大跨度鋼混疊合梁相關技術分析

孫長杰

（中交一公局集團有限公司，北京100024）

1 引言

相比于原有的鋼筋混凝土與鋼結構梁建筑橋梁來說，新型鋼混疊合梁擁有造價低、施工方便、剛度大與節約鋼材的特點，同時也擁有較好的抗震性能，在西方發達國家已經得到了廣泛的使用，在我國新建橋梁中也有所體現。從新興技術到逐步成熟，鋼混疊合梁技術結構逐步成型，鋼混疊合梁結構最大特點在于其負彎矩區擁有較為特殊性能，能夠在相對小的成本下進行更高能力的承載，因此，十分適合目前我國的橋梁建設。

2 鋼混疊合梁橋的基本概念

鋼混疊合梁是將鋼結構與鋼筋混凝土結構進行結合研發的新型技術結構，其將混凝土板與鋼筋以連接件的形式連成整體，并共同受力。混凝土與鋼板材料之間以摩擦力、咬合力、黏結力等互相作用或是連接件的方式結合成整體，這種整體結構屬于組合構建，在G25 德清至G60 桐鄉高速聯絡線湖州段工程中主要使用2 種結構，即鋼筋混凝土墩與鋼梁結合、鋼筋混凝土梁與鋼梁結合2 種，并以箱型及工字型2 種結構為主要結構。

在此次施工過程中，由于不同部位的工藝需求不同，使用了2 種受力組合的結構方式，即2 次受力組合結構與1 次受力組合結構，主要區別為：在2 次受力結構施工過程中，梁底部不需要進行支撐處理，當混凝土被澆灌到需要強度后，基于已經受力的結構讓2 次澆筑的截面進行更多的負載承受；1 次受力結構施工過程中，梁底部進行相對可靠地支撐體支撐，當混凝土被澆灌到需要強度時，將下方的支撐體進行撤出，由澆灌后的混凝土層進行負載，這種形式與2 次受力組合結構區別在于載荷需要整體結構來承擔。

3 鋼混疊合梁橋的主要特點

鋼混疊合梁橋能更高效率地發揮混凝土材料與鋼材的物理性質，能將2 種材料集合為整體，主要特點有以下幾點：

1）以受力性能的角度來看，鋼疊合梁的物理整體性與結構剛度比以往結構更有優勢，不需要設置受拉區的預應力鋼束，使得施工過程中能夠擁有相對更高的抗裂性。同時，當混凝土的整體組合構件2 次受力使用后，支座截面擁有相對更低的負彎矩，這就可以減少鋼筋的使用。

2）以造價成本的角度來看，鋼混疊合梁技術結構可以降低成本，與完全鋼筋橋梁相比，能夠減少更多的鋼材，同時也可以減少混凝土的使用，一般來說能減少30%~40%，并且可以縮短約1/4 施工工期。

3）以制造工藝的角度來看，鋼混疊合梁的橋面與鋼梁主要由工廠進行統一生產，擁有相對更高的機械化生產形式，能夠更好地控制質量，使得工程效率更高，在鋼混疊合梁使用過程中，預制混凝土結構能夠被混凝土模板所替代使用，因此，可以降低支撐成本與模板成本。

4）以施工的角度來看，鋼混凝土疊合梁結構能夠方便地進行運輸與預制構件的吊裝工作，相比于單一材料構建來說，能夠擁有更高的適用性與靈活性。同時鋼混疊合梁，能夠通過分段的方式進行施工，能夠多段共同施工來增加施工速度，相比于單一材料結構來說，鋼混疊合梁更容易進行焊接。

當然鋼混疊合梁并不是完美的，也擁有一定的缺點，主要有：（1）混凝土與鋼板之間的連接容易斷裂，并且存在較為明顯的滑移特點；（2）混凝土的縱向抗剪翼板能力較弱，如果工程時間較長，很容易出現縱向程度的滑移現象，使得工程量增加；（3）鋼混疊合梁在進行施工過程中，很容易出現受拉程度較高的裂縫。

雖然鋼混疊合梁橋擁有這些缺點，但是優點更為明顯，因此，在我國新型橋梁設計中，應更多地采用鋼混疊合梁的技術。本文以G25 德清至G60 桐鄉高速聯絡線湖州段工程為例，分析大跨度鋼混疊合梁相關技術。

4 案例分析

G25 德清至G60 桐鄉高速聯絡線湖州段工程第LTJ02 標段，起訖樁號為LK12+997～LK24+667 段，路線長度11.674km，主要結構物為：路基（包括第LTJ01 標段范圍內LK3+770～LK4+085 段路線長度為315m 范圍內的路塹土石方開挖及運輸、路基邊坡防護、路基防排水工作）、京杭運河橋、新市西互通、新市高架橋、新市樞紐互通（含練杭高速拓寬及練市服務區改擴建土建工程）等。本項目共計鋼混疊合梁3 處，分別為新市樞紐B 匝道1 號橋19~21 號墩、D 匝道2 號橋14~16 號墩、G 匝道1 號橋12~13 墩，共計659.7t，具體如下：

新市樞紐B 匝道1 號橋19-21 號墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋寬10m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現澆橋面板，行車道內、外側設0.5m 寬防撞護欄；其中20#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，采用樁柱式墩，墩梁固結，設計有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎, 2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.227m。

新市樞紐D 匝道2 號橋14~16 號墩采用2×35m 疊合梁，上跨申嘉湖杭高速，橋寬10m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現澆橋面板，行車道內、外側設0.5m寬防撞護欄；其中15#橋墩位于申嘉湖杭高速中央分隔帶，設計有2 根Φ1.5m 的鉆孔樁基礎，2 根Φ1.4m 墩柱，凈空6.185m。

新市樞紐G 匝道1 號橋12~13 號墩采用1×40m 疊合梁，上跨新市樞紐Y 匝道路基（已填筑完成），橋寬8.5m，單跨共計鋼箱梁2 片，中間采用橫梁進行連接；上部為C50 現澆橋面板，行車道內、外側設0.5m 寬防撞護欄；下部結構為樁柱式，設計有2 根Φ1.3m 的鉆孔樁基礎,2 根Φ1.3m 墩柱，凈空5.749m。

5 鋼混疊合梁技術工藝技術分析

本項目疊合梁除鋼箱梁間橫梁外其余構件均在工廠加工，加工完成后的鋼箱梁采用雙臺汽車吊進行現場整體吊裝；待鋼箱梁吊裝及橫梁焊接完成后，進行橋面板現澆施工。

鋼混疊合梁施工工藝流程：現場勘查—測量—臨時支撐安裝—臨時支撐報檢—吊裝準備—鋼箱梁運輸—鋼箱梁安裝—橋面及防護兜底一體化支架搭設—橋面及防護兜底一體化支架拆除[1]。

在本項目中，進行鋼箱梁的使用，其安裝與定位主要由以下方式進行：當鋼箱梁運輸至指定位置后，汽車吊即可起吊鋼箱梁，其主要吊梁工藝為：

1）安裝鋼箱梁吊裝采用專用吊耳、卸扣及起吊繩索，汽車吊下放吊鉤至鋼箱梁吊耳頂面，人工將鋼絲繩吊掛在卸扣及吊鉤上，使梁段能平衡起吊。

2）滿足要求后將鋼箱梁吊起離開運梁車約30cm 高，穩載一段時間，在此過程對吊裝的安全性進行全面的檢查，發現問題及時整改，若不滿足后續吊裝工序施工時將鋼箱梁放回到運梁車上。

3）汽車吊起吊鋼箱梁一定高度后，運梁車及時撤離，保證安全。鋼箱梁節段繼續提升至要求高度。然后根據汽車吊站位，通過調整大臂俯仰角度、收放汽車吊纜繩將鋼箱梁移到墩頂上方，同時利用鋼箱梁底限位板輔助以調節平面位置，滿足要求后將梁段緩慢地下放，并通過臨時支座（臨時支座采用[16#槽鋼扣接成口子型，材質Q235，每個梁段設4 個擱置點）及支墊不同厚度的鋼板完成梁段吊裝與定位。

4）鋼箱梁梁段安裝定位完成后，立即進行墩梁固結施工。跨高速區域鋼箱梁吊裝時，由于后一節段以已完成焊接定位的前一節段為支撐，故后一節段吊裝完成后，立即將前后節段的頂板全部焊接、腹板及底板焊接一半（底板增設3 道1m 長碼板）。

5）待墩梁固結及前后節段的焊接完成后，進行位置和安全性的檢查，滿足要求后汽車吊松鉤，撤離施工區域；最后進行鋼箱梁底板及腹板、鋼箱梁間橫梁焊接。