鋼-混凝土組合梁的施工案例

潤揚(yáng)大橋南接線工程丹徒互通主線橋大跨徑鋼--混凝土組合梁的設(shè)計與施工摘要：鋼—混凝土組合梁具有良好的受力性能和較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣泛?？v向主要受力構(gòu)件為鋼箱梁，采用工廠預(yù)制現(xiàn)場拼接的施工工藝可以縮短工期，簡化工地現(xiàn)場的施工工程量；橫向由預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)成橋面板及懸臂，有利于橋面瀝青混凝土的鋪裝，為較新穎的橋型。文中通過潤揚(yáng)大橋南接線工程丹徒互通主線橋鋼—混凝土組合梁對設(shè)計與施工作一些簡要介紹。關(guān)鍵詞：鋼-混凝土組合梁設(shè)計施工近年來，隨著對組合結(jié)構(gòu)的深入研究，組合梁或組合結(jié)構(gòu)良好的受力性能和較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益以及作為一種環(huán)保型橋梁，將展示其美好的應(yīng)用前景，在跨越地物的施工條件受到嚴(yán)格限制的橋梁中更有其獨(dú)特的生命力。縱向主要受力構(gòu)件為鋼箱梁，采用工廠預(yù)制現(xiàn)場拼接的施工工藝可以縮短工期，簡化工地現(xiàn)場的施工工程量；橫向由預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)成橋面板及懸臂，有利于橋面瀝青混凝土的鋪裝。1設(shè)計概述1．1潤揚(yáng)大橋南接線工程丹徒互通主線橋跨越滬寧高速公路，設(shè)計橋下凈空按八車道高速公路預(yù)留，采用鋼—混凝土組合梁一跨跨越，跨滬寧路一聯(lián)的跨徑布置為左半幅,右半幅，一聯(lián)全長6與滬寧路成°交角。每幅橋采用兩個寬的開口鋼箱，并通過橫向聯(lián)系形成整體，中跨跨中梁高1.5，墩頂梁高2.7，箱梁底按二次拋物線布置，橋面板懸臂長，板內(nèi)設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，混凝土橋面板與鋼箱梁間設(shè)置剪力釘抗剪。施工工藝采用工廠化預(yù)制，現(xiàn)場搭設(shè)臨時墩進(jìn)行拼接組裝，成橋后在3＃8和3＃9墩對上部結(jié)構(gòu)向下施加強(qiáng)迫位移?？傮w布置見圖1。

二中百土Tmrmi—…町.2~刁二中百土Tmrmi—…町.2~刁1I；"ih|1wbyLr-_1^1t-U--i―—i-圖1(1)設(shè)計荷載：汽車-超20級，掛車-120；地震基本烈度：7度，按8度設(shè)防；(3)橋面凈寬：2X(0.5+12.0+1.0)=13.5。1．3主要材料混凝土橋面板采用50號鋼纖維混凝土，墩身采用40號混凝土，承臺采用30號混凝土，樁基采用25號混凝土，橋面調(diào)平層采用40號聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土。普通鋼筋采用I、II級鋼筋，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1499-91)、(GB13013-91)的有關(guān)規(guī)定。預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用按ASTMA416-97標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的低松弛270級鋼絞線，公稱直徑巾J15.24(巾0.6〃)，公稱破斷標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860Mpa，彈性模量為1.95X105Mpa。鋼材主體結(jié)構(gòu)板材及型鋼采用16Mn低合金高強(qiáng)螺栓用20MnTiB鋼制成，直徑22mm和24mm,預(yù)應(yīng)力分別為190KN和225KN，接觸面的磨擦系數(shù)f=0.4。(6)剪力釘剪力釘采用巾22園柱焊釘，其材質(zhì)為ML15鋼，性能須滿足GB10433-89的要求。1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計主線橋上部結(jié)構(gòu)鋼—混凝土組合梁每幅橋由兩個3.0m的鋼箱通過橫系梁和橋面板聯(lián)成整體，橋面板內(nèi)配制預(yù)應(yīng)力鋼束，混凝土橋面板與鋼箱連接處設(shè)置剪力釘抗剪，以便橋面板與鋼箱梁協(xié)調(diào)變形，共同受力。每個鋼箱通過在底板上焊接三塊腹板將單箱分為雙室箱，腹板上間隔80cm進(jìn)行豎向加勁，墩頂部位適當(dāng)加密。底、腹板通過縱向肋加勁，每塊腹板頂焊接70cm寬的翼板，翼板上設(shè)置剪力釘抗剪。全箱室縱向每隔3.5m設(shè)置橫隔板，墩頂部位適當(dāng)加密，橫隔板中設(shè)巾60cm圓孔。以B制作段為例，具體見鋼箱梁B制作段構(gòu)造圖2。鋼。5)高強(qiáng)螺栓1/2制作段第部接囂面H丨丨「'llll.r-.-LULL-/2制作段墩頂橫斷面11'土lbx/31.1x1701j^ci,丨疵1||1XLI11U11ULUJ111E7HH?-J.10-"?IHHSIM—HH:疑IHH圖2C3（3）橋面板為預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土，通過剪力釘與鋼箱梁連成整體，橋面板懸臂長2.5m,懸臂根部厚41cm。橋面板配置縱向預(yù)應(yīng)力束，一類為通長束，兩端張拉；另類為短束,布置于墩頂位置,一端固定另端張拉。見橋面板預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖3。-r「卜圧T田田田田田田田田田田田—~~_L—_-_-,,~——+?廠E畫崛:2-.fii!2L11?*:..ttjrli!2e上出[?HLQ丄怕電二由色tJN刊芻圧亠聲丄i?旦川込卜丄亠兇電卜丄凹已卜亠応懸亠|Ji-L1—-.iTjl_[lIqj_□]LDL1JLIJLIJ[H[Jj_OJ[]J___—卜二宀宀亠h-E-h工亠卜一一IJLL□nnnnnihigedeeheiee四Em「汕丨汕iu『11圖32鋼箱梁制作及運(yùn)輸鋼箱梁采用工廠化制作、現(xiàn)場組裝的施工方法。每榀鋼箱設(shè)計分為六個制作段,分別為A、B、C、ABzC‘六種型號，全橋共24段，單榀最大外形尺寸為2.48mX3.68mX23.98m,最大重量為65噸。制作現(xiàn)場設(shè)置了可供4段同時施工的剛性胎架及其配套設(shè)施，進(jìn)行六批次流水作業(yè)。焊接和裝配采用正立工況，全過程不需要側(cè)、翻身，避免因側(cè)、翻身可能引起的變形。整個鋼箱通過結(jié)點(diǎn)板支撐在胎架上，結(jié)點(diǎn)板頂點(diǎn)包絡(luò)線與底板曲線相吻合。2．1材料的選用和驗收主材：鋼箱材料按設(shè)計要求為16Mn（Q345）板材，為盡量減少對接接頭的數(shù)量，可結(jié)合鋼箱分段尺寸選用特定規(guī)格的材料。材料的化學(xué)成份及機(jī)械性能按國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T1591-94的規(guī)定執(zhí)行，對每批進(jìn)場的材料進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢的主要內(nèi)容有：材料爐號、批號、型號、化學(xué)成份、機(jī)械性能等，按同一爐批、板厚每10個爐(批)號抽檢一組試樣。合理安排場地，進(jìn)行臨時防護(hù)，減少板材的銹蝕。焊接材料：鋼箱梁的焊接采用埋弧自動焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和手弧焊三種焊接方式。埋弧自動焊用于對接焊縫和平角焊，對接焊縫采用陶瓷襯墊單面焊雙面成型的新工藝；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和手弧焊用于全位置焊接。一般選用抗拉強(qiáng)度等級比母材相同或稍高的焊接材料。埋弧自動焊焊劑和焊絲及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲的試樣制取和試驗方法按國家標(biāo)準(zhǔn)GB12470-90及GB/T8110-95執(zhí)行。2．2制作工藝流程(1)放樣放樣時應(yīng)預(yù)留焊接收縮量，先做不同厚度鋼板各類焊縫的工藝試驗，確定收縮量。本次預(yù)留原則是：每道焊縫每米預(yù)留1mm焊接收縮量。翼板的上下緣為曲線，下緣曲線是拋物線與預(yù)拱曲線的疊加，上緣曲線是預(yù)拱曲線。以折線法繪制曲線樣線，折線的節(jié)點(diǎn)間距不應(yīng)大于腹板豎向加勁肋的間距。切割鋼板厚度小于是12mm(含12mm)時，用剪板機(jī)剪切；厚度大于12mm時用自動或半自動切割機(jī)切割；切割腹板上下緣曲線時，將切割機(jī)軌道預(yù)制成相應(yīng)曲線形狀，以確保切割尺寸。(3)矯正和彎曲熱矯溫度應(yīng)控制在600?800°C,矯正后鋼板溫度應(yīng)緩慢冷卻，降至室溫以前不得鐘擊鋼板或用水急冷。主要受力構(gòu)件作彎曲時，環(huán)境溫度不宜低于5C,內(nèi)側(cè)彎曲半徑不小于15倍板厚，冷作彎曲后零件邊緣不得產(chǎn)生裂紋。(4)坡口加工所有坡口的加工均用半自動切割機(jī)切割，坡口尺寸及允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。(5)制孔鋼梁兩端的連接螺栓孔應(yīng)在試拼裝后進(jìn)行；所有螺栓孔均采用帶鉆套的模板配鉆，模板孔距應(yīng)符合設(shè)計要求；鉆孔前應(yīng)對各接頭進(jìn)行編號，按編號逐個檢查接頭處的間隙及偏差，并做好記錄，鉆孔時將間隙及偏差均分在兩個制作段上。(6)組裝鋼箱的裝配：將預(yù)制好的底板置于相應(yīng)區(qū)域的結(jié)點(diǎn)板上，通過適當(dāng)?shù)耐饧恿κ沟装迮c結(jié)點(diǎn)板帖緊，并將結(jié)點(diǎn)板與底板焊牢。在底板上放出腹板的位置，檢查腹板的下緣曲線，必要時對下緣曲線進(jìn)行修正，合格后按樣線裝配到底板上。在底板和腹板上進(jìn)行二次放樣，確定各橫隔板和加勁肋的位置，檢查各零件的尺寸，合格后按樣線進(jìn)行裝配。(7)焊接及焊縫檢驗焊接前對主要焊接工藝進(jìn)行評定，并制定焊接工藝規(guī)程，焊接操作應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行操作。超聲波探傷：按國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》(GB11345-89)的規(guī)定執(zhí)行。射線探傷按國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》(GB3323-87)的規(guī)定執(zhí)行。(8)植釘采用螺栓焊機(jī)(植釘機(jī))進(jìn)行植釘，植釘時每只焊釘?shù)暮附硬课痪靡恢惶沾勺o(hù)環(huán)加以保護(hù)。植釘按《圓柱頭焊釘》(GB10433-89的規(guī)定執(zhí)行。(9)試拼裝鋼箱梁以一榀鋼箱(六個制作段)為單位在試拼裝胎架上進(jìn)行試拼，胎架支點(diǎn)跨度分布與橋梁實際跨度相同，接頭處用臨時墩支撐，與鋼箱梁現(xiàn)場安裝時狀態(tài)相同。2．3防腐涂裝(1)設(shè)計原則本橋位于江蘇省鎮(zhèn)江地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)局的環(huán)境報告，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕應(yīng)為較嚴(yán)重的工業(yè)大氣腐蝕。涂裝方案根據(jù)腐蝕特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，確保為橋梁鋼結(jié)構(gòu)能提供長期的防腐，保證橋梁的使用壽命。本方案按設(shè)計防腐15年進(jìn)行設(shè)計。（2）涂裝方案鋼箱梁外表面?zhèn)渥ⅲ轰\加涂裝采用刷涂方法，如果采用無氣噴涂方法施工損耗系數(shù)是1.4，環(huán)氧云鐵中層漆和丙烯酸聚氨酶面漆采用無氣噴涂方法。鋼箱梁內(nèi)表面（3）涂裝工藝流程鋼箱梁外表面鋼材切割一焊接組裝成部件一噴砂除銹f焊縫預(yù)涂鋅加f刷涂鋅加f噴涂環(huán)氧云鐵中層漆一噴涂第一道丙烯酸聚氨酶面漆裝運(yùn)大橋現(xiàn)場f焊接總裝f電焊縫打磨處理f統(tǒng)噴第二道聚氨酶面漆f檢查質(zhì)量f修補(bǔ)f交驗鋼箱梁內(nèi)表面鋼材切割f焊接組裝成部件f噴砂除銹f焊縫預(yù)涂鋅加f刷涂鋅加f噴涂第一道環(huán)氧面漆f裝運(yùn)大橋現(xiàn)場f焊接總裝電焊縫打磨處理f統(tǒng)噴第二道環(huán)氧面漆f檢查質(zhì)量f修補(bǔ)f交驗2．4驗收鋼箱梁出廠時應(yīng)提交下列資料：（1）產(chǎn)品合格證；（2）鋼材和其它材料質(zhì)量證明書或試驗報告；（3）施工圖、拼裝簡圖和設(shè)計變更文件；（4）產(chǎn)品試樣的試驗報告；（5）焊縫重大修補(bǔ)記錄；（6）工廠試拼裝記錄；（7）構(gòu)件發(fā)運(yùn)和包裝清單等。2．5運(yùn)輸鋼箱梁根據(jù)制作分段及吊裝次序采用60噸平板掛車運(yùn)至工地現(xiàn)場，為確保運(yùn)輸過程中不發(fā)生超過規(guī)范允許的變形，特采取以下措施：（1）合理設(shè)置支點(diǎn)：前支點(diǎn)距前端0.1L，后支點(diǎn)距后端0.2L（L為制作段梁長）同時支點(diǎn)應(yīng)盡量對準(zhǔn)橫隔板位置。（2）在前后支點(diǎn)設(shè)立穩(wěn)固的支撐架，限制鋼箱梁在運(yùn)輸過程中前后左右滑移。3本橋跨越滬寧高速公路，為減少對高速公路交通的影響，結(jié)合鋼箱梁分段情況，決定采取雙導(dǎo)梁安裝方案。3．1鋼箱梁吊裝系統(tǒng)（1）支撐墩及其基礎(chǔ)支撐墩主要用于支撐縱向?qū)Я?，每個支撐墩用4根直徑80cm厚10mm的鋼板卷制的鋼管樁組成，并通過型鋼焊接成整體，以增加穩(wěn)定性。支撐墩基礎(chǔ)分兩種：位于滬寧高速公路上以及兩邊跨的臨時墩，采用鋼筋砼擴(kuò)大基礎(chǔ)；位于滬寧高速公路路基邊坡上的支撐墩采用打入樁基礎(chǔ)。（2）縱向承重導(dǎo)梁縱向承重導(dǎo)梁是主要的受力構(gòu)件，直接擱置在兩側(cè)支撐墩的頂部蓋梁上，蓋梁由安裝在鋼管柱頂部的工字鋼組成，根據(jù)驗算，縱向承重導(dǎo)梁采用不加強(qiáng)的雙排單層裝配式公路鋼橋鋼桁架組拼而成。（3）橫梁橫梁由加強(qiáng)的三排單層貝雷鋼桁架組拼，兩端擱置在縱向?qū)Я荷?，通過兩臺卷揚(yáng)機(jī)牽引橫梁在縱向?qū)Я旱能壍榔杰嚿涎乜v向移動。3．2鋼箱梁的安裝鋼箱梁安裝總體方案采用雙導(dǎo)梁吊裝方案。為減少對滬寧高速公路交通的影響，從橋兩端進(jìn)行鋼箱梁的吊裝，即滬寧路中心線以北的鋼箱梁由37號墩開始向前安裝，鋼箱梁經(jīng)引橋由平板拖車運(yùn)至36號、37號引橋的橋面上，將雙導(dǎo)梁沿伸至36號、37號墩引橋上進(jìn)行吊裝；滬寧路中心線以南的鋼箱梁運(yùn)至39號、40號橋墩右側(cè)，直接用雙導(dǎo)梁起吊安裝就位；滬寧路上面的8片鋼箱梁安裝時對交通產(chǎn)生影響，先安裝滬寧路南幅上面的4片，車輛從北幅借道行駛，再安裝北幅上面的4片，車輛從南幅借道行駛具體安裝見施工流程圖4。按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*laplitftaHSI:KttAEVtirjJ_LLTJ_,t?KiV?W七胃；t|i-l-L_|lJ-l^'7X!?S?wJ^i口41l＞Tilm按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*y^NH^AKLiJ赫N蠅輛*!昇tUCtA^U^JiSBt,2W41#IMS--5inil^4§iH!=.瞇&??上ftlMI匚gfi戈想祁1-1.ICPhJfli.黏忑h?!.脫代觀対呼延曲?趙札H^'＞門*丸按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*和鞭*如輩齊沖陽UJtTjCH*UM.!im.i-Htf剛刪i駅側(cè)彳41按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*q1rT11—￡3.1l125JfJ4g＜；jU按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*（1）臨時墩根據(jù)設(shè)計鋼箱梁共分6段，需設(shè)置6組臨時墩。臨時墩的基礎(chǔ)及其結(jié)構(gòu)形式與鋼箱梁吊裝系統(tǒng)的支撐墩形式相同。（2）吊裝在各臨時墩上放出鋼箱梁的中心線及各制作段接頭位置并準(zhǔn)確設(shè)置臨時支座的高度，注意在38#、39#墩墩頂利用砂筒設(shè)置梁體向下10cm的強(qiáng)迫位移的預(yù)留量。用雙導(dǎo)梁將鋼箱梁起吊后，平板拖車開出施工現(xiàn)場，繼續(xù)起吊鋼箱梁主梁底稍高于臨時墩帽頂時，停止提升，橫移鋼箱梁至橋孔就位于已安裝好的永久支座及臨時支座砂筒上。（3）拼裝鋼箱梁就位后，各制作段采用高強(qiáng)螺栓連接成整體結(jié)構(gòu)。為更好地進(jìn)行各制作段的栓接工作，應(yīng)準(zhǔn)備好5~6只液壓千斤頂對制作段進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)設(shè)計高強(qiáng)螺栓M22的緊固力為19KN,M24的緊固力為22.5KN,每道栓接縫應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗，合格后方可進(jìn)行下道工序的施工。4鋼箱梁橋面板施工混凝土橋面板通過剪力釘與鋼箱梁形成組合結(jié)構(gòu),起著共同受力的作用,施工時必需高度重視。（1）模板制立模板分兩種,一種為預(yù)制混凝土模板,圖4用于鋼箱梁箱室頂部,作為結(jié)構(gòu)的一部分不拆除；另一種采用竹膠板,用于鋼箱梁懸臂部分,作為現(xiàn)澆混凝土模板予以拆除。（2）鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝模板安裝結(jié)束后,綁扎橋面板鋼筋,安裝波紋管、錨墊板及其它預(yù)埋件,鋼絞線按要求穿入管道內(nèi)，并設(shè)置P型固定錨。（3）混凝土澆筑混凝土橋面板設(shè)計為50#鋼纖維混凝土,厚度為41cm,每幅分五次對稱澆筑,采用插入式振動器和平板式振動器相結(jié)合的方式進(jìn)行振搗。（4）張拉、壓漿橋面板混凝土達(dá)到了100%設(shè)計強(qiáng)度后,按施工流程分批拆除施工模板,張拉預(yù)應(yīng)力鋼束,先對稱交錯張拉短束,再對稱張拉長束,張拉時按設(shè)計和規(guī)范要求進(jìn)行,采用引伸量和張拉力雙控。壓漿在張拉結(jié)束后盡快進(jìn)行,壓漿后用橋面板同標(biāo)號的混凝土封錨。5臨時墩拆除程序與方法（1）拆除臨時墩須遵循先支后拆、后支先拆的順序,分幾個循環(huán)卸完,卸落量開始宜小,以后逐漸增大。縱向應(yīng)對稱卸落,橫向應(yīng)同步卸落。（2）本橋中孔跨徑相對較大,邊孔跨徑相對較小,遵循先兩邊孔后中孔對稱拆除的原按給按給kt尚罪腹訶朋胡劉罪*就啊"楓豪IC11川詁niiPKfSi%刃可*：0觸!t斟Tt雖電罪粥*則。由于邊孔只有一個臨時墩，只須橫向同步拆除卸落設(shè)備。中孔有三組臨時墩，由跨中向支座方向?qū)ΨQ循環(huán)卸落。所有臨時墩支點(diǎn)砂筒移去后，對半幅橋38#、39#兩墩墩頂砂筒完成向下10cm的強(qiáng)迫位移，兩墩須同步均勻一致，分4次降落到位，每次降落數(shù)不大于2.5cm。為精確控制每次向下2.5cm的位移量，可以采用8只千斤頂,