下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥钢管桁架安装施工技术

霍玉卫 （中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概况

徐州至明光高速公路新汴河大桥主桥A部分设计为下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥，桥长60.00m，宽14.75m，左右幅分离设置。主桁采用不带竖杆的华伦式三角腹杆体系，节间长度为4m，主桁高度6.8m，两片主桁中心距为13.85m。上弦杆采用Φ920mm×30mm的圆形钢管混凝土结构，下弦杆采用C50预应力混凝土结构，标准段尺寸为1.8m×1.1m，端斜杆采用Φ660mm×20mm 圆形钢管混凝土结构，腹杆采用Φ660mm×25mm、Φ660mm×16mm及Φ660mm×12mm三种规格的焊接钢管。上弦杆及端斜杆钢管内灌注C50自密实混凝土。

下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥桥面系结构部分由桥面板、中横梁及端横梁组成，并与下弦杆连接共同参与受力，桥面板、中横梁及端横梁均采用C50预应力混凝土结构。端横梁高度2.4m，中横梁高度1.1m，桥面板厚度0.3m。下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥立面图见图1及效果图见图2。

2 施工工艺及流程

2.1 总体施工方案

根据现场实际情况及桥梁结构特点，本桥钢管桁架采用搭设支架悬挂安装法。受吊装重量及陆上公路运输限制，桁架片制作时分为12个块体进行加工，12个块体加工完运至施工现场后进行涂装，然后采用汽车吊静置吊装就位，吊装按照先吊装节点板，后吊装上弦杆及端斜杆的顺序进行。吊装完后，先调整好上弦杆标高及平面位置，用倒链葫芦拽拉桁架片节点板向上与上弦杆进行对接，对接后用马板进行临时固定并用CO2气体保护焊进行焊接，从而完成整个钢管桁架的安装施工。

钢管桁架节段划分重量表 表1

图1 下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥1/2立面图（单位：mm）

图2 下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥效果图

图3 钢管桁架节段划分图

图4 安装支架立面图（单位：mm）

图5 安装支架侧面图（单位：mm）

图6 安装支架平面图（单位：mm）

图7 钢管桁架节点板吊装图

图8 钢管桁架上弦杆及端斜杆吊装现场图

图9 钢管桁架焊接效果图

2.2 钢管桁架节段划分

受吊装重量及陆上公路运输限制，单个钢管桁架分12个块体进行制作。加工时进行整体预拼，每个接口均设临时连接作为焊接使用。钢管桁架节段划分重量表见表1，钢管桁架节段划分图见图3。

2.3 安装支架搭设

由于本桥钢管桁架采用搭设支架悬挂安装法，因此需要搭设安装支架作为支撑将钢管桁架固定。安装支架结构分以下三部分。

①立柱：临时支架立柱采用Φ203mm×6mm螺旋钢管。每个临时支架由4根立柱组成1.7m×2.5m的架构结构，其中2根立柱穿过桥面板立于混凝土硬化面上，2根立柱直接立于地面上，地面摆放双榀2.5m长I28工字钢作为立柱基础。

②连接系：纵梁连接系分为纵向和横向两部分，均采用[10槽钢同立柱焊接固定。

③安装支架用脚手架：在支架的横撑处设置上下钢爬梯，同时做好外围防护栏杆。临时支架顶工作平台用木板铺设工作脚手平台,并用铁丝固定好木板和钢管，同时做好外围防护栏杆。安装支架立面图见图4、侧面图见图5及平面图见图6。

2.4 钢管桁架吊装

2.4.1 钢管桁架节点板吊装

桁架片运输至施工现场后，先将6个桁架片节点板依次吊装就位。吊装采用汽车吊静置吊装，吊装完成后采用临时支架固定。钢管桁架节点板吊装图见图7。

图10 钢管混凝土灌注现场图

2.4.2 上弦杆及端斜杆吊装

钢管桁架节点板吊装完成后，再依次吊装4个上弦杆和2个端斜杆，吊装前需在安装支架上测量上弦杆标高和坐标，确保定位准确。吊装采用汽车吊静置吊装，吊装完成后采用临时支架固定。钢管桁架上弦杆及端斜杆吊装现场图见图8。

2.5 钢管桁架焊接

①钢管桁架节段吊装就位后，在形成整体钢管桁架后进行焊接相关作业，主要包括节段段间环缝的焊接和附属件的焊接。

②桁架片焊接前，先复测上弦杆的标高及坐标，确保无误后用倒链葫芦拽拉桁架片节点板向上与上弦杆进行对接，对接后用马板进行临时焊接固定。

③施焊应按相关工艺文件规定焊接产品试板，产品试板的厚度、轧向、坡口尺寸应与所代表的接头一致，并与之采用相同的工艺方法及参数同时施焊。节段间环缝为横桥向对接焊缝，是主要传力焊缝，要求100%熔透和100%无损检测。

④焊接施工的环境温度宜在5℃以上，相对湿度不大于80%，风力不大于5级。若在露天或雨天施焊时，应采取有效的防风、防雨、防潮措施。定位焊采用CO2气体保护焊，定位焊时执行桥上连接焊接工艺相关规定。

⑤焊接前用砂轮清除表面的铁锈，清除范围为焊缝两侧各50mm，除锈后24h内必须焊接，以防接头再次生锈或被污染。否则应在重新除锈后再施焊。在钢管内采用CO2气体保护焊时，焊工要佩戴防护面罩，必须配备通风防护安全设施，以免焊接时产生的CO2影响焊工安全。钢管桁架焊接效果图见图9。

2.6 钢管混凝土灌注

2.6.1 钢管混凝土技术指标

钢管混凝土应满足设计强度及规范要求，凝结硬化后有良好的密实性，能自然成型，即在不加振捣的情况下自密性达到设计要求。为保证钢管对混凝土“套箍”作用的有效性，混凝土必须具有收缩补偿的性能，也即具有微膨胀性；具有低气泡，高流动性，易于泵送，塌落度在14cm~18cm之间。同时也要求保证混凝土在大塌落度状态下的和易性，防止离析。

2.6.2 钢管混凝土施工

根据设计图纸，上弦杆及两侧端斜杆管内均需灌注混凝土。混凝土采用输送泵顶升灌注，在注浆口安装截止阀，防止灌注结束混凝土倒流，非端头的注浆孔应与上弦杆成适当的夹度。钢管混凝土在灌注之前，先泵入清水，湿润钢管内壁，再泵送水泥砂浆将全部导管润滑；然后开始灌注混凝土，灌注应连续进行不得中断，待管内水泥浆全部排出，并在排气管内持续排出合格混凝土后，用插入式振捣棒振捣几次，当管内混凝土不再下沉和冒气泡后，即可停止灌注。钢管混凝土质量检查的方法可采用敲击法和超声波检测。

管内混凝土达到设计强度后，应将混凝土灌注管外漏部分切除，并将从该处切除下来的钢板焊回原位并打磨光滑。所有混凝土灌注管、混凝土排气管露出部分应加设加劲板，以保证灌注过程的安全可靠。钢管混凝土灌注现场图见图10。

3 结束语

通过徐州至明光高速公路XMLJ-07合同段新汴河大桥主桥A部分下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥钢管桁架安装施工实践，总结出钢管混凝土-桁架组合梁桥节段划分、桁架吊装、桁架钢管焊接及钢管混凝土灌注等一系列施工的关键技术和施工过程中的重难点工序相关解决方案。在施工过程中，已经熟练掌握了下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥钢管桁架安装施工工艺流程，并取得较好的经济效益和社会效益。

[1]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]四川省交通厅公路规划勘察设计研究院.公路钢管混凝土桥梁设计与施工指南[M].北京：人民交通出版社,2008.

[3]GB50205-2001，钢结构施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社,2011.

[4]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社,2011.