61m鋼-混組合梁安裝精度及焊接質量控制

楊波

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

在高速公路施工中，由于鋼-混凝土組合梁可以充分發揮鋼材和混凝土兩者的優勢，鋼-混凝土組合梁橋作為一種新型橋梁結構在我國的城市高架橋建設中得到了廣泛應用。鋼－混凝土組合梁是由鋼梁、連接件和鋼筋混凝土板組成，鋼－混凝土組合梁的上翼緣有截面面積較大的鋼筋混凝土板承受壓力，致使鋼梁上翼緣截面減小，從而節約鋼材，鋼梁下翼緣則承受拉力，這是組合梁的受力特點。在鋼混組合結構施工中，鋼梁的節段具有長度長、截面小、剛度相對較弱、制造時結構易旁彎的特點，因此，橋梁安裝控制是整個施工工程的重難點。

1 工程實例

廣州市從埔高速公路高埔互通主線橋1～61m鋼-混凝土組合梁橋按簡支結構設計。梁高3.1m，上部構造橋梁寬度16.4m，采用3 箱單室，設計為斜交正做橋，平面位于曲線半徑R=1500m 的圓曲線和緩和曲線上，簡支結構體系。鋼-混凝土組合梁結構體系主要由鋼主梁（單幅3 片梁）、鋼橫梁（分為主次橫梁及伸縮縫處加強橫梁）、鋼混組合橋面板三個主要構造單元組成。鋼主梁采用工廠成節段，運輸至現場后組拼為吊裝梁片，主梁安裝就位后，進行鋼橫梁、橋面板鋼底板的安裝，最后綁扎鋼筋、澆筑橋面板混凝土。

鋼梁企業在完成前期的加工處理工序之后，應該根據相應標準以及管理要求按照區域運輸的形式將鋼梁運輸至施工場地，之后交由現場的工人完成安裝等工序。需要注意的是要保證橋型位置的精準度，否則會直接影響最終的質量效果。鋼-混凝土組合梁效果圖如圖1所示。

圖1 鋼-混凝土組合梁效果圖

主要規范標準：

《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）

《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T 3650—2020)

《公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程》(JTG F80/1—2017)

《公路工程施工安全技術規范》(JTG F90—2015)

《鋼結構焊接規范》（GB 50661—2011）

2 現場安裝質量管控細則

首先，鋼梁每一部分的相關參數都要符合標準要求，如長度、強度、型號數據等。此外，在完成現場安裝工作之后，要再次結合標準內容的圖紙完成細節方面的調整與優化，確?？p隙、間隔以及高度等參數與其相一致。

其次，結合方案規劃，確認鋼梁的外部形狀以及細則內容，如各種曲線的拱度是否達到標準等，也可以根據前期加工預安裝所設置的控制點分析是否達標。

再次，調整鋼梁橋上對接接口的焊縫間隙符合焊接工藝要求。

最后，整理出拼接過程中需要確認位置精準度的臨時連接裝置，使得大拼梁段的線形符合設計要求。

鋼-混凝土組合梁拼裝示意圖如圖2所示。

圖2 鋼-混凝土組合梁拼裝示意圖

3 鋼-混凝土組合梁現場接口形式及對結構的影響

根據設計要求及規范要求，鋼-混凝土組合梁節段現場接口頂底腹板不可設置在同一截面上，防止焊接過程中應力集中，影響結構安全。在具體工作中，需要按照以下要求完成環縫焊接：

一方面，需要派遣4 名員工走兩側同時開展底部焊接工作，之后派遣2 名員工完成腹板區域的焊接工作。而頂板區域的焊接工作則需要更多的員工，通常為8 名左右，也是同時開展焊接工作。需要注意的是，全部焊接工作均為同時、對稱開展。另一方面，根據設計圖紙要求，鋼梁頂板與底板錯口400mm，腹板界面于400mm 中間，如圖3所示。

圖3 鋼梁現場接口形式

4 鋼-混凝土組合梁現場安裝精度控制

在測算鋼梁對接中心線等工作的過程中，若是存在超出標準誤差區域的信息，工作人員應該立即運用調節間隙大小的方式進行處理，從而使其恢復到標準誤差范圍內。

在具體工作中，由于加工預拼裝與現場的安裝存在一定的差異性，受力存在明顯的差別，且現場與工廠的梁段面板懸臂大小不同，因此很容易出現銜接問題，存在偏差，允許適時調整。需要注意的是，應該先應用控制網與施工平面網同時測算，計算控制點的坐標信息。要求技術人員在之前安裝完成的鋼支墩上，應用精密全站儀設備完成中心軸線以及相關邊線的確認[1-2]。

其一，需要應用鋼板等材料，在之前施工中澆筑完成的混凝土橋梁上部區域設置控制點，之后應用全站儀設備確認其他固定點的點位。

其二，結合預期方案中對縫口的要求，應用專業的焊接碼板確認好位置，以此保證中心軸不會出現誤差狀況。

其三，為避免在施工的過程中出現位置平移狀況，技術人員還需要在臨時支墩內部安裝鋼板固定位置，確保橫向位置誤差控制在±1～2mm 范圍內。

其四，縱向位置誤差則可以應用25t 的葫蘆加以優化，在確認好位置之后應用碼板確認。

其五，鋼箱梁上下兩個方向會產生一種推力，為了防止出現位置誤差，應該在上端安裝5t 倒鏈，從而固定鋼箱梁。

其六，在施工的過程中，由于鋼梁會受到焊接的影響出現形狀變化，因此還需要測算變形的范圍和嚴重程度，從而掌握具體數據信息，為后續的精準度控制提供幫助。結合之前的數據來看，環縫焊接過程對縱向的變形影響為3～5mm，橫向為1.5mm。

其七，此外，要求技術人員做好中心軸線等信息的登記，確保數據滿足國家標準要求，并全程應用全站儀完成數據追蹤，優化數據信息。

5 焊接變形控制及措施

5.1 調整裝配與焊接順序

鋼-混凝土組合梁采用剪力連接件在結構交界面實行連接處理，需根據不同鋼材結構、規格、型號編制針對性的焊接作業方案，最大限度地減少結構件產生的相對滑移及變形等問題。以鋼工字梁焊接為例，當優先焊接工字型結構部分時，焊縫集中位于結構件的中性軸底部，在焊接后將形成一個向上的彎曲應力，使工字梁明顯上拱變形，此時裝配翼板雖然能夠沿反方向形成一定的彎曲變形，但仍無法抵消原有變形量?；诖?，在現場施工環節應優先完成翼板裝配，使梁體形成較強剛性后，再安排2 名施工人員從兩側對稱施焊，配合分段焊接工藝減小焊后彎曲變形，保證結構件應力分布均勻，有效發揮對結構件焊接變形的控制作用[3]。

5.2 優化焊縫布置形式

5.2.1 對稱焊接

焊接作業人員密切觀察焊縫布置情況，當發現焊縫呈對稱狀分布時，需安排2 名施工人員對稱施焊，并且在焊接過程中按由兩側向中部的順序分段焊接，嚴格控制兩側焊接速度，執行跳焊作業，借此減小焊縫的變形量。

5.2.2 不對稱焊縫

對于不對稱焊縫，要求焊接人員從焊縫分布數量較少的一側開始施焊，使后焊部分產生的變形量與先焊部分抵消，最大限度減少變形總量。

5.2.3 差異化焊接方法

鋼-混凝土組合梁結構中常見長焊縫，沿用傳統直通焊工藝產生的變形量較大。在工程實踐環節，宜選用分段退焊法，預先執行焊縫的分段處理，由焊接人員沿長焊縫反向分段施焊，且該焊接方法不受場地空間、位置的制約，有效抑制焊縫變形問題。

5.3 反變形法

在結構件焊接后可能沿縱向、橫向產生收縮變形及角變形等情況，使焊接尺寸發生明顯變化，對此應在焊接作業前采取反變形措施。例如，在焊接V 形坡口板時，由焊接人員雙手持板材兩邊緣處，輕敲另一塊鋼板，在起焊時沿兩側分別預留3～4mm 間隙，嚴格將變形角控制在3°以內，采用單面焊雙面成型技術完成焊接，保證背面成形效果。

6 結語

綜上所述，在高速公路施工中，應用鋼混凝土組合梁施工技術，對于保證工程質量有重要作用。鋼-混凝土組合梁充分發揮了鋼材和混凝土的力學特性，但在鋼梁安裝過程中穩定性較差，極容易造成變形，影響成橋時的受力狀態。該工程通過以上方面的控制，在施工安裝過程中，有效地保證了鋼梁受力和變形在規范要求的范圍內，為成橋后鋼-混凝土組合梁的結構受力提供保障。結合分析，為后續鋼-混凝土組合梁在高速公路橋梁施工提供寶貴的經驗。