下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋鋼管桁架安裝施工技術(shù)

霍玉衛(wèi) （中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

徐州至明光高速公路新汴河大橋主橋A部分設(shè)計(jì)為下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋，橋長(zhǎng)60.00m，寬14.75m，左右幅分離設(shè)置。主桁采用不帶豎桿的華倫式三角腹桿體系，節(jié)間長(zhǎng)度為4m，主桁高度6.8m，兩片主桁中心距為13.85m。上弦桿采用Φ920mm×30mm的圓形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，下弦桿采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段尺寸為1.8m×1.1m，端斜桿采用Φ660mm×20mm 圓形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，腹桿采用Φ660mm×25mm、Φ660mm×16mm及Φ660mm×12mm三種規(guī)格的焊接鋼管。上弦桿及端斜桿鋼管內(nèi)灌注C50自密實(shí)混凝土。

下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋橋面系結(jié)構(gòu)部分由橋面板、中橫梁及端橫梁組成，并與下弦桿連接共同參與受力，橋面板、中橫梁及端橫梁均采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。端橫梁高度2.4m，中橫梁高度1.1m，橋面板厚度0.3m。下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋立面圖見(jiàn)圖1及效果圖見(jiàn)圖2。

2 施工工藝及流程

2.1 總體施工方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本橋鋼管桁架采用搭設(shè)支架懸掛安裝法。受吊裝重量及陸上公路運(yùn)輸限制，桁架片制作時(shí)分為12個(gè)塊體進(jìn)行加工，12個(gè)塊體加工完運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行涂裝，然后采用汽車吊靜置吊裝就位，吊裝按照先吊裝節(jié)點(diǎn)板，后吊裝上弦桿及端斜桿的順序進(jìn)行。吊裝完后，先調(diào)整好上弦桿標(biāo)高及平面位置，用倒鏈葫蘆拽拉桁架片節(jié)點(diǎn)板向上與上弦桿進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接后用馬板進(jìn)行臨時(shí)固定并用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，從而完成整個(gè)鋼管桁架的安裝施工。

鋼管桁架節(jié)段劃分重量表 表1

圖1 下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋1/2立面圖（單位：mm）

圖2 下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋效果圖

圖3 鋼管桁架節(jié)段劃分圖

圖4 安裝支架立面圖（單位：mm）

圖5 安裝支架側(cè)面圖（單位：mm）

圖6 安裝支架平面圖（單位：mm）

圖7 鋼管桁架節(jié)點(diǎn)板吊裝圖

圖8 鋼管桁架上弦桿及端斜桿吊裝現(xiàn)場(chǎng)圖

圖9 鋼管桁架焊接效果圖

2.2 鋼管桁架節(jié)段劃分

受吊裝重量及陸上公路運(yùn)輸限制，單個(gè)鋼管桁架分12個(gè)塊體進(jìn)行制作。加工時(shí)進(jìn)行整體預(yù)拼，每個(gè)接口均設(shè)臨時(shí)連接作為焊接使用。鋼管桁架節(jié)段劃分重量表見(jiàn)表1，鋼管桁架節(jié)段劃分圖見(jiàn)圖3。

2.3 安裝支架搭設(shè)

由于本橋鋼管桁架采用搭設(shè)支架懸掛安裝法，因此需要搭設(shè)安裝支架作為支撐將鋼管桁架固定。安裝支架結(jié)構(gòu)分以下三部分。

①立柱：臨時(shí)支架立柱采用Φ203mm×6mm螺旋鋼管。每個(gè)臨時(shí)支架由4根立柱組成1.7m×2.5m的架構(gòu)結(jié)構(gòu)，其中2根立柱穿過(guò)橋面板立于混凝土硬化面上，2根立柱直接立于地面上，地面擺放雙榀2.5m長(zhǎng)I28工字鋼作為立柱基礎(chǔ)。

②連接系：縱梁連接系分為縱向和橫向兩部分，均采用[10槽鋼同立柱焊接固定。

③安裝支架用腳手架：在支架的橫撐處設(shè)置上下鋼爬梯，同時(shí)做好外圍防護(hù)欄桿。臨時(shí)支架頂工作平臺(tái)用木板鋪設(shè)工作腳手平臺(tái),并用鐵絲固定好木板和鋼管，同時(shí)做好外圍防護(hù)欄桿。安裝支架立面圖見(jiàn)圖4、側(cè)面圖見(jiàn)圖5及平面圖見(jiàn)圖6。

2.4 鋼管桁架吊裝

2.4.1 鋼管桁架節(jié)點(diǎn)板吊裝

桁架片運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，先將6個(gè)桁架片節(jié)點(diǎn)板依次吊裝就位。吊裝采用汽車吊靜置吊裝，吊裝完成后采用臨時(shí)支架固定。鋼管桁架節(jié)點(diǎn)板吊裝圖見(jiàn)圖7。

圖10 鋼管混凝土灌注現(xiàn)場(chǎng)圖

2.4.2 上弦桿及端斜桿吊裝

鋼管桁架節(jié)點(diǎn)板吊裝完成后，再依次吊裝4個(gè)上弦桿和2個(gè)端斜桿，吊裝前需在安裝支架上測(cè)量上弦桿標(biāo)高和坐標(biāo)，確保定位準(zhǔn)確。吊裝采用汽車吊靜置吊裝，吊裝完成后采用臨時(shí)支架固定。鋼管桁架上弦桿及端斜桿吊裝現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖8。

2.5 鋼管桁架焊接

①鋼管桁架節(jié)段吊裝就位后，在形成整體鋼管桁架后進(jìn)行焊接相關(guān)作業(yè)，主要包括節(jié)段段間環(huán)縫的焊接和附屬件的焊接。

②桁架片焊接前，先復(fù)測(cè)上弦桿的標(biāo)高及坐標(biāo)，確保無(wú)誤后用倒鏈葫蘆拽拉桁架片節(jié)點(diǎn)板向上與上弦桿進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接后用馬板進(jìn)行臨時(shí)焊接固定。

③施焊應(yīng)按相關(guān)工藝文件規(guī)定焊接產(chǎn)品試板，產(chǎn)品試板的厚度、軋向、坡口尺寸應(yīng)與所代表的接頭一致，并與之采用相同的工藝方法及參數(shù)同時(shí)施焊。節(jié)段間環(huán)縫為橫橋向?qū)雍缚p，是主要傳力焊縫，要求100%熔透和100%無(wú)損檢測(cè)。

④焊接施工的環(huán)境溫度宜在5℃以上，相對(duì)濕度不大于80%，風(fēng)力不大于5級(jí)。若在露天或雨天施焊時(shí)，應(yīng)采取有效的防風(fēng)、防雨、防潮措施。定位焊采用CO2氣體保護(hù)焊，定位焊時(shí)執(zhí)行橋上連接焊接工藝相關(guān)規(guī)定。

⑤焊接前用砂輪清除表面的鐵銹，清除范圍為焊縫兩側(cè)各50mm，除銹后24h內(nèi)必須焊接，以防接頭再次生銹或被污染。否則應(yīng)在重新除銹后再施焊。在鋼管內(nèi)采用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，焊工要佩戴防護(hù)面罩，必須配備通風(fēng)防護(hù)安全設(shè)施，以免焊接時(shí)產(chǎn)生的CO2影響焊工安全。鋼管桁架焊接效果圖見(jiàn)圖9。

2.6 鋼管混凝土灌注

2.6.1 鋼管混凝土技術(shù)指標(biāo)

鋼管混凝土應(yīng)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度及規(guī)范要求，凝結(jié)硬化后有良好的密實(shí)性，能自然成型，即在不加振搗的情況下自密性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為保證鋼管對(duì)混凝土“套箍”作用的有效性，混凝土必須具有收縮補(bǔ)償?shù)男阅埽布淳哂形⑴蛎浶裕痪哂械蜌馀荩吡鲃?dòng)性，易于泵送，塌落度在14cm~18cm之間。同時(shí)也要求保證混凝土在大塌落度狀態(tài)下的和易性，防止離析。

2.6.2 鋼管混凝土施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，上弦桿及兩側(cè)端斜桿管內(nèi)均需灌注混凝土。混凝土采用輸送泵頂升灌注，在注漿口安裝截止閥，防止灌注結(jié)束混凝土倒流，非端頭的注漿孔應(yīng)與上弦桿成適當(dāng)?shù)膴A度。鋼管混凝土在灌注之前，先泵入清水，濕潤(rùn)鋼管內(nèi)壁，再泵送水泥砂漿將全部導(dǎo)管潤(rùn)滑；然后開始灌注混凝土，灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不得中斷，待管內(nèi)水泥漿全部排出，并在排氣管內(nèi)持續(xù)排出合格混凝土后，用插入式振搗棒振搗幾次，當(dāng)管內(nèi)混凝土不再下沉和冒氣泡后，即可停止灌注。鋼管混凝土質(zhì)量檢查的方法可采用敲擊法和超聲波檢測(cè)。

管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)將混凝土灌注管外漏部分切除，并將從該處切除下來(lái)的鋼板焊回原位并打磨光滑。所有混凝土灌注管、混凝土排氣管露出部分應(yīng)加設(shè)加勁板，以保證灌注過(guò)程的安全可靠。鋼管混凝土灌注現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖10。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)徐州至明光高速公路XMLJ-07合同段新汴河大橋主橋A部分下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋鋼管桁架安裝施工實(shí)踐，總結(jié)出鋼管混凝土-桁架組合梁橋節(jié)段劃分、桁架吊裝、桁架鋼管焊接及鋼管混凝土灌注等一系列施工的關(guān)鍵技術(shù)和施工過(guò)程中的重難點(diǎn)工序相關(guān)解決方案。在施工過(guò)程中，已經(jīng)熟練掌握了下承式鋼管-混凝土桁架組合梁橋鋼管桁架安裝施工工藝流程，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.公路鋼管混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工指南[M].北京：人民交通出版社,2008.

[3]GB50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2011.

[4]周水興,何兆益,鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社,2011.