大跨度整體現澆鋼混疊合梁橋面板關鍵技術研究

周 丹

（核工業華南建設工程集團公司，廣東廣州 510800）

1 工程概況

武荊高速公路第8合同段起點樁號K58+600，終點樁號K70+600，路線全長12 km。橋梁起點接天門北互通主線橋終點，終點與龍泉高架橋起點相接，左右幅各分為22聯，其中，第21聯跨長荊鐵路和隨岳高速公路，為（56.45+115.3+44.5）m跨度的鋼-混凝土疊合梁（見圖1）。

橋面寬度為17.1 m，三跨全長為216.25 m，橋面板厚度26～36 cm不等，橋面板混凝土共2268 m3。橋梁與長荊鐵路斜交，斜交角度為155.66°。公路跨鐵路影響范圍在56.92 m左右。圖2為疊合梁斷面（單幅）布置圖。

2 施工技術難點分析

（1）該橋跨高速鐵路施工，受天窗點的影響，混凝土無法一次性澆筑完成，選擇合理的混凝土澆筑順序，確保鋼梁疊合時面板與鋼梁之間連接質量，使其使用功能更好地發揮到最佳狀態。

（2）國內鋼-混疊合梁多采用預制板的疊合方式，該橋采用現澆混凝土橋面板，橋面寬度為17.1 m，而鋼梁與混凝土橋面板混凝土的變形不一致，橋面板極易產生裂紋，對橋梁的耐久性將產生嚴重的影響。

（3）由于主跨跨徑達到115.3 m，連續梁中支座處的負彎矩特別顯著，負彎矩區混凝土頂板極易開裂，進而產生鋼筋銹蝕等影響橋梁安全與使用壽命的一系列問題。

（4）橋面板為薄板式結構，厚度在26～36 cm之間，而單組鋼梁頂面的面板厚度僅為26 cm，在每個墩頂處有13束15Φs15.2鋼絞線，張拉順序選擇不合理，橋面板極易產生裂紋。

3 鋼混疊合連續梁橋面疊合關鍵技術

3.1 面板澆筑工藝

澆筑時采用橫向一次到位，由梁端向跨中逐步澆筑到位。橫向澆筑時按照先中間向兩邊的澆注順序。在澆筑時間的選擇上，考慮到鋼梁在白天受日照產生變形，而此時施工疊合梁面，對橋梁的疊合質量難以控制。在綜合多方面因素考慮下，最終確定澆筑時間在每天下午5點鐘之后。此時鋼梁溫度逐步恢復到正常狀態，鋼梁變形較小，而到第二天混凝土梁面已具有一定的強度，對鋼梁的變形也有一定的約束作用，鋼梁受日照影響下的變形對橋面板混凝土產生的影響已非常有限。

具體的澆筑施工：

（1）邊跨澆筑施工：第一次澆筑邊跨混凝土，澆筑時在現場設置兩臺汽車泵，澆筑時兩個邊跨同時澆筑。澆筑時將泵車站在梁下，通過多次移動泵車的方式將該區域內的混凝土澆筑完成。

（2）中跨澆筑方案：跨中混凝土澆筑由于受到鐵路天窗點施工的影響，中跨跨中的混凝土橋面板的澆筑應分3次進行，每次澆筑長度為總長度的1/3即21 m。在澆筑前做好合理的施工組織，配備足夠的人員和設備，保證在一個天窗點內完成預計的工作量。

3.2 頂梁施工

在鋼梁梁端和墩頂配重、橋面板施工完畢后，橋面板強度達到90%時進行頂梁作業。根據施工條件、溫度及養護情況，面板混凝土7 d后即達到51.3 MPa。頂梁時在鋼梁梁端進行，每組鋼梁下設置2個400 t千斤頂，每端共設置6個千斤頂，千斤頂全部進行串聯,成為一個整體。在油泵的輸油管上設置一個分流器，千斤頂放在鋼梁側面，與永久支座在一個軸線上，側面焊接一個頂梁用的“耳朵”，采用Q345qD鋼材制作而成。

圖1 疊合梁縱立面布置圖（單位：cm）

圖2 疊合梁斷面（單幅）布置圖

頂梁用“耳朵”板厚采用20 mm鋼板，底板尺寸為400 mm×500 mm，上部設置2塊加勁板，加勁板高度500 mm，焊接固定時采用二氧化碳氣體保護焊，焊接前將鋼板打設坡口，采用熔透焊工藝。

3.3 疊合梁負彎矩區橋面板預應力施加工藝

為改善連續疊合梁負彎矩區的受力性能、增強橋梁的耐久性，傳統上有兩種處理思路：一種是支座頂升、鋼梁預彎；另一種方法是直接在負彎矩區施加預應力。在疊合橋梁負彎矩區橋面板內施加預應力是改善橋面板受力以及增強橋梁耐久性的重要手段之一。該橋首次在大跨徑疊合梁中混合使用調整支點高度法和預應力法，即在負彎矩區域的鋼梁頂板混凝土中設置預應力鋼絞線。該橋具體為：在每個鋼箱梁的負彎矩段施加了長、中、短束預應力筋各4、4、5束，每束的規格是15Фs15.2，長、中、短束錨固齒板沿橋縱向的間距是8 m，預應力筋詳細布置如圖3～圖5所示。

為防止錨固區應力過于集中，通常需將預應力筋設置成多種長度、分開錨固。如果不同長度的預應力鋼絞線張拉順序不當，有可能引起橋面板混凝土應力超限，出現裂縫，進而引起鋼筋銹蝕等耐久性問題，這將大大影響橋梁使用壽命。

3.4 鋼-混疊合梁支點壓重工藝

在實際施工中鋼梁在懸臂狀態下，大邊跨下撓23.5 cm（理論22 cm），短邊跨側下落5 cm（理論6.2 cm），中跨下撓55 mm，邊跨壓重后鋼梁的梁端要壓至設計位置下方的25 cm處，鋼梁中跨將跟著上撓，上撓量將大小不一，將直接影響到鋼梁跨中標高的控制。為確保鋼梁跨中上撓量一致，課題組經過分析，最終采取了單幅鋼梁的中跨形成整體（即橫梁全部施工完畢），邊跨處于自由狀態（即不進行橫梁焊接施工），在澆筑完配重混凝土后，再將邊跨形成整體。通過后期監控量測的數據發現，采用這種方法很好地解決了鋼梁在澆筑邊跨壓重混凝土時對中跨的變形不統一造成中跨標高超限的問題，而邊跨鋼梁處于自由狀態，梁體應力能夠得到很好的釋放，對結構沒有不利影響，保持了較好的美學效果。

圖3 預應力筋布置立面圖（單位：cm）

圖4 預應力筋平面布置圖（單位：cm）

圖5 預應力筋分批錨固示意圖（單位：cm）

4 結語

該橋全長216.25 m，跨高速鐵路施工，受天窗點的影響，混凝土無法一次性澆筑完成。運用大型通用有限元軟件ANSYS進行數值模擬，確定了先澆注邊跨橋面板，再澆注中跨跨中區段橋面板，最后澆注墩頂橋面板的分段澆筑順序，確保了鋼梁疊合時面板與鋼梁之間的連接質量，能夠使其使用功能得到更好發揮。

[1]JTG TF50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2]JGJ 18—2003，鋼筋焊接及驗收規程[S].

[3]GB 50496—2009，大體積混凝土施工規范[S].