热轧H型钢砼组合梁施工技术研究

周韦宇

摘 要：随着国家大力推广钢桥在交通建设领域应用，不同截面形式钢梁结构在实际项目当中不断得到了新的尝试。我省首座上部为热轧H型钢组合梁桥-六官营子桥在2019年顺利完工，被省公路局列为典型示范工程。

关键词：钢砼组合梁 热轧型钢工艺 混凝土浇筑

1.前言

2017年兴凌线小赵屯上部改建工程是我省在普通公路中小跨径改建工程中首次使用上部结构为钢板梁的项目。I型钢梁通过工厂化分阶段焊接，现场组合拼装，最大限度的保证了上部结构的实体质量，同时缩短了施工工期，取得了极好的社会经济效益。

相比较于兴凌线小赵屯桥所使用的I型钢梁，2018年朝阳六官营子桥上部改建工程使用的H型钢梁（708×304），在结构上更加趋于合理，工厂化加工更加简便。由于是简支结构，H型钢梁单根长度13m，自重更轻，更有利于现场吊装。同时，H型钢由马钢钢厂直接热轧成型避免钢板梁在拼装焊接出现杆件变型等情况出现，有效减少了结构设计内力。

2.六官营子中桥桥梁概况

六官营子中桥位于朝阳市喀左县境内凌源-兴城线（S225）K45+842 处，建成于 1986 年。桥梁全长为 67.2m，跨径布置为 13.2m+3×13m+13.2m，交角为 90°。该桥上部结构设计为预制钢筋混凝土无翼缘空心板，每孔 7片板。该桥上部结构改建成H型钢组合梁，改建后桥面净宽 12.0m，改建后的六官营子桥荷载等级将达到1.3 倍公路-I 级标准。

3.H型钢砼组合梁结构形式

H型钢砼组合梁组要包括：H型钢、钢筋混凝土翼板、抗剪连接件。H型钢材质为Q345D型，截面尺寸H708×304×15×28mm。六官营子桥钢筋混凝土翼板为现浇C40补偿收缩混凝土桥面板。

抗剪连接件由ML15剪力钉组成。

4.施工工艺

4.1 六官营子桥总体安排

H型钢钢梁安装划分为三个阶段：马钢热轧H型钢生产、本钢金属公司加工及防腐涂装施工、大通公司现场拼装及完成全部土建施工。

4.2 热轧型钢主要工艺及生产流程

工厂化热轧型钢主要特点：一是采用异形坯扎H型钢提高成材率，同时减少开坯道次，加大了生产进度。二是全连续轧制，通过快速更换架机系统保障了轧制连续性。热轧H型钢生产流程：（1）异形连铸坯；（2）步进加热炉加热；（3）高压水除鳞；（4）开坯机扎制；（5）热锯切头尾；（6）万能机粗轧机轧制；（7）锯头尾或定尺步进式冷床冷却；（8）变节距锟式矫直机矫直。

4.3 热轧H型钢工厂化加工

本溪钢铁（集团）建设有限责任公司负责六官营子桥上部H型钢的工厂化加工及钢梁表面防腐涂装的施工。

（1）切割。利用数控火焰切割对H型两端上部翼缘进行切割，切割长度320mm，厚度28mm。火焰切割后的边缘打磨或用机加工法除去明显的火焰切痕迹线。

（2）加劲肋与型钢焊接。加劲肋与型钢焊接采用CO2气体保护焊形成双面角焊缝。CO2气体保护焊直接依靠从喷嘴连续输送气流，在电弧周围形成局部的气体保护层，使电极端部、熔滴、熔池金属处于保护气罩内，使其与空气隔绝，从而保证焊接过程稳定，并获得质量优良的焊缝。加劲肋与型钢采用双面角焊缝，焊枪角度得到了严格控制，如果高度角过底极容易造成上部咬边下部翻边，过高造成焊缝单边。所以施工时将焊枪高度角控制在40°，前后角控制在10°与15°之间，充分保证角焊缝质量。

（3）剪力钉焊接工艺。本项目工厂化加工主要环节是剪力钉焊接。为满足本项目实际需要，本钢建设集团公司购置了最新植钉枪和焊机设备等。同时配备角向磨光机去除钢梁表面非导电杂质等。 ①喷砂除锈处理。H型钢加工工作完成后即进行喷砂除锈处理。根据设计文件要求喷砂除锈达到≥Sa2.5 级。喷砂工艺是采用压缩空气为动力形成高速喷射束，将喷料等高速喷射到需处理工件表面，使工件外表面的外表发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善。②防腐涂装施工。本桥型钢防腐涂裝方案主要技术指标及施工工艺应满足《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（ JT/T 722-2008）的要求。

在完成剪力钉焊接后在工厂内完成涂装工作，车间配备良好的通风照明设施。主要工序环氧富锌底漆涂装、环氧中间漆涂装和面漆涂装。底漆涂装控制好搅拌温度环氧富锌漆基料与固化剂混合温度控制在15°以上，确保了与钢材的粘合度。

4.4 H型钢现场安装施工

六官营子桥上部H型钢钢梁重量为边跨2.78吨，中跨2.74吨，长度13米，重量较轻，非常方便现场吊装施工。现场配备75吨吊车一辆即可完成全桥钢梁吊装工作。

（1）划线：钢梁吊装前在在桥墩上按H型钢位置划上纵、横基准线，同时确定支座中心线位置，吊装时按线就位。

（2）吊装：每吊装完一片型钢梁就要测量位置、出现偏差及时调整，合格后再进行下一片梁吊装。

（3）划线：钢梁吊装前在在桥墩上按箱梁位置划上纵、横基准线，在钢梁上同样划线，吊装时按线就位。

（4）各接口处用临时连接件定位，保证桥梁线形满足设计规范要求。

（5）在拼梁过程中必须随时测量钢梁中线、标高等的偏差值并采取相应措施使之保持在允许误差范围内。

（6）每拼完一个梁段就需要测量、调整一次，合格后再拼装下一个梁段。

（7）梁段吊装到主墩上后，首先进行梁段间的几何尺寸调整，调整合格后方可焊接。

4.5混凝土桥面板施工

（1）支架施工。根据现场地质条件实际情况，利用压路机或钩机对桥下地表土质进行碾压。满堂架地基应比地面高20cm左右，避免水侵，周边设置好排水沟，做好防水。根据现场实际情况，对3孔处部分地基进行换填，换填材料利用原桥拆除砼废渣。

由于六官营子桥跨度较小，本桥采用密布式满堂支架，主要由腕扣钢管支架和木方组成。同时横向利用型钢底板放置横向木方支撑桥面板底模。木方规格为9cm*18cm，布置间距40cm；纵向木方规格为5cm*8cm木方，布置间距30cm。用土工布衬垫在木方根部，避免拆模后型钢表面漆面出现破坏。而竹胶板与钢梁顶板部位交界位置间隙，使用玻璃胶进行填充避免浇筑混凝土时出现漏浆现象。

（2）混凝土浇筑及质量控制措施。在钢砼组合梁结构当中，桥面板裂缝控制及其关键，一旦混凝土桥面板出现开裂后，将导致组合梁刚度不断降低。同时，有害气体、腐蚀性液体等会通过裂缝渗入混凝土内腐蚀钢筋，剪力钉甚至钢梁，严重影响结构耐久性。所以H型钢组合梁桥面板混凝土浇筑实体施工质量尤为重要。本项目主要采取以下施工控制措施：①桥面板采取补偿收缩C40混凝土浇筑，利用拌合站集中拌和，罐车运输，输送泵集中入模的方式确保浇筑的连续性。②混凝土浇筑宜选择一天中温度较低时进行。③桥面板混凝土纵向先浇筑正弯矩区后向两端对称均匀进行。横向先浇筑中间钢腹板内侧部分，后浇筑两侧悬臂部分。要求对称均匀进行，严格控制横向不对称荷载，在浇筑中间部分时，要求以结构中心线为准，两边之差不超过单边的1/2；在浇筑两侧悬臂部分时，两侧之差不超过单侧的 1/2。④当凝土强度达到 100%设计强度且砼龄期7天以上，拆除模板。

5.H型钢砼组合梁施工技术经济优势分析

5.1工期对比

相比兴凌线小赵屯I型钢板梁，H型钢作为钢结构基本形式较更加适用于我省中小跨径桥梁上部改建施工。其主体结构由钢厂热轧直接成型，节省了钢板梁在工厂内杆件焊接拼装的时间。H型钢翼缘顶板厚度一致，现场土建支模施工更加方便快捷。

5.2使用能性优势

首先，热轧H型钢本身具备着有着钢梁结构自重轻，承载能力大，跨越能力强、安装施工快等优势外，相比钢板梁，它的截面外形更加契合力学规律，内部密度平均，受力均衡。其次，由于热轧直接成型无需复杂加工，节省了大量的工厂内焊接工作量，其更加节能环保。第三，热轧型钢更适合集中规模化生产，养护管理单位或施工单位可以进行一部分储备，可以在抢险、抢修施工中直接快速投入使用，将险桥施工对社会交通影响减少到最小。