邵伯賢 莊曉波

（江蘇省鎮(zhèn)江市路橋工程總公司 鎮(zhèn)江 212017）

近年來，隨著全國交通基礎(chǔ)建設(shè)的推進(jìn)，提高橋梁工程質(zhì)量、外觀、使用壽命等方面問題越來越被重視，橋梁類型結(jié)構(gòu)呈多元化發(fā)展趨勢。預(yù)應(yīng)力混凝土鋼桁腹結(jié)構(gòu)橋梁采用“鋼桁腹結(jié)構(gòu)＋體內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的體系”，即將鋼桁腹桿件端部節(jié)點直接嵌固于梁體底板、頂板混凝土中，形成由混凝土底、頂板，鋼桁腹桿件，體內(nèi)和體外預(yù)應(yīng)力鋼束共同工作的結(jié)構(gòu)體系，這種新型結(jié)構(gòu)橋梁，正處于科研驗證階段。筆者結(jié)合工程實踐，從施工的角度對預(yù)應(yīng)力混凝土鋼桁腹結(jié)構(gòu)橋梁施工工序、基本要求、工藝要點進(jìn)行闡述和分析，并提出一些改善思路。

1 橋型優(yōu)點及發(fā)展前景

（1）鋼桁腹結(jié)構(gòu)＋體內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的體系與常規(guī)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁相比，以鋼桁腹結(jié)構(gòu)代替混凝土結(jié)構(gòu)腹板，避免了混凝土在荷載的長期作用下產(chǎn)生徐變而引發(fā)的質(zhì)量隱患，減輕了橋梁自重，提高了橋梁使用壽命和工程質(zhì)量。

（2）采用體外預(yù)應(yīng)力體系，增強了連續(xù)狀態(tài)下橋梁抵抗二期恒載和活載，避免橋梁單一體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系因壓漿不飽滿產(chǎn)生鋼絞線銹蝕損傷而造成的質(zhì)量隱患，且體外預(yù)應(yīng)力便于后期鋼絞線檢測與更換。

（3）以鋼桁腹結(jié)構(gòu)代替橋梁混凝土腹板，減少風(fēng)力作用和提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，它是大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)理想的腹板截面形式。

（4）以鋼桁腹結(jié)構(gòu)代替橋梁混凝土腹板，可節(jié)省大量施工模板及人力物力，縮短施工工期20%左右，降低工程造價，適合推廣應(yīng)用于大跨徑橋梁（尤其懸澆、現(xiàn)澆型橋梁）。

（5）橋梁外型美觀，質(zhì)量高，使用壽命長，綜合造價低，適合推廣應(yīng)用于城市景觀橋梁。

2 應(yīng)用實例簡介

南京繞越公路東北段江山車行天橋橋梁中心樁號LK0＋339.633，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式獨柱墩，墩柱直徑1.5 m。橋墩基礎(chǔ)為直徑1.5 m的鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計。橋臺采用樁柱式，墩柱及樁基直徑為1.5 m，上部結(jié)構(gòu)采用兩跨等截面鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。橋型布置為2～35 m，起點樁號LK0＋300.633，終點樁號LK0＋378.633，橋梁全長78 m，其上部結(jié)構(gòu)類型目前屬于國內(nèi)首創(chuàng)。

3 鋼桁腹施工工藝

在橋梁基樁及下部構(gòu)造施工完畢后，對橋位進(jìn)行地基處理，搭設(shè)滿堂支架。同時采用砂袋法進(jìn)行加載預(yù)壓，支架預(yù)壓地基沉降穩(wěn)定后，吊離砂袋，重新按設(shè)計標(biāo)高調(diào)整底模，然后按程序施工。

（1）鋼桁腹原材料制作、加工、運輸。鋼桁腹原材料制作應(yīng)在橋梁上部結(jié)構(gòu)施工前完成，本橋鋼桁腹鋼管采用Q390級鍍鋅無縫鋼管，其制作、運輸要求如下：

①桁腹鋼管規(guī)格為直徑351 mm×壁厚16 mm，桁腹水平傾角為67°左右（各根桁腹角度及長度均不同），由鋼結(jié)構(gòu)工廠制作。

②鋼桁腹鋼管加工應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》［1］及本設(shè)計的要求進(jìn)行。

③鋼桁腹鋼管加工時重點、難點是鋼管長度、角度、預(yù)留孔、同軸度質(zhì)量保證等，為此加工廠在鋼管切割前預(yù)先制作了胎架，在胎架上進(jìn)行細(xì)致的放樣，對每根鋼管、每塊鋼板、每個孔位都進(jìn)行細(xì)致核對，然后進(jìn)行切割，確保所有的孔位同軸同心。根據(jù)設(shè)計文件的要求，所有的預(yù)留孔都采用水鉆切割法，確保孔洞周壁光滑，無損傷。

④鋼桁腹與頂?shù)装暹B接節(jié)點構(gòu)造。中節(jié)點處桁腹鋼管在端部均進(jìn)行切割，2桁腹鋼管節(jié)點縱向采用螺栓連接，先在切口處焊接2 c m厚鋼板，鋼板上預(yù)先設(shè)置螺栓孔，然后采用M24螺栓進(jìn)行連接；2桁腹鋼管節(jié)點橫向采用2塊2 c m厚鋼板及螺栓連接。鋼板上均設(shè)置直徑60 mm的圓孔，并貫通橫橋向鋼筋。端節(jié)點處2桁腹鋼管節(jié)點橫向用2塊2 c m厚鋼板及螺栓連接，鋼板上均設(shè)置直徑60 mm的圓孔，并貫通橫橋向鋼筋。

⑤各根鋼桁腹鋼管均在工廠加工完成（包括與頂?shù)装暹B接節(jié)點處桁腹鋼管的切割及預(yù)留穿孔鋼筋位置、預(yù)留螺栓孔位）。每根桁腹鋼管與頂?shù)装暹B接節(jié)點處的螺栓連接均現(xiàn)場完成。

⑥桁腹鋼管在制作運輸過程中應(yīng)注意保護(hù)。在鋼板表面涂裝未完全干透時不得進(jìn)行搬運，在運輸過程中應(yīng)對防腐涂裝采取保護(hù)措施。鋼管運輸、儲存時不可受壓，同時在運輸及堆放過程中必須對鋼管進(jìn)行裹覆，確保鋼管管體完整，防止發(fā)生變形。鋼結(jié)構(gòu)部件除成橋階段達(dá)到有效防腐效果外，施工過程中也需采取適當(dāng)措施防止銹蝕。同時在存放過程中采取覆蓋等有效措施防止生銹。

（2）鋼桁腹桁架組裝、安裝。預(yù)應(yīng)力混凝土鋼桁腹結(jié)構(gòu)橋梁工藝重點在于以鋼桁腹結(jié)構(gòu)代替混凝土結(jié)構(gòu)混凝土腹板，具體安裝工藝如下。

①安裝準(zhǔn)備。安裝前應(yīng)準(zhǔn)備好臨時支架、支撐、吊裝設(shè)備等，按照施工圖紙核對進(jìn)場構(gòu)件、零件的尺寸及質(zhì)量證明文件。同時做好鋼桁腹螺栓連接摩擦面處理、安裝放樣工作。

②鋼桁腹鋼管需現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)拼裝，將所有鋼管按照編號預(yù)先拼裝一次，通過調(diào)整螺栓達(dá)到桁腹鋼管的設(shè)計長度及角度要求。施工時注意將頂?shù)装遑灤╀摻畲┤腩A(yù)留孔。腹板兩側(cè)及翼緣板底部設(shè)置支撐，保證鋼桁腹鋼管的位置準(zhǔn)確。

③在底模上標(biāo)出鋼管及節(jié)點部位的縱橫向控制軸線，開始吊裝鋼管進(jìn)行現(xiàn)場拼裝，鋼管現(xiàn)場3節(jié)1組在橋下拼裝好，采用吊車進(jìn)行組裝，從橋臺一側(cè)開始向另一側(cè)推進(jìn)，施工現(xiàn)場采用可調(diào)節(jié)螺旋鋼管對拼裝好的鋼管桁架進(jìn)行內(nèi)外臨時支撐和微量調(diào)節(jié)，同時采用鉛垂吊線方式控制其豎直度，鋼管拼、組裝過程中確保節(jié)點鋼板的孔位與鋼管孔位的對位準(zhǔn)確以及連接錨栓和貫穿鋼筋的擰緊和穿插。

④待鋼桁腹鋼管桁架拼裝完畢后，在底模上開始綁扎底板、轉(zhuǎn)向塊、橫梁鋼筋及安裝體內(nèi)索波紋管，準(zhǔn)備進(jìn)行第一次底板混凝土澆筑。

⑤在底板澆筑前重點檢查預(yù)埋轉(zhuǎn)向器、減震器預(yù)埋鋼板、防落梁及體外索預(yù)留孔位置，確保準(zhǔn)確無誤。

（3）底板、橫梁混凝土澆筑。箱梁底板澆筑時橫向要兩側(cè)對稱進(jìn)行澆筑?？v向從梁跨中向墩頂方向?qū)ΨQ澆筑，以防止?jié)仓^程中墩頂位置出現(xiàn)裂縫，全部澆筑在混凝土初凝前完成。

①底板布料順序。底板→承托→連接部。

②混凝土振搗采用插入式振搗器振搗的形式?；炷凉嘧⑦^程中要隨時測量底板標(biāo)高，并及時進(jìn)行調(diào)整?；炷翝仓^程中，設(shè)專人檢查支撐、模板、鋼管和預(yù)埋件的穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，應(yīng)及時進(jìn)行處理，并作好混凝土澆注記錄。整個澆筑過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，此時拼裝完畢的鋼管桁架已經(jīng)預(yù)埋固定于底板混凝土。

③鋼管壓桿混凝土澆筑。在底板混凝土澆筑完成形成強度后，對所有鋼管壓桿件內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑采用小方量漏斗式料斗放料，用振搗棒人工振搗。為了將壓桿和拉桿區(qū)分，事先在鋼管安裝完畢后，對所有鋼管進(jìn)行編號，以便區(qū)分。

（4）頂板混凝土澆筑

①在底板混凝土澆筑完成且具有一定強度后，在底板混凝土上設(shè)置臨時鋼管模架，鋪設(shè)頂板模板（因鋼管自身為圓形，防止頂板混凝土漏漿，在鋼管部位模板周圍注玻璃膠），綁扎頂板鋼筋，進(jìn)行第二次頂板混凝土澆筑。整個箱身混凝土分底板、頂板2次澆筑完成。

②箱梁頂面應(yīng)進(jìn)行拉毛處理，去除浮漿和油污，以提高與混凝土調(diào)平層的結(jié)合。為防止附著在鋼板上的水滴（結(jié)露）等流入或滲入鋼桁腹板混凝土底板的接合部位，在底部鋼混交接處的混凝土表面均設(shè)置2%排水橫坡。

（5）預(yù)應(yīng)力施工。本橋預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)體外相結(jié)合體系，增強了連續(xù)狀態(tài)下橋梁抵抗二期恒載和活載。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束采用符合GB／T5224－2003標(biāo)準(zhǔn)的高強度、低松弛鋼絞線fpk＝1 860 MPa，Es＝195 GPa。其中頂板束和底板束均采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束15Φs15.20，錨下控制張拉力控制應(yīng)力1 395 MPa。縱向體外預(yù)應(yīng)力鋼束采用TSK15-19環(huán)氧涂層鋼絞線成品索，符合國家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧涂層七絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線》［2］的規(guī)定，外包HDPE護(hù)套，張拉控制應(yīng)力1 116 MPa，彈性模量索體Ep＝195 GMPa。錨具采用可調(diào)換式體外束專用夾片式錨具。體外束在全橋現(xiàn)澆養(yǎng)生后張拉，待二期恒載施工后再次調(diào)整張拉，以使梁的受力達(dá)到最佳狀態(tài)。同時，為使索體自由段的振動頻率不與整體振動頻率接近，在適當(dāng)距離安裝減震裝置，以避免索體產(chǎn)生不利振動。

4 施工基本要求及要點分析

4.1 基本要求

（1）鋼桁腹結(jié)構(gòu)鋼管原材料切割加工尺寸精確、施工現(xiàn)場鋼管拼裝及鋼管、鋼板節(jié)點部位的定位準(zhǔn)確。

（2）轉(zhuǎn)向器、減振器、放落梁等設(shè)備位置準(zhǔn)確，安裝到位。

（3）體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力張拉采用張拉力和伸長量進(jìn)行雙控。

（4）混凝土表面平整，重點控制底板上緣、頂板下緣線條直順，曲線圓滑美觀。

4.2 施工要點

（1）鋼桁腹結(jié)構(gòu)鋼管原材料切割加工（鋼管長度、角度、預(yù)留孔，同軸度）尺寸要精確，采用水鉆切割法，原材料及加工廠家選擇必須滿足技術(shù)文件要求并具備相關(guān)資質(zhì)。

（2）鋼桁腹鋼管在制作運輸過程中應(yīng)注意保護(hù)。在鋼板表面涂裝未完全干透時不得進(jìn)行搬運，在運輸過程中應(yīng)對防腐涂裝采取保護(hù)措施。鋼管運輸、儲存時不可受壓，同時在運輸過程及堆放過程中必須對鋼管進(jìn)行裹覆，確保鋼管管體完整，防止發(fā)生變形。

（3）鋼桁腹鋼管需現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)拼裝，在施工現(xiàn)場將所有鋼管按照編號預(yù)先拼裝一次，通過調(diào)整螺栓達(dá)到桁腹鋼管的設(shè)計長度及角度要求，防止正式拼裝時混淆。

（4）鋼桁腹鋼管拼裝及鋼管、鋼板節(jié)點部位的縱橫向定位、豎直度質(zhì)量控制必須采用內(nèi)外臨時支撐及可微量調(diào)節(jié)設(shè)備。

（5）鋼桁腹鋼管節(jié)點部位連接高強錨栓和貫穿鋼筋的擰緊和穿插要準(zhǔn)確。

（6）底板澆筑前重點檢查轉(zhuǎn)向器、減震器預(yù)埋設(shè)備及體外索、防落梁預(yù)留孔位置的準(zhǔn)確性。

（7）澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)，并對鋼管節(jié)點部位、轉(zhuǎn)向塊部位、錨下及波紋管下方等位置的混凝土質(zhì)量進(jìn)行重點控制。

（8）預(yù)應(yīng)力施工時對鋼絞線錨具等原材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗（尤其體外索更為重要），對施加預(yù)應(yīng)力所用的機具設(shè)備及儀表進(jìn)行校驗，張拉時采用張拉力和伸長量進(jìn)行雙控。

（9）箱梁底板、頂板橫向、縱向貫穿鋼筋與鋼管，節(jié)點部位鋼板、預(yù)應(yīng)力波紋管在位置上存在部分沖突，建議后續(xù)設(shè)計時應(yīng)優(yōu)化圖紙。

5 結(jié)語

江山車行天橋采用“鋼桁腹結(jié)構(gòu)＋體內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的工作體系”在橋梁建設(shè)中為國內(nèi)首創(chuàng)，它的設(shè)計理念具有剛度好、強度大、減輕橋梁自重、節(jié)省工期造價、橋型美觀、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點。本文闡述和分析了預(yù)應(yīng)力混凝土鋼桁腹結(jié)構(gòu)橋梁施工中的施工工序、基本要求和工藝要點，從而驗證其設(shè)計理念，對該種特殊結(jié)構(gòu)橋梁推廣應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。

［1］ GB50205－2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2001.

［2］ GB／T21073－2007環(huán)氧涂層七絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.