鋼混組合橋梁施工、檢測與養護技術

蘇立超

（1.邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術創新中心，河北 邢臺054001）

1 引言

隨著我國經濟實力的不斷增強和科學技術的跨越發展，鋼結構橋梁和鋼混組合橋梁因其優越的使用性能、施工性能和全壽命周期的綜合效益，被越來越多地應用于大跨徑、特大跨徑甚至是常規跨徑橋梁工程中。在常規跨徑鋼混組合橋梁中已經形成了鋼板組合梁、鋼箱組合梁、裝配式鋼箱組合梁、波形鋼腹板組合梁、鋼桁腹組合梁等多種結構形式[1]。但是，鋼混組合橋梁在理論研究、設計、制造、施工和檢測技術方面雖然有所進步，還遠遠不能滿足高質量發展的需要，特別是設計理論、施工水平和檢測方法都亟待提高。

2 鋼混組合橋梁施工關鍵技術

2.1 技術準備

從事公路橋梁鋼結構設計和施工的專業技術人員，必須熟悉相關技術規范。目前，我國現行的鋼結構橋梁規范主要有：JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術規范》、JTG D64—2015《公路鋼結構橋梁設計規范》、JTG D64-01—2015《公路鋼混組合橋梁設計與施工規范》、GB/T 28699—2012《鋼結構防護涂裝通用技術條件》、JT/T 722—2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》等，這些規范涉及計算、制造、涂裝、施工等環節，是提高鋼結構設計壽命與使用壽命的重要依據，橋梁工作者要逐條學習、認真解讀，深刻掌握，同時要緊密結合工程實踐完善設計圖紙和施工方案。

在鋼結構橋梁施工前，務必對鋼梁的設計圖進行詳細的拆圖，將主梁拆解成各個構件，復核其質量、尺寸、數量等。橋梁位于平曲線、豎曲線或緩和曲線等復雜線位時，要進行精細化分析，確保每個桿件數據的準確性。對于大跨徑波形鋼腹板組合橋梁、鋼混組合斜拉橋等，要繪制詳細的施工圖和下料圖，必要時采用BIM技術解決管道碰撞和可視化施工技術交底等。如過涉及大型鋼梁吊裝，需要按照相關程序進行專項方案的編制、審核、專家論證和審批，技術人員必須嚴格按照現場作業環境、施工圖紙、設計文件、路橋施工計算手冊等進行平面布置、方案撰寫、臨時結構計算等，合理確定人、機、料的供應計劃，確保各工序有效銜接、順利開展。另外，必須高度重視項目施工前的技術策劃工作，將施工進度、成本、質量、安全、環保等做好總體規劃。

2.2 加工質量控制

鋼板組合梁、鋼箱組合梁主要由板單元組成，從構造上由平直鋼腹板、鋼底板、鋼翼緣板等板單元組拼形成工字截面或槽形截面，再通過加勁肋、加強底板、腹板的方式形成組合梁。其主要工序為號料、鋼板預處理、腹板板單元加工、底板板單元加工、翼緣板板單元加工、加勁肋板單元加工、焊接處坡口加工、橫聯連接件加工、上下翼緣抗剪連接件加工、組焊成型、拼接處制孔、拼接板加工、剪力釘焊接等工序。波形鋼腹板組合梁不同于鋼板組合梁和鋼箱組合梁，其是由與混凝土頂底板相連接的抗剪連接件、波形鋼腹板組合而成，省去了鋼板組合梁和鋼箱組合梁上的加勁肋。波形鋼腹板的模壓成型、與頂底板處抗剪連接件的焊接連接是構件成型質量的關鍵，涉及空間曲面焊接。目前，智能化的焊接質量難以達到，而鋼桁腹組合梁質量控制的關鍵是處理好腹桿間的節點連接問題。

鋼梁制造廠應制定詳細、完善的質量管理體系，加強自檢和外委檢測。進行復雜構件批量化制造前，要緊密結合設計圖和實際經驗繪制精細、準確的加工詳圖，確定下料尺寸和主要工藝，并進行試加工經驗總結后方可批量制造。生產過程中，應嚴格控制加工過程中的幾何尺寸，使其滿足相關規范和設計圖的要求，板單元如發生翹曲、變形等超規范的問題，必須進行整平、整形處理。目前，一些施工企業進行焊接前處理時，操作不夠規范，特別是坡口的加工較為隨意，沒有嚴格按照設計圖在的坡口尺寸進行加工，很多制造廠家采用炭弧氣刨方式開坡口，既不能保證坡口的加工精度，又會對鋼板母材局部造成熱影響。因此，建議采用專用破口加工機具，確保加工精度。進行焊接作業時，必須做好焊接工藝評定，確定焊接參數，焊接波形鋼腹板水平翼緣板和開孔鋼板時，應采取防止焊接變形的相關措施，確保焊接質量和預防焊接變形，還要做好焊接缺陷跟蹤記錄和質量檢查記錄，查明缺陷原因，減少缺陷發生。大型鋼梁構件必須進行預拼裝，按照設計要求和實踐經驗，制作拼裝胎架，胎架可采用液壓拼裝式型鋼組合件制造而成，滿足預拱度調整，亦可采用三維激光掃描加虛擬預拼裝技術，在計算機系統內進行梁端模擬拼裝，根據模擬拼裝效果進行梁端及連接部位的調整。

防腐涂裝是影響鋼結構使用壽命的重要工序，因此，要高度重視涂裝的施工過程控制。底漆施作前，務必保證鋼板除銹等級、潔凈度等滿足規范要求，涂裝環境要滿足JT/T 722—2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》相關條款的規定。建議具備條件的項目將底漆、中間漆、面漆在工廠內涂裝完成，但需采取相應的保護措施避免鋼混組合橋梁的鋼筋、混凝土施工產生高溫、焊渣、漿液等破壞涂裝面層，可通過在鋼板上粘貼保護膜等方式進行臨時性防護。

2.3 運輸安全管理

鋼結構橋梁截面尺寸和自重較大，其節段劃分要綜合考慮結構受力特點和運輸路線的可行性和經濟性指標。進行大型鋼梁構件運輸前，要做好路線調查，并嚴格按照國家道路交通運輸主管部門發布的相關規定辦理大件運輸通行證。運輸工字型截面鋼梁時，必須采取斜向支撐，防止在運輸路況較差地段出現傾覆，建議根據鋼梁構件特點截面尺寸將較大構件水平放置，同時采取鋼梁和鋼絲繩等接觸支撐點的成品保護措施，減少硬質點接觸造成鋼梁母材磕碰、涂裝受損、局部變形等。鋼梁運輸重量和數量要綜合考慮汽車運輸能力、道路限載要求等因素，切勿多層堆放，造成運輸隱患和結構變形。

2.4 安裝關鍵技術

鋼混組合橋梁的安裝要和現場的下部結構和支座安裝相匹配，做好現場鋼梁臨時存放的支墊和保護工作，支墊高度不得低于50 cm，并采取防雨措施，防止雨水浸泡鋼梁涂裝造成損壞。

鋼梁和鋼混組合橋梁的安裝精度要求達到毫米級，其出廠前的質量驗收和現場安裝質量直接影響著鋼梁的現場拼接效率和施工質量。因此，出廠前必須組織建設單位、監理單位等對鋼梁尺寸、加工質量等進行全面驗收，合格后方可出廠。在安裝前必須做好加工尺寸和現場實際尺寸的反復校核、安裝中的精細化控制。要成立專門的安裝測量控制小組，對各項數據進行計算，對鋼梁的平面位置、高程、連接部位、間距、支座偏位等進行高精密測量。同時，安裝過程中還應充分考慮運輸便道、運梁車運輸空間和吊重設備支撐位置的地基穩定性，做好運輸現場的降排水工作。要根據橋梁建設環境和地形特點選擇安裝工藝。目前，鋼混組合橋梁的安裝工藝較多，汽車吊單機或雙機抬吊、龍門吊架設、架橋機架設、頂推施工、懸臂吊機等方法較為常見，簡易纜索吊裝、鋼梁運架一體機等也有所發展。在安裝過程中，要重點控制鋼梁的平面坐標、垂直度、支座連接、梁段拼接處的安裝精度和施工質量，施工單位或設備制造廠家可充分利用鋼混組合梁有自重輕、自身可承重、跨越能力強等特點，研究輕量化、智能化安裝設備、以鋼梁為導梁、梁上架梁、梁上掛模現澆混凝土頂底板、或梁上架設預制板等措施，開發適合鋼混組合橋梁的專業化、便捷化輕型裝備和新型工藝，從而提高鋼梁安裝質量和安裝效率，有效降低安裝成本[1]。

3 鋼混組合橋梁檢測關鍵技術

目前，我國在斜拉橋、懸索橋和鋼管拱橋方面的檢測標準和檢測技術較為成熟，而量大面廣的鋼混組合橋梁的檢測缺乏相關規范。鋼結構制造環節中的檢測主要包括原材料理化實驗、力學試驗，高強螺栓扭矩試驗、剪力釘、焊縫無損檢測、涂裝附著力檢測等傳統方法應用廣泛，而超聲相控陣（PAUT）、超聲衍射時差（TOFD）、紅外熱成像、圖像識別等新型檢測技術的也相繼出現[2]。今后，隨著5G、北斗導航、智能機器人等新興技術的發展，可采用智能機器人和北斗定位系統相結合研發智能檢測機器人或無人機檢測機器人，使其附著于鋼梁體或飛行至鋼梁體開展裂縫、銹蝕等缺陷的檢測，配合計算機智能識別系統開展病害分析，同時將檢測結果上傳了云平臺，便于為養護提供依據。

4 鋼混組合橋梁養護關鍵技術

鋼混組合橋梁有別于純鋼結構橋梁和鋼筋混凝土橋梁，其需要重點關注鋼梁、混凝土、結合部、體外預應力4部分的巡檢與養護。

鋼梁巡檢與養護主要包括防腐涂裝、支座位置、箱內積水、高強螺栓和焊縫連接處、主梁及構件變形等；混凝土巡檢與養護主要包括有無漏水、開裂、露筋、碳化、空洞、破損、保護層剝落等問題；鋼混結合部巡檢與養護內容主要包括有無變形開裂、是否存在漏水、特別是腹板與混凝土底板連接部的有無老化、失效等問題；體外預應力大多應用于鋼箱梁、波形鋼腹板組合箱梁中，其巡檢與養護主要看體外預應力外包材料是否破損、減震器是否失效、錨頭處有無銹蝕、松弛等[3]。當巡檢中發現相關病害或缺陷影響使用性能或結構安全，應采取相應的解決措施。

5 結語

鋼結構橋梁和鋼混組合橋梁的推廣和應用是我國綜合國力提升的具體表現，是由勞動密集型向技術密集型的重大轉變，符合我國“創新、協調、綠色、開放、共享”5大新發展理念的要求，更有利助于助力我國橋梁工程高質量發展。橋梁學科今后將傳統的結構學科向材料、結構、機械、計算機等交叉學科融合發展，智能建造、智慧橋梁等技術將極大地提高我國橋梁建設的核心競爭力，從而推動我國從橋梁制造大國向智能制造大國邁進。