高速公路大跨徑匝道橋鋼混疊合梁的施工技術

黃萬大

（烏魯木齊中交城市開發投資有限公司，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

鋼混疊合梁是由鋼材、混凝土混合組成的新結構，能充分發揮兩種材料的力學性能，有利于減少用鋼量，增大結構的剛度、穩定性，目前已成為高速公路大跨徑匝道橋的首要選擇之一。加強對鋼混疊合梁施工技術的研究，對于我國高速公路網的發展具有重要意義。

1 疊合梁的發展應用

鋼混疊合梁是鋼材、混凝土結合應用的一種組合構件，根據鋼梁材料的不同可分為工字鋼疊合梁、箱型疊合梁、桁架形鋼疊合梁等，尤以工字鋼疊合梁和箱型疊合梁應用最廣，這2種鋼混疊合梁如圖1所示。

圖1 鋼混疊合梁結構示意圖

鋼混疊合梁是現澆與裝配式結構的有機組合，其主要優勢可歸納為以下幾點：

（1）在受力性能上，鋼混疊合梁結構整體性、剛度均較好，提高了構件施工階段抗裂性，降低了連續結構支座截面負彎矩。

（2）在造價成本上，鋼筋用量降低，經濟效益顯著。

（3）在制造工藝上，大部分鋼主梁、橋面板實現了工廠統一制作，效率高、質量可控，同時可采用預制混凝土構件，節省模板、支撐[1]。

（4）在施工安裝上，構件運輸、吊裝方便，靈活性、適用性均較好。

綜上，鋼混疊合梁結構于20世紀50年代開始在我國使用，至20世紀80年代已得到廣泛推廣，目前鋼混疊合梁橋已成為各地區高速公路及匝道高架橋的主要橋型之一。

2 高速公路大跨徑匝道橋鋼混疊合梁的施工技術

2.1 匝道橋鋼混疊合梁的適用性

匝道橋是典型曲橋結構，為了有效增強其跨越能力、穩定性，鋼混疊合梁橋、連續鋼箱梁橋逐漸得到了推廣應用，本文從受力特點、耐久性、施工要求等諸多方面對連續鋼箱梁、鋼混疊合梁進行了綜合比較分析（見表1）。從表1可知：鋼混疊合梁施工效率高、質量控制方便、造價低、后期養護工作量小，綜合效益較佳。

2.2 匝道橋鋼混疊合梁的施工順序

根據相關施工經驗總結，匝道橋鋼混疊合梁的施工順序為：

（1）澆注基礎、橋墩，架設臨時墩。

（2）鋼梁制作、拼裝、架設，施工橫向連接，構成連續梁。

表1 連續鋼箱梁與鋼混疊合梁綜合比較分析

（3）根據設計要求，對邊跨正彎矩區的混凝土橋面板進行澆注施工，待此處混凝土強度、彈模達設計要求后，將臨時墩拆除。

（4）繼續對剩余墩頂負彎矩區橋面板混凝土進行澆注施工；待此處混凝土強度、彈模達設計要求后，張拉橋面板預應力。

根據實際工程實踐分析可知，疊合梁自重較大，鋼箱梁應力較大，必須加強結構體系轉換控制；在鋼梁、橋面板內分別合理設置體外、體內預應力束，防止負彎矩區混凝土受拉開裂，保證受力合理性；在疊合梁施工中，做好結構關鍵截面應力監測與數據分析，確保施工處于正常應力范圍內[2]。

3 實例分析

3.1 工程概況

烏魯木齊市克南高架東延二期道路工程，5標段橋梁樁號范圍為DYK4+402.5～DYK5+718.96，總長1 316.5 m，橋梁基礎主要采用鉆孔灌注樁與擴大基礎，其中鉆孔灌注樁共216根，直徑1.2 m，承臺27個；擴大基礎3個；橋墩58個，高架橋Pm174墩為橋臺結構。現澆混凝土梁10聯，疊合梁2聯。

3.2 疊合梁施工方案

本標段在跨鄯烏輸氣管線及跨大學路處，設置2聯疊合梁，跨徑50 m。粱體斷面采用三箱獨立式截面，底板水平設置，頂板設1.5%雙向坡，邊腹板采用斜腹板。疊合梁一般段中心線處梁高2.7 m，梁頂面總寬25 m。箱梁兩側懸臂長2.75 m。

疊合梁頂板為正交異形板，材料為Q345qE鋼，頂板厚20 mm，底板板厚20 mm、30 mm、36 mm，腹板厚度12 mm、16 mm、20 mm，普通橫隔板厚12 mm，支座橫隔板厚20 mm，頂板、底板及腹板加勁均采用一字肋[3]。

本項目鋼混疊合梁委托專業廠家加工制作，在現場搭設支架，在支架上拼裝焊接。

3.3 疊合梁施工技術要點

3.3.1 疊合梁節段劃分

本標段疊合梁布置為50 m，總質量約613.8 t；疊合梁加工時，劃分節段制作安裝。

綜合考慮鋼混疊合梁廠內制造、運輸、現場安裝等因素，并依照設計圖紙的要求，確定以下分段（塊）原則：

標準橋面寬疊合梁考慮橫向每個箱室分1個節段，外翼緣板分1個節段，順橋向分段長度14.836 m左右，最大節段單元質量50 t；主線橋分段考慮橫向同時分段的原則，橫向分段時，主箱體作為基本的分段單元，主箱體之間的頂板及橫向聯結梁均制作成單元件，左、右側懸臂與最外側箱體分開，運至現場后在橋下與主箱體焊接后再起吊安裝，分段位置不設置在橋墩、跨中。本工程疊合梁分塊示意圖如圖2所示。

圖2 疊合梁分塊示意圖

根據疊合梁結構形式，制造時分成面板單元、底板單元、隔板單元（包含箱梁隔板及懸臂隔板）等，疊合梁縱向分段安裝示意圖如圖3所示。

圖3 疊合梁縱向分段安裝示意圖（單位：cm）

3.3.2 疊合梁加工運輸

疊合梁的鋼結構部分采用全焊接鋼梁，鋼梁由頂板、底板、腹板、橫梁、橫隔板及加勁肋組成，鋼梁頂板頂面及橫梁上翼緣板頂面設置焊釘與混凝土橋面板連為整體[4]。疊合梁制造工藝流程如下：施工準備→鋼板趕平及預處理→零件切割下料→機加工→單元件制作→桿件組裝、焊接及修整（頂腹板單元、底板單元、隔板單元、橫梁）→整體拼裝→涂裝→裝車發運。

本工程疊合梁采用15 m以上加長車裝運，裝車時派專人監管，清點上車箱號、打包件號，辦好交接手續；箱體構件按安裝順序分單元成套供貨，運輸時加設臨時支撐，一次運輸到位。

3.3.3 疊合梁拼裝

現場組裝在專用胎架上進行，組裝順序為先箱體后懸挑梁，拼裝后做好整體尺寸、位置測量檢驗，拼接精度、總體尺寸應滿足設計要求。

疊合梁橫向節段對接完成后，采用2臺吊車抬吊到支架上，本工程根據現場條件，選用39 m臂長履帶吊，作業半徑10 m內。

吊裝作業需由專人指揮，吊裝施工前做好各種設備的檢測工作，起吊鋼絲繩與疊合梁頂板夾角不大于60°，不宜長時間高空懸掛；疊合梁節段吊裝時，先吊裝永久墩頂段，后安裝中間段；疊合梁整體吊到臨時支架上后需靜壓3～7 d，每天觀測臨時支架沉降量，沉降穩定后再將疊合梁就位校正，做好接口粗匹配、精匹配與焊接工作[5]。

3.3.4 體系轉換

疊合梁在支墩上完成焊接，焊接成整體后澆筑壓重混凝土，壓重混凝土澆筑時應對稱分層澆筑。澆筑完成后拆除所有臨時支墩，完成該聯疊合梁體系轉換。最后進行1道涂裝工序，疊合梁涂裝材料如表2所示。

表2 疊合梁涂裝材料

3.3.5 疊合梁橋面鋪裝

疊合梁橋面鋪裝：24 cm C50混凝土橋面板+PB2纖維增強聚合物改性瀝青防水涂料+5 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+4 cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA-13），具體鋪裝材料如表3所示。

表3 鋼混疊合梁橋面鋪裝材料

4 結語

鋼混疊合梁具有受力條件好、操作簡單、施工速度快等優點，已越來越多地運用于公路建設項目中。在實際工程建設中，必須加強對鋼混疊合梁的制作質量控制，做好焊接與拼裝工作，做好檢測記錄，切實保證橋梁整體結構可靠、運行安全。