南通市東方大道高架65m跨鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁施工技術(shù)與質(zhì)量控制

張 燕

（蘇通科技產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃建設(shè)環(huán)保局，江蘇南通 226000）

1 工程概況

南通市東方大道快速化改造工程主線高架橋南起沿江公路，北至通滬大道，全長(zhǎng)約12.8 km，是南通市的重要快速通道。其中跨通啟運(yùn)河處由于跨徑較大，環(huán)境復(fù)雜，為解決上述問(wèn)題，在此布置了主跨65 m的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁。

設(shè)計(jì)方案為減小吊裝重量及斷面改善上、下緣鋼板受力，在各跨跨中設(shè)置了臨時(shí)墩并且采取了支點(diǎn)回落的方法優(yōu)化中支點(diǎn)上緣負(fù)彎矩混凝土受力。但65 m中垮橋位處有平行于高架主線的兩幅老橋，且由于高架主線橋?qū)?5 m，難以一次吊裝到位，對(duì)于鋼梁的安裝架設(shè)造成了較大的困難。以上因素均對(duì)本橋的施工提出了較高的要求。以下將重點(diǎn)介紹鋼梁的分段安裝、組合結(jié)構(gòu)混凝土澆注質(zhì)量控制及中支點(diǎn)調(diào)整的施工方法。

1.1 總體布置

該橋橋?qū)?5m，其中現(xiàn)澆混凝土部分寬24.8m,跨徑布置53 m+65 m+44 m，全長(zhǎng)162 m，梁高3 m，為等高鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，斷面為魚(yú)腹式，采用單箱三室截面。主梁橫斷面由槽形鋼梁與混凝土橋面板通過(guò)連接件結(jié)合而成，見(jiàn)圖1。槽形鋼梁以Q345qD為主、中支點(diǎn)上緣頂板采用了Q370qDZ15鋼材，上翼板板厚25~46 mm、寬800～1 200 mm；腹板板厚20～30 mm；底板板厚16～30 mm，腹板設(shè)有豎向及水平向加勁肋，底板上布置板式縱向加勁肋。每隔4.5 m左右布置一道空腹式橫梁；支點(diǎn)處采用實(shí)腹式橫梁。橋面板寬度為24.8 m，采用C50現(xiàn)澆混凝土，嚴(yán)格控制水灰比并采用纖維混凝土以減少收縮徐變等不利影響。橋面板厚度沿橫橋向300 mm等高并配有橫向預(yù)應(yīng)力束。橋面板與鋼梁之間通過(guò)圓柱頭焊釘連接，焊釘直徑為22mm，中間及外側(cè)頂班橫向分別布置根4根和6根，高度為200 mm。

圖1 橋梁橫斷面（單位：mm）

1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）設(shè)計(jì)車(chē)速：主線高架道路等級(jí)為城市快速路，設(shè)計(jì)車(chē)速80 km/h。

（2）設(shè)計(jì)荷載：公路－Ⅰ級(jí)。

（3）橋梁坡度：主線最大縱坡為4%，匝道最大縱坡為5%。

（4）標(biāo)準(zhǔn)橫坡：2%。

（5）環(huán)境類(lèi)別：上部結(jié)構(gòu)為Ⅰ類(lèi)，下部結(jié)構(gòu)為Ⅱ類(lèi)。

（6）抗震設(shè)計(jì)：抗震設(shè)防烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.1 g。

2 組合箱梁運(yùn)輸及架設(shè)

2.1 鋼梁的運(yùn)輸

鋼箱梁原設(shè)計(jì)縱向共分4個(gè)永久支點(diǎn)梁段，3個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)梁段，6個(gè)跨中梁段。永久支點(diǎn)及臨時(shí)支點(diǎn)梁段最寬3.6 m，長(zhǎng)度25 m，均為箱型構(gòu)造，可根據(jù)運(yùn)輸條件沿長(zhǎng)度方向進(jìn)一步拆分運(yùn)輸梁段。跨中梁段橫橋向?qū)⑦呄淅^續(xù)拆分為左右兩個(gè)槽型箱梁截面，及部分散件，運(yùn)輸寬度最大4.8 m，長(zhǎng)度最大28.9 m，也可沿長(zhǎng)度方向繼續(xù)拆分運(yùn)輸梁段，見(jiàn)圖2。通過(guò)以上拆分化整為零，大大減少了運(yùn)輸難度，外加南通沿江地區(qū)有合適的鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)，運(yùn)輸路途較短，使得鋼梁運(yùn)輸問(wèn)題得以解決。

圖2 鋼梁截?cái)嗖贾脠D（單位：mm）

2.2 臨時(shí)墩的架設(shè)

中跨臨時(shí)墩施工時(shí)，使用50 t履帶吊從岸上逐步向水中搭設(shè)棧橋平臺(tái)，通過(guò)打樁機(jī)在平臺(tái)上打設(shè)4根φ600的PHC樁，在樁頂焊接φ609×10鋼管立柱，并通過(guò)橫向聯(lián)系形成框架組成臨時(shí)墩，墩頂架設(shè)分配梁體系，臨時(shí)墩承載力不小于1 000 t。

邊跨臨時(shí)墩施工時(shí)直接在地面打入PHC樁,其他同中支點(diǎn)臨時(shí)墩。

2.3 鋼梁的架設(shè)

鋼梁架設(shè)時(shí)，先吊裝臨時(shí)支點(diǎn)及永久支點(diǎn)鋼梁，最大吊重約55噸左右。在永久支點(diǎn)橫梁吊裝前，需在地面搭設(shè)支架進(jìn)行支撐，以抵抗槽型縱梁?jiǎn)蝹?cè)吊裝時(shí)可能造成的不平衡力，避免造成傾覆的危險(xiǎn)。而臨時(shí)支點(diǎn)吊裝時(shí)的臨時(shí)墩構(gòu)造也應(yīng)滿足橫向抗傾覆構(gòu)造要求，雖然臨時(shí)墩受橋位處受老橋的限制不能直接拉開(kāi)支點(diǎn)間距，但可設(shè)置支點(diǎn)臨時(shí)抗拉構(gòu)造或壓重等措施，見(jiàn)圖3。

待支點(diǎn)橫梁吊裝完成后,以此鋼橫梁為支點(diǎn)，吊裝槽型鋼縱梁。當(dāng)槽形鋼縱梁與支點(diǎn)橫梁焊接成整體后，鋼梁骨架便已形成，在此基礎(chǔ)上拼接散件，最終完成整個(gè)鋼箱梁的安裝，見(jiàn)圖4。

散件安裝過(guò)程由于現(xiàn)場(chǎng)焊接量較大，應(yīng)采取必要措施控制質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)焊接必須采取措施，對(duì)母材焊接部位進(jìn)行有效的保護(hù)，配置合適的防風(fēng)、防潮設(shè)備和預(yù)熱去潮的設(shè)施，在符合工藝的條件下，方可進(jìn)行焊接。嚴(yán)禁在無(wú)任何防護(hù)措施下，在雨、雪天及母材表面潮濕或大風(fēng)天氣進(jìn)行露天焊接。工地焊接環(huán)境條件：風(fēng)力小于5級(jí)(施焊部位)，溫度不低于5℃，濕度不大于80%。工地現(xiàn)場(chǎng)施焊前，應(yīng)檢查對(duì)接鋼結(jié)構(gòu)節(jié)段接頭焊口狀況。其中包括接頭坡口角度間隙尺寸、焊接高差等是否符合要求。工地焊接時(shí)各類(lèi)構(gòu)件節(jié)段施焊順序應(yīng)對(duì)稱(chēng)于橋軸線，并對(duì)稱(chēng)于構(gòu)件自身的對(duì)稱(chēng)軸，均勻、對(duì)稱(chēng)、同步協(xié)調(diào)的實(shí)施。工地焊接時(shí)對(duì)各類(lèi)加勁連接的補(bǔ)償段，可在大接頭環(huán)縫施焊后，再予以實(shí)施焊接。

3 橋面板混凝土的施工

由于組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋面板混凝土的收縮及徐變對(duì)混凝土受力影響較大,控制混凝土質(zhì)量并減少收縮徐變效應(yīng)就顯得尤為關(guān)鍵。

圖3 臨時(shí)墩（左）及永久墩（右）橫梁吊裝示意圖（單位：mm）

該橋橋面板采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆的施工方式。橋面板縱向分2次澆筑。鋼梁拼裝完成后，首先施工邊支點(diǎn)、邊跨跨中和中跨跨中橋面板，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉部分橫向預(yù)應(yīng)力并拆除混凝土模板，拆除臨時(shí)墩，后澆筑第二次中支點(diǎn)附近20 m混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度且混凝土齡期7～10 d以上，張拉剩余橫向預(yù)應(yīng)力并拆除第二次混凝土模板。混凝土澆筑時(shí)宜選擇一天中溫度較低時(shí)進(jìn)行。

圖4 臨時(shí)墩（左）及永久墩（右）吊裝示意圖

橋面板在鋼梁腹板中間部分可采用支架現(xiàn)澆，支架應(yīng)設(shè)置縱橫梁分配載荷，將荷載傳遞到橫梁上。橋面板懸臂部分可利用反吊方式進(jìn)行施工。面板澆筑用的支架應(yīng)合理選擇，只能支撐在腹板豎向加勁肋處或橫梁處，嚴(yán)禁直接支撐在無(wú)加勁的鋼板上。

混凝土板各個(gè)部分應(yīng)得到均勻、充分的振搗，要確保混凝土的密實(shí)性，也不應(yīng)過(guò)振而產(chǎn)生骨料的離析現(xiàn)象。混凝土的收縮率應(yīng)控制在2×10-4以下，為減少混凝土徐變、收縮，應(yīng)控制水灰比和水泥用量，應(yīng)以盡可能低的水灰比。

在澆筑過(guò)程中應(yīng)注意橫向澆筑順序,保證鋼梁的穩(wěn)定平衡,橋面板混凝土及施工機(jī)械不應(yīng)造成較大的偏載效應(yīng)。

4 支點(diǎn)調(diào)整

本工程在所有混凝土澆注完成后，中墩各回落30 cm，以改善負(fù)彎矩區(qū)混凝土受力。根據(jù)本工程支點(diǎn)回落的特點(diǎn),擬采用低高度液壓千斤頂作為頂升設(shè)備,通過(guò)液壓泵站控制千斤頂產(chǎn)生頂升力進(jìn)行支點(diǎn)高度的調(diào)整。

4.1 準(zhǔn)備工作

本次支點(diǎn)調(diào)整采用多次同步落降法：即直接利用墩柱頂面作為反力基礎(chǔ)，對(duì)于中墩則將千斤頂與臨時(shí)支撐墊塊直接放置于帽梁上，采用千斤頂對(duì)鋼梁進(jìn)行多次同步落降。落降步驟如下：

第一步：設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束后，千斤頂先將鋼梁頂起15 mm；停止后自鎖螺紋裝置；

第二步：抽掉與需要落降高度相對(duì)應(yīng)的臨時(shí)支撐處得鋼墊板；

第三步：打開(kāi)自鎖裝置，千斤頂開(kāi)始收缸，至設(shè)計(jì)回落高度；

第四步：重復(fù)第二、三步驟至千斤頂一個(gè)行程走完，此時(shí)梁體完全作用與臨時(shí)支撐鋼墊板上，同時(shí)抽掉千斤頂下相應(yīng)高度的鋼墊塊；

第五步：依次重復(fù)第一步至第四步，直至完成落降。

4.2 托換體系

擬采用“抽拉落降式支撐”體系作為托換體系，托架體系由墩柱、臨時(shí)支撐墊塊、鋼分配梁等組成。通過(guò)千斤頂每收縮一個(gè)行程，抽掉千斤頂下部支撐墊塊，以此反復(fù)完成下降托換工作。

整個(gè)下降過(guò)程由PLC液壓同步系統(tǒng)控制，保證同步精度控制在1 mm以?xún)?nèi)。

4.3 千斤頂?shù)倪x擇與布置

中墩采用200 t液壓千斤頂，63 MPa，千斤頂行程140 mm，頂身長(zhǎng)360 mm。液壓頂升千斤頂需帶自螺紋裝置，當(dāng)千斤頂頂升到一個(gè)行程后，打開(kāi)自螺紋裝置并旋緊，此時(shí)液壓千斤頂除當(dāng)作液壓頂外還是一個(gè)機(jī)械頂。即使液壓失效，液壓頂仍可按機(jī)械頂使用，保證了更換墊塊時(shí)的絕對(duì)安全。的橋梁整體頂升經(jīng)驗(yàn),不會(huì)對(duì)梁體連接部位造成損害。

每個(gè)中墩各布置16臺(tái)200 t千斤頂，每個(gè)支座各8臺(tái)，均能提供1 600 t的頂力，依據(jù)組合梁回落表中提供的數(shù)據(jù)，Pm376、Pm377的內(nèi)外側(cè)最大的支座反力值為12 617 kN，安全儲(chǔ)備系數(shù)為1.27，符合安全要求。

4.4 落降專(zhuān)用墊塊

由于落降高度較高，千斤頂?shù)男谐逃邢蓿月浣禃r(shí)需由墊塊來(lái)支撐。墊塊分為落降墊塊和臨時(shí)墊塊，落降墊塊就是放置在千斤頂下部的墊塊，臨時(shí)墊塊放置在柱下部，在千斤頂回程時(shí)支撐柱上部的重量。千斤頂每落降一個(gè)高度，在其支座位置抽取一個(gè)臨時(shí)墊塊。

臨時(shí)支撐墊塊與落降墊塊均依據(jù)組合梁回落步驟表中各回落高度加工定制，并留有一定余量。

4.5 限位措施

為避免落降過(guò)程中橋梁產(chǎn)生水平位移，在Pm376、Pm377墩柱兩側(cè)設(shè)置限位裝置。限位裝置采用鋼結(jié)構(gòu)形式（以一根工20 a與上部翼緣焊接，一根工10 a與腹板焊接組成的腳架）。限位鋼結(jié)構(gòu)離柱子間距為5 mm（落梁控制精度為5 mm），在初始安裝完畢時(shí)，限位裝置的下端須超出墩柱的上平面10 cm以上。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是當(dāng)今世界橋梁建設(shè)的重要發(fā)展方向,本工程在施工中根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)化整為零，進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境下鋼梁的吊裝，并采用措施控制現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量和進(jìn)行中墩支點(diǎn)高度調(diào)整，解決了組合結(jié)構(gòu)施工中遇到的困難，為今后類(lèi)似工程提供了經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐。

[1]劉玉擎.組合結(jié)構(gòu)橋梁[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1993.