徐 亮

(中鐵寶橋集團有限公司,陜西 寶雞 721006)

1 概述

橋梁鋼結(jié)構(gòu)標準化施工的發(fā)展是未來交通建設領(lǐng)域的發(fā)展方向。隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展和制造裝備水平的提高，橋梁的施工方法、施工質(zhì)量和施工周期等得到明顯提升。新的施工方法推動了行業(yè)施工水平的提高，也將帶動相關(guān)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級[1]。

鋼混組合梁橋充分發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的力學性能和施工特點，將逐步成為新型鋼橋梁的一類代表。本文依托國內(nèi)某高速公路鋼混組合梁橋工程展開研究工作。

2 工程概況

國內(nèi)某高速公路路線全長50.05 km，其中32 km為沿河峽谷無人區(qū)，全線橋隧比例高達91.5%。全線控制性工程采用鋼混組合梁橋梁形式，橋梁主要布設于里程K13+685～K19+735，全橋共計252孔35 m跨和2孔28 m跨連續(xù)鋼混組合梁橋。鋼混組合梁主要由兩個工型直腹板鋼板梁及橫梁構(gòu)成，預制混凝土行車道板與鋼板梁通過集束式焊釘連接。主橋鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q345qDNH，總重約24 595.3 t。

鋼混組合梁結(jié)構(gòu)簡圖和結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，圖2。

3 特點分析

3.1 標準化單元結(jié)構(gòu)

本項目鋼混組合梁橋由工字型鋼板梁、橫梁、預制混凝土道板等標準化單元結(jié)構(gòu)組成。工字型鋼板梁梁高為1.8 m，上翼緣板寬度0.8 m，板厚為20 mm～44 mm。下翼緣寬度為0.96 m(中支點位置加寬至1.2 m)，板厚32 mm～60 mm；兩道工字型鋼板梁中心間距6.7 m；橫梁以標準間距7.0 m設置；鋼梁上翼緣頂面布置φ24×200 cm集束式剪力釘，用于預制混凝土橋面板與鋼梁連接。若干標準化單元結(jié)構(gòu)將鋼混組合梁分解并模塊化，便于加工廠和橋位現(xiàn)場標準化制造施工。35 m跨、28 m跨鋼板梁結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

3.2 施工組織困難

本項目橋梁處于沿河峽谷無人區(qū)，線路里程長，現(xiàn)場施工場地狹窄，水文地質(zhì)等條件復雜，環(huán)保要求高，項目施工組織難度較大。施工組織可采用標準化施工作業(yè)模式，即鋼混組合梁鋼板梁在工廠制造、現(xiàn)場拼裝架設，大量減少現(xiàn)場作業(yè)，確保橋梁施工，對周邊環(huán)境的影響也可降到最低。

4 標準化制造技術(shù)

鋼混組合梁橋具有工廠化、標準化作業(yè)等施工特點。鋼混組合梁由若干標準化單元結(jié)構(gòu)組成，可采用“工廠預制+現(xiàn)場施工”的鋼橋梁標準化制造技術(shù)，即鋼梁單元結(jié)構(gòu)在工廠標準化制造，在現(xiàn)場完成鋼梁總拼和架設等標準化作業(yè)。

4.1 施工部署

根據(jù)本項目鋼混組合梁橋梁地理位置、工程和結(jié)構(gòu)特點，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和工期要求，鋼板梁可在專業(yè)鋼梁鋼結(jié)構(gòu)公司加工制作，公路運輸至橋位施工現(xiàn)場拼裝成吊裝節(jié)段，采用架橋機架設就位。

4.2 制造安裝技術(shù)

鋼混組合梁鋼梁制造采用“鋼板→桿件(單片鋼板梁)→現(xiàn)場拼裝(吊裝節(jié)段)→橋位連接”的施工組織模式。即車間生產(chǎn)零件及桿件，在橋位拼裝現(xiàn)場進行吊裝節(jié)段制作，橋位進行架設、焊接連接的方案。

4.2.1鋼板梁制作工藝

1)制作節(jié)段劃分。

為便于鋼板梁制作和運輸，鋼板梁在工廠制作成單元，現(xiàn)場拼接接長后參加吊裝節(jié)段組拼；橫梁等其他構(gòu)件直接制作成單元參加吊裝節(jié)段組拼。

35 m跨單片鋼板梁可劃分為長度11 m和13 m 的制造單元，重約13.9 t；28 m跨單片鋼板梁劃分為長度11 m和16.8 m的制造單元，重約13.8 t。

2)零部件下料。

鋼板經(jīng)輥平及預處理后，根據(jù)零件圖紙，采用門式或數(shù)控切割機下料，根據(jù)不同的下料方法和鋼板規(guī)格預留不同的工藝量[2]。

3)鋼板梁、橫梁制作工藝。

鋼板梁、橫梁均為工型截面，主要由上下翼緣板、腹板、加勁板、橫向連接件及剪力釘?shù)冉M成。制作工藝流程如下：

a.在專用工型組裝胎架上定位下翼緣板，以下翼緣板基線為基準，組裝腹板單元；

b.組裝上翼緣板，按基線組裝腹板加勁，按焊接工藝要求進行鋼板梁焊接，修整焊接變形；

c.以上翼緣板基線為基準，劃線組焊剪力釘；

d.參與整體試拼裝，試裝結(jié)束后，進行打砂涂裝。

4.2.2鋼板梁節(jié)段總拼

鋼板組合梁采用架橋機逐孔節(jié)段吊裝。即將工廠制造的鋼板梁單元、橫梁等單元運抵橋位拼裝場地，在現(xiàn)場拼裝場地完成吊裝節(jié)段的組拼焊接工作，再由架橋機架設(見圖4)。鋼板梁節(jié)段現(xiàn)場組拼工藝如下：

1)將工廠制造的工型鋼板梁在接長胎架上定位。擺放長度方向相鄰的鋼板梁單元，調(diào)整制造線形、組裝間隙、焊接錯臺，檢測滿足設計要求后焊接接長。

2)以已定位的一側(cè)鋼板梁為基準，定位另一側(cè)鋼板梁，重點控制高程、橫向尺寸、縱向線性等，檢測滿足設計要求后焊接接長。

3)以兩側(cè)鋼板梁為基準，定位組裝鋼板梁間的橫梁等其他結(jié)構(gòu)，檢測各項技術(shù)指標達到設計要求。

4)按照焊接工藝要求完成節(jié)段內(nèi)焊接工作，形成35 m或28 m跨鋼板梁吊裝節(jié)段。

5)節(jié)段檢測合格后，運輸至存放區(qū)或直接供給架橋機架設。

4.2.3鋼混組合梁安裝

根據(jù)本項目鋼混組合梁結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場施工條件，采用架橋機安裝方案。

1)架橋機吊裝落梁。

架橋機橋位安裝調(diào)試、驗收完畢后就位。鋼梁由運梁車運輸至架橋機尾端，架橋機兩臺天車提起鋼梁，運梁車退出。兩臺天車向安裝方向同步提梁前移，鋼梁前移至安裝跨正上方時，后端對準上一節(jié)段鋼梁基準線，前端對準支座中心線，初步對位后緩慢落梁。

2)鋼梁位置調(diào)整及加固。

用全站儀對鋼梁標高及坐標進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行微調(diào)。檢測合格后，后端用碼板與已就位節(jié)段鋼梁臨時固定，并完成節(jié)段間焊接等工作[3]。

3)橋面板安裝就位。

預制混凝土橋面板運輸至架橋機尾端，架橋機吊裝預制混凝土橋面板逐塊依次就位，架橋機過孔后完成預制混凝土橋面板間濕接縫施工。

4.2.4橋位焊接

橋位焊接主要是鋼板梁間焊接和部分端橫梁焊接。鋼板梁翼緣板對接厚度達60 mm，為超厚鋼板焊接，焊接難度大。由于超厚鋼板冷裂敏感性強、焊接應力和變形控制難度大，焊接采用單面焊雙面成形工藝，焊接時背面貼陶質(zhì)襯墊，氣體保護焊打底、埋弧自動焊蓋面。焊縫間隙控制在(6±2) mm，焊接時控制線能量和層間溫度，確保焊縫性能。橋位現(xiàn)場大量采用自動焊接技術(shù)，有效保障了焊接質(zhì)量和效率。鋼板梁翼緣板焊接接頭設計示意圖見圖5。

5 標準化制造的優(yōu)勢

橋梁傳統(tǒng)施工按梯次作業(yè)，不能實現(xiàn)多分項工程同步并行作業(yè)。比較橋梁傳統(tǒng)施工，鋼混組合梁標準化制造可將鋼梁在專業(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工制造廠預制，期間現(xiàn)場可進行橋梁下部結(jié)構(gòu)等其他施工。待下部結(jié)構(gòu)施工完畢后，將預制鋼橋梁節(jié)段或塊體運至橋位，進行吊裝、連接工作，大大縮短了施工周期。另外，工廠的作業(yè)環(huán)境和裝備配置，遠高于現(xiàn)場條件，更有利于保證鋼混組合梁鋼梁工廠預制結(jié)構(gòu)的施工精度，確保橋位現(xiàn)場的施工質(zhì)量。采用“工廠預制+現(xiàn)場施工”的鋼橋梁標準化制造模式，充分發(fā)揮了加工廠和現(xiàn)場的施工資源優(yōu)勢，縮短了施工周期，可有效節(jié)約施工成本，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。

6 結(jié)語

鋼混組合梁標準化制造技術(shù)充分結(jié)合了工廠和現(xiàn)場施工的優(yōu)勢和特點，比較傳統(tǒng)施工優(yōu)勢更加明顯。在未來更加廣闊的鋼橋梁建設市場，鋼混組合梁標準化制造技術(shù)是一種應用性廣泛的先進施工技術(shù)，將有非常廣泛的應用基礎(chǔ)和市場需求。