陳光軍，徐猛梁

(1.浙江省長興交通投資有限公司 湖州市 313100；2.浙江工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院 杭州市 310014)

0 引言

混合梁結(jié)構(gòu)是在參考鋼與混凝土自身的優(yōu)點(diǎn)與限制基礎(chǔ)上得到的一種新型結(jié)構(gòu)，它主要是在橋梁縱向用事先預(yù)制好的鋼梁來取代中間部分的混凝土梁[1]。傳統(tǒng)混合梁結(jié)構(gòu)一般被用于大跨徑斜拉橋，在中等跨徑梁橋中的應(yīng)用較少。由于混合梁橋不僅在橋梁高度上可以滿足工程需要，又可以減少引橋部分的施工量，因此在江浙地區(qū)以及含有平原湖泊的地段具有較好的競(jìng)爭力[2]。但如果采用斜拉橋，設(shè)計(jì)與混合梁一樣的過渡段構(gòu)造，則存在較大軸力，這與連續(xù)梁橋的軸力很小的特點(diǎn)不一致，造成不必要的浪費(fèi)。因此針對(duì)平原湖泊地區(qū)的特點(diǎn)采用與連續(xù)梁橋受力特點(diǎn)一致的鋼混混合梁橋，并提出單箱混凝土-多箱鋼的對(duì)接形式，通過設(shè)置混凝土實(shí)心段外加鋼混過渡段來實(shí)現(xiàn)混凝土與鋼的連接，且單箱混凝土-多箱鋼的對(duì)接形式，解決了傳統(tǒng)單箱混凝土-單箱鋼對(duì)接形式中由于巨大的封閉空間帶來的焊接難等問題，為浙江省平原湖泊地區(qū)的橋梁建設(shè)提供了新的方案。

1 概述

1.1 工程概況

金溪大橋位于浙江長興縣畫溪大道，上跨長湖申航道(Ⅳ級(jí)航道)，橋下因通航要求，限高為2.86m。橋梁總寬38m，左幅與右幅分離，主橋上部結(jié)構(gòu)采用(45m+80m+45m)鋼-混混合梁結(jié)構(gòu)。主橋兩段邊跨為縱向長度45m的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁；中間跨由混凝土箱梁、鋼混過渡段及鋼箱梁段組成，其中混凝土箱梁縱向長度約為20m，位于中跨兩端；鋼箱梁段縱向長約40m，位于中跨中部；鋼箱梁與混凝土交界面位于主梁中跨側(cè)距離橋墩中心線20m處[3]。中跨鋼混疊合梁高1.6m，其中鋼箱梁高1.45m，采用四箱斷面，頂板寬18.75m，挑臂長2.5m，底板寬13.79m，橫隔梁應(yīng)工程要求沿縱橋向每1.5m交替設(shè)置。中跨鋼箱梁采用分離式鋼箱，各鋼箱梁橫向螺栓連接，上部各橋面板之間焊接，同時(shí)在鋼箱梁內(nèi)頂、底部設(shè)置縱向加勁肋增加結(jié)構(gòu)剛度。小橫隔板處及大橫隔板處鋼箱梁截面見圖1、圖2。

圖1 小橫隔板處鋼箱梁截面

圖2 大橫隔板處鋼箱梁截面

1.2 橋梁總體施工方案及主要難點(diǎn)

傳統(tǒng)混合梁橋中的鋼箱梁一般采用整體預(yù)制后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)焊接，但對(duì)于航道上中等跨徑的混合梁橋，其鋼箱梁截面受通航凈高要求的限制梁高較小，施工人員在箱內(nèi)焊接困難，難以保證施工質(zhì)量。同時(shí)，在平原湖泊地區(qū)的河流運(yùn)輸能力差，無法采用船運(yùn)的方式運(yùn)輸整體鋼箱梁，從而導(dǎo)致運(yùn)輸成本高昂?；谝陨想y點(diǎn)，本工程主要通過對(duì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)型式、鋼箱梁段的運(yùn)輸和鋼混結(jié)合段的構(gòu)造等方面的改進(jìn)與創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)混合梁橋快速施工[4]。

整體施工方案如下：

(1)物料進(jìn)場(chǎng)、施工現(xiàn)場(chǎng)放樣等工作及下部結(jié)構(gòu)施工。

(2)邊跨位置進(jìn)行底面硬化和滿堂支架搭建，安裝混凝土箱梁底模，澆筑邊跨主梁及中跨1.5m懸臂混凝土箱梁。

(3)懸臂混凝土箱梁上架設(shè)掛籃，采用掛籃法施工剩余長度混凝土箱梁。

(4)過渡段施工以及結(jié)合段箱室內(nèi)混凝土施工及預(yù)應(yīng)力張拉。

(5)將中跨整體鋼箱梁橫向拆分成4片后浮運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝、架設(shè)。

2 主橋施工方案要點(diǎn)

2.1 鋼箱梁段結(jié)構(gòu)型式的改進(jìn)設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

傳統(tǒng)大跨徑混合梁橋的鋼箱梁外形與混凝土箱梁一致，且一般為橫向分段，現(xiàn)場(chǎng)吊裝后，需要在箱內(nèi)進(jìn)行加勁肋和橫隔板的焊接。因此混合梁橋雖然降低了梁高，但也增加了工人在箱內(nèi)焊接工作的難度，其惡劣的施工環(huán)境導(dǎo)致施工質(zhì)量無法得到有效保證。基于此，本工程做以下改進(jìn)：

(1)將傳統(tǒng)單箱多室鋼箱梁橫向分為4片單箱單室的分離式鋼箱梁，橫向采用螺栓連接，橋面板焊接；

(2)梁內(nèi)的加勁肋及橫隔梁在預(yù)制工廠提前加工，無需在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行箱內(nèi)焊接，各片鋼箱梁預(yù)制完成后用架橋機(jī)吊裝，既保留了混合梁橋原有的優(yōu)點(diǎn)[5]，又大量減少了箱內(nèi)焊接工作量。

具體施工方案如下：

首先，鋼箱梁作為中跨跨中部分的主結(jié)構(gòu)，在吊運(yùn)前需對(duì)焊縫成型質(zhì)量、母材的表面平整度、油漆質(zhì)量以及進(jìn)行探傷檢測(cè)等工序進(jìn)行檢查，合格后才能進(jìn)行吊運(yùn)；中跨的鋼箱梁作為整座橋梁的主結(jié)構(gòu)之一，在吊運(yùn)前需對(duì)鋼箱焊接質(zhì)量、鋼箱材料表面的平整度、表層涂料質(zhì)量進(jìn)行檢查，并對(duì)鋼梁整體進(jìn)行探傷試驗(yàn)，確認(rèn)內(nèi)部是否存在裂紋或缺陷，全部合格后才能吊運(yùn)。吊運(yùn)采用雙導(dǎo)梁架橋機(jī)，架橋機(jī)拼裝結(jié)束后，要進(jìn)行一次全面檢查，空車試運(yùn)行和吊重試驗(yàn)，保證吊運(yùn)安全。在架橋機(jī)空車運(yùn)行前，需在其后端用鋼繩套住小車，并伸入橋面板的預(yù)留孔洞里，使小車與橋面板形成環(huán)行固定，從而避免架橋機(jī)傾覆。待架橋機(jī)支腿落位完成，開始吊裝鋼箱梁。在架橋機(jī)前進(jìn)的過程中，移動(dòng)小車經(jīng)繩索與鋼箱梁前后的吊耳連接，操作臺(tái)控制小車緩慢前進(jìn)，將分離式鋼箱梁吊至指定位置，同時(shí)立刻與鋼混結(jié)合段焊接，固定其位置。其余幾片鋼箱梁也同樣運(yùn)至相應(yīng)位置后，為保證橫向穩(wěn)定，在相鄰兩片鋼箱梁的吊耳間用鐵索套住連接，起到臨時(shí)穩(wěn)定作用。鋼箱梁在吊裝前邊部就架設(shè)好縱向木板，供工人進(jìn)行橫向螺栓連接時(shí)作為臨時(shí)工作平臺(tái)。最后進(jìn)行鋼混過渡段和鋼箱梁整體鋼筋綁扎，澆注混凝土養(yǎng)護(hù)成橋。

圖4 鋼箱梁段施工

2.2 鋼箱梁段的運(yùn)輸與裝配

以往箱梁一般用運(yùn)梁平車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。該工程的地點(diǎn)是在江浙地區(qū)及含有平原湖泊的地段，且鋼箱梁段由傳統(tǒng)的整體式改進(jìn)為分離式，大大減少了鋼箱梁質(zhì)量，因此鋼箱梁以及鋼過渡段可以采用浮運(yùn)的方式運(yùn)輸，既節(jié)省了運(yùn)輸成本，又可以邊吊裝邊施工，多設(shè)備多工序同步作業(yè)，節(jié)省了工期。

在進(jìn)行浮運(yùn)前，考慮到運(yùn)輸要用的駁船需要在施工時(shí)盡量靠近岸邊，以減少起重機(jī)的起吊作業(yè)半徑，需要對(duì)近岸側(cè)進(jìn)行清淤，使水深不小于1.2m，以滿足駁船的吃水深度，同時(shí)也不要過度清淤，以防對(duì)駁岸不利[6-7]。待鋼過渡段及鋼箱梁段運(yùn)至指定地點(diǎn)后，利用手拉葫蘆勾住鋼混過渡段頂板的吊耳，通過手拉葫蘆的鋼索將過渡段提升至指定標(biāo)高位置后進(jìn)行焊接施工，固定其位置。剩余的鋼箱梁也以同樣運(yùn)至相應(yīng)位置后施工。

2.3 鋼混結(jié)合段的創(chuàng)新施工

傳統(tǒng)混合梁橋的結(jié)合段一般為箱室結(jié)構(gòu)，即在混凝土與鋼箱梁交界面保持相同截面形式[8]。本工程首次采用混凝土實(shí)心段外加鋼混結(jié)合段技術(shù)來實(shí)現(xiàn)混凝土箱梁與鋼箱梁的連接，增大了結(jié)合段的剛度，保證其力學(xué)性能。同時(shí)，為保證平穩(wěn)過渡，增加鋼過渡段中的頂板、底板及橫隔板的厚度，并設(shè)置橫向加勁肋。主要施工步驟如下：

首先在掛籃底部大梁上放置工字鋼，再在工字鋼上架設(shè)鋼板作為掛籃施工部分的底模板，鋼板上部即為鋼混結(jié)合段及鋼過渡段。其中，實(shí)心段的混凝土全部使用鋼纖維混凝土，從結(jié)合段頂部鋼板的連通圓孔下料，通過各層間串筒灌入整個(gè)箱體。實(shí)心段澆筑至頂板，一次澆筑成型。澆筑完盡快進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間橋面禁止加載。混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，再進(jìn)行鋼束的預(yù)應(yīng)力張拉，張拉完立刻進(jìn)行靜力壓漿，完成預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨固。鋼板上要涂上脫模劑，再進(jìn)行底板、腹板普通鋼筋綁扎，腹板預(yù)應(yīng)力管道架設(shè)、內(nèi)模搭設(shè)以及頂板鋼筋的綁扎，鋪設(shè)頂板預(yù)應(yīng)力管道[9]。

圖5 鋼混結(jié)合段施工

3 工程應(yīng)用情況

浙江省湖州市長興縣長橋大橋，地處G318國道畫溪街道地區(qū)，本橋跨長湖申航道(Ⅳ級(jí)航道)，橋下限高2.66m，通航凈空為寬55m×高7m。主橋上部結(jié)構(gòu)為45m+80m+45m變截面鋼混組合箱梁。鋼箱梁橫截面為單箱四室斷面，高1.35m。鋼混疊合梁梁高1.5m，梁頂寬12.05m，挑臂長1.65m，底板寬8.75m，橫隔梁應(yīng)工程要求沿縱橋向每2m設(shè)置一道。工程采用單箱混凝土-多箱鋼預(yù)應(yīng)力混合連續(xù)梁橋施工方法，橫向拆分為5片，在工廠預(yù)制完成后，浮運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊裝，減少了箱內(nèi)焊接工作量，保證施工質(zhì)量，縮短工期，既安全又經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，采用單箱混凝土-多箱鋼的對(duì)接形式，合理設(shè)計(jì)使用鋼材和混凝土，充分發(fā)揮混凝土與鋼材的優(yōu)勢(shì)，減少了因箱內(nèi)龐大的焊接工作量帶來的諸多附帶問題，確保了施工質(zhì)量，保證施工進(jìn)度，大大節(jié)約了成本。結(jié)合段處澆注實(shí)心混凝土增加了整體剛度，滿足受力需求。同時(shí)，重量更輕的分離式的鋼箱梁使其運(yùn)輸方式更加靈活，更加經(jīng)濟(jì)，該施工方法的應(yīng)用將極大提升混合梁橋適用范圍，為平原湖泊地區(qū)橋梁建設(shè)提供有競(jìng)爭力的新橋型。