèn)让娌贾脠D

2.2 結(jié)構(gòu)計算要點

臨時墩主要承受架橋機自重、鋼混疊合梁梁重、風荷載、水流壓力等荷載，各荷載組合及對應(yīng)現(xiàn)場工況見表1。

表1 臨時墩荷載組合及對應(yīng)現(xiàn)場工況

根據(jù)上述荷載組合，架設(shè)第二跨鋼板梁時架橋機中支腿落在第一跨已架設(shè)完成的鋼板梁上，架橋機中支腿反力和第一跨鋼板梁自重進行疊合，架橋機最大反力96.5t，第一跨（25m梁段）單片鋼板梁落在支架上自重18.75t，則單個支點上荷載為115.25t，單個支點接觸面積按0.9×0.9m考慮，接觸壓力，工20a間距為0.375m每道，單個支點至少由3根工20a承擔。

貝雷梁內(nèi)力計算采用Midas/Civil有限元軟件建模計算，根據(jù)工況1-17分別建模，見圖2。根據(jù)建模計算分析可知，在工況九荷載組合下，架橋機落梁前貝雷梁豎桿組合應(yīng)力最大，滿足設(shè)計要求。

圖2 工況9建模圖

3 鋼梁節(jié)段運輸

鋼混組合梁分段長度較長、運輸難度大。結(jié)合現(xiàn)場道路及構(gòu)件類型的實際情況編制詳細的運輸方案，鋼梁運輸由專業(yè)運輸公司進行運輸。根據(jù)鋼混疊合梁的尺寸、特點、路線、大型構(gòu)建運輸經(jīng)驗結(jié)合運輸安全性、經(jīng)濟性和可行性，制定運輸方案。此次鋼混組合梁運輸采用公路方式由杭州市臨安縣到淳安縣云常線大橋施工現(xiàn)場。鋼梁運輸采用拖車運送，每臺車拉1組鋼梁，每組長度10m/15m。

4 鋼梁場內(nèi)運輸

鋼梁節(jié)段梁現(xiàn)場焊接完成后，檢驗合格后運輸至橋上架設(shè)，梁板節(jié)段分為25m，35m兩種，每跨梁板分3組（2片工字鋼主梁為1組，一跨共6片）。鋼梁運輸采用180t/YC200-4三軸運梁平車運輸，現(xiàn)場根據(jù)實際情況對運梁平車進行改裝，運梁平車原設(shè)計承重轉(zhuǎn)盤為90cm，根據(jù)鋼梁兩片同時架設(shè)需求，采用工字鋼加長轉(zhuǎn)盤至3.5m，前后及兩側(cè)設(shè)置限位裝置，保證鋼梁運輸途中穩(wěn)定性。

5 鋼梁安裝

疊合梁采用先架后疊的工藝方案：分段制作、運輸、架橋機吊裝，然后焊接成為整體結(jié)構(gòu)，最后澆筑混凝土橋面成橋。

60m鋼梁分25m/35m兩段架設(shè)，梁高2.5m，最寬3.1m，鋼梁右幅為等寬橋面，共質(zhì)量455.3t，左幅為變寬橋面，共重455.4t。根據(jù)架橋機穩(wěn)定性驗算滿足各項工況及經(jīng)濟性對比，選用SH-JQJ180t-40m（J190t-40m）型架橋機進行安裝。

根據(jù)梁段的劃分及吊重，分節(jié)段分幅施工。架設(shè)順序：25m節(jié)段→右幅35m節(jié)段→節(jié)段梁焊接及橫隔梁焊接→焊接質(zhì)量檢測。根據(jù)設(shè)計圖每跨6片鋼梁，單幅6片鋼梁，為保證鋼梁架設(shè)穩(wěn)定性，兩組為一個編號，按從內(nèi)到外1#至3#順序進行編號，運梁炮車運梁時行走2#位置。

6 鋼梁混凝土頂面模板安裝

鋼梁頂部設(shè)置有X撐，X撐頂面距橋面板混凝土地面最小距離為10cm，如按照常規(guī)施工，采用支架+木模板作為橋面板混凝土施工模板型式，支架及模板極難拆除，對后續(xù)航道通行將留下較大安全隱患，結(jié)合國內(nèi)其余鋼混疊合梁橋面混凝土施工經(jīng)驗，對混凝土面板模板提出改進措施，鋼梁橋面板混凝土模板采取永久鋼模板形式，順橋向間距1m，鋪設(shè)10槽鋼，槽鋼面上采用3.5mm厚鋼板作為底模。該改進措施，不僅可以節(jié)省施工時間，同時，鋼模板作為橋面永久結(jié)構(gòu)，對鋼梁受力起到加強作用。如圖3所示。

圖3 鋼梁X撐布置圖及大樣圖（單位：mm）

7 鋼梁鋼混疊合梁的體系轉(zhuǎn)化

考慮到鋼混疊合梁混凝土面板的整體性，及減少混凝土面板施工分次澆筑會留有施工縫（對后續(xù)橋面防水影響），項目部結(jié)合國內(nèi)其余鋼混疊合梁施工經(jīng)驗，鋼梁橋面澆筑采用整幅一次性澆筑。

橋面混凝土施工完成后，按照設(shè)計要求，混凝土齡期達到28d后，開始體系轉(zhuǎn)化，拆除臨時墩處的臨時支座，完成體系轉(zhuǎn)化。體系轉(zhuǎn)換完成后，預(yù)拱度最大剩余量左幅為9.9cm（左幅為變截面鋼梁），右幅為5.5cm，基本能滿足后期荷載的下擾要求。

8 結(jié)語

大跨徑鋼混疊合梁采用分段架設(shè)的技術(shù)在該項目應(yīng)用取得了成功。按照原設(shè)計圖紙，單片工鋼長度為5m，項目部根據(jù)以往施工經(jīng)驗、受力驗算、施工方案的比選，提出了鋼梁的優(yōu)化設(shè)計，為避免現(xiàn)在焊接位置處于跨中不利位置，提出將節(jié)段梁劃分為10m及15m兩種組合類型。同時，跨度60m鋼混疊合梁，架設(shè)時，分為25m及35m節(jié)段，完全可以采用40m架橋機架梁，從而節(jié)省了鋼梁架設(shè)設(shè)備的額外投入，降低了施工成本，同時也加快了施工進度。

原設(shè)計為鋼梁架設(shè)完成后，橋面混凝土施工前進行體系轉(zhuǎn)換。通過計算分析，分節(jié)段架設(shè)鋼梁后，體系轉(zhuǎn)換與原設(shè)計不一致。施工過程中，采用計算分析的結(jié)果，定為橋面混凝土施工完成后且混凝土強度達到設(shè)計要求后，再進行體系轉(zhuǎn)換。通過后續(xù)監(jiān)控結(jié)果顯示，混凝土強度達到設(shè)計要求后，再進行體系轉(zhuǎn)換，鋼梁整體下擾較大，剩余預(yù)拱度基本能滿足后期荷載的變形。