钢-混组合梁桥设计与施工技术研究

王强

一、工程概况

东莞市环莞快速路（成才路至常虎立交段）市政工程，环莞快速路起接南城区的石鼓联络线，终至东部快速路，路线总长约为68km。本立交为核心节点白沙立交枢纽工程，分别由主线和8条匝道组成。其中主线在立交桥的第二层，长度为70171．7m， 由于上跨广深高速，为保证施工期间广深高速的保通需求，采用钢-混组合梁桥。本联桥梁长度为130m，单幅宽度为13．25m，钢-混组合梁的高度为3m。由于该立交桥工程量比较大，施工周期比较紧，经过施工单位和设计单位的研究和分析，决定主线采用横向分箱、纵向分段，临时支墩、双机抬吊、分箱安装的钢-混组合梁施工工艺。

二、钢-混组合梁桥的结构特点

钢-混组合梁桥采用剪力键将钢梁与钢筋混凝土桥面板结合成整体，钢筋混凝土桥面板不仅直接承受车轮荷载起到桥面板的作用，而且作为主梁的上翼板与钢梁形成组合截面，参与主梁共同作用。

1．与钢梁相比，钢-混组合梁具有以下特点：（1）减少了钢材的用量，节约了造价；（2）增大了梁的刚度，有利于整体稳定性；（3）采用钢筋混凝土桥面板，有利于沥青面层的结合，提高桥面铺装的耐久性。

2．与混凝土梁相比，钢-混组合梁具有以下特点：（1）结构自重轻，减少了下部基础的工程量；（2）已安装钢梁可作为模板使用，节省了模板工程量；（3）施工工期短，且对桥下交通的影响小；（4）降低了梁高，有利于桥下净空利用率。

三、钢-混凝土组合梁桥施工工艺

钢-混凝土组合梁施工流程一般为：钢梁预制并焊接剪力连接件→架设钢梁→安装梁(横隔梁)及小纵梁(有时不设小纵梁)→安装预制混凝土板并浇筑接缝混凝土或支搭现浇混凝土桥面板的模板并铺设钢筋→现浇砼→养护→张拉预应力束→拆除临时支架或设施。

1．施工准备

第一，要做好立交桥施工的水电工程。施工过程中，用电和用水要比较方便，并准备相应的发电机和水车，防止施工过程中出现停水停电的问题。第二，合理布置施工现场。要科学布置施工现场的材料、半成品仓库、预制构件等区域，便于施工和组装。最大限度利用现场拟建的建筑物和设施，减少大型临时设施的工程费用。第三，钢-混凝土组合梁所用材料运输到现场以后，要对材料进行抽样检查。

2．钢-混凝土组合梁之钢箱梁结构拼装

按照立交桥的施工要求组装钢箱梁结构，组装前必须按照钢箱梁结构图纸进行拼装，并认真核对材料的编号再进行组装。结构组装前必须清理钢材料表面的锈蚀和污垢，确保材料表面干净整洁。钢箱梁构件组装的误差不能超过钢箱梁结构规定的范围。为了确保分段组装的精度，在组装过程中，必须编写各种钢结构分段装配方法、焊接顺序以及运输方法等，确保拼装质量。分段组装以后，还要进行整体调整和复测，确保分段线性流程。

3．钢-混凝土组合梁之钢箱梁焊接工艺

为了确保焊接质量，在焊接过程中，焊接材料必须使用与钢箱梁匹配的焊丝、手工焊条。所有的焊缝必须按照焊接要求进行试验评估，如果使用自动焊接，则必须在焊缝始末两端安装引弧板和引出板，板子的尺寸大小在80x80mm。埋弧自动焊回收焊剂距离大于1m，埋弧半自动焊回收焊剂的距离大于0．5m，焊接以后必须在焊缝冷却后将熔渣及时清除干净。如果是多层焊接，每一道焊接结束以后，要及时清除所有熔渣，再进行下一道焊接工序。焊接结束后，要及时检查焊缝表面是否有熔渣、未熔融、裂纹以及未填满弧坑等其他焊接缺陷。所有的零部件焊缝必须在焊接前24小时使用超声波技术进行无缝检查。

4．钢-混凝土组合梁之钢箱梁涂装工艺

雨雪、雾天不能在室外进行涂装，如果施工环境湿度大于85%，不能进行高压无气喷漆涂装，大于95%的时候，要停止任何涂装工作。油漆涂层必须保持表面光滑、平整，不能出现皱皮、漏涂现象，面漆涂抹必须保持色彩均匀、光洁；金属涂层不能出现裂纹、鼓泡、掉块等现象。

5．钢-混凝土组合梁结构安装临时支墩和临时支架

为了确保立交桥钢-混凝土组合梁的吊装顺序进行，必须设置临时支墩和临时支架，通过对钢-混凝土组合梁钢箱结构的应力、强度、变形等整体稳定性进行有限元测试，最大的临时支墩的左右竖向荷载为150吨，基础面积为25．5m2，极限承载力位375吨，大于竖向荷载150吨；临时支墩和支架作为临时性支撑结构，在施工过程中还要考虑到地下管道的安全，必须采取一定的保护措施，在各个临时支墩和支架下设置钢筋混凝土基础，保护地下管线。

6．钢-混凝土组合梁之钢箱梁吊装

吊装前，要检查吊装所使用的机器设备是否符合吊装要求，缆风绳是否存在裂缝，吊车是否能够满足吊装要求，地基是否符合吊车负载力等等，吊装线路是否正确，对城市正常交通是否会造成影响等等，需要考虑到各项因素，才能确保吊装顺利进行。吊装前在钢箱梁两端各系一根40米长的缆风绳，并将钢箱梁调整至所需吊装的位置。试吊钢箱梁的构件与地面距离500mm以后停止吊装，检查吊车所在地面的地基承载力，如果地基能够承载整个负重，那么继续试吊。确认吊装安全以后，将钢箱梁吊装到安装位置以上的500mm高度，然后按照预定的位置进行旋转，直到旋转到指定的位置以后，将钢箱梁结构慢慢下落，直到钢箱梁结构梁底距离盖梁200mm的位置停止下落，并调整钢箱梁横向和纵向安装位置，确定位置以后，将钢箱梁结构缓慢下落，吊装到指定位置。将吊钩松开，然后查看钢箱梁的受力情况，如果受力良好，撑杆松开以后，才松开千斤顶，要及时做好相应的记录。

7．混凝土桥面板浇筑

在钢箱梁顶面现浇混凝土桥面板，形成钢-混凝土组合梁结构。桥面板待混凝土达到设计强度95%、且龄期不低于14天后方可张拉预应力钢束。

8．钢-混凝土组合梁施工验收

钢-混凝土组合梁施工完成以后，要对钢-混凝土组合梁的质量进行验收，检查钢-混凝土组合梁是否与施工图纸一致，钢-混凝土组合梁的承载力、风荷载、雪荷载是否达到设计要求。只有钢-混凝土组合梁的质量符合设计和施工要求，才能投入使用。