波形钢腹板组合体预应力箱梁施工技术研究

波形钢腹板组合体预应力箱梁施工技术研究

胡鹏

中铁十局集团第二工程有限公司 河南郑州

摘 要：波形钢腹板组合体内外预应力混凝土箱梁桥是一种新型的钢混凝土组合结构，它是在混凝土组合箱梁的基础上研究发展起来的，以波形钢代替占桥梁结构自重25%～35%的混凝土腹板，能够减轻结构重量的20%～30%左右，实现主梁结构轻型化，进而减轻下部结构受力。同时，波形钢腹板在纵向能自由伸缩，在施加预应力时，波形钢腹板几乎不对预应力产生抵抗，并且对于箱梁本身，波形钢腹板也不约束箱梁顶板和底板由于徐变和收缩所产生的变形，充分利用了混凝土抗压、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点。而且体外预应力索易于更换，在后期桥梁维修方面提供了便利，有效提高了桥梁的使用寿命。

关键词：波形钢腹板 预应力 组合体

Summary：Prestressed concrete box girder bridge with corrugated steel webs is a new type of steel-concrete composite structure. It is developed on the basis of concrete composite box girder. Replacing the concrete webs which account for 25～35% of the bridge structure's dead weight with corrugated steel webs can reduce the weight of the structure by 20～30%, lighten the main girder structure and reduce the stress of the lower structure.

At the same time, corrugated steel webs can expand freely in the longitudinal direction. When prestressing, corrugated steel webs hardly resist prestressing. For box girders themselves, corrugated steel webs do not restrain the deformation of the top and bottom of box girders due to creep and shrinkage, making full use of the advantages of compressive strength of concrete and high shear yield strength of corrugated steel webs. Moreover, the external prestressing cables are easy to replace, which provides convenience in the later maintenance of bridges and effectively improves the service life of bridges.

Key words：corrugated steel web; prestress; combination.

1.前言

波形钢腹板组合体内外预应力混凝土箱梁是一种以波形钢代替传统混凝土作为箱梁的腹板受力的桥梁结构形式，具有自重轻、跨度大、预应力效率高、造型美观等诸多优点。同时，其独特的结构形式使结构各组成部分受力明确，避免了传统预应力混凝土梁桥容易发生腹板开裂的缺点。

2.施工工艺流程及操作要点

2.1施工工艺流程

2.1.1底板支模

底板下部支撑可采用门式钢管脚手架、盘扣式支架等形式，支模架的搭设需综合考虑底板标高及施工过程中可能产生的沉降值。高程初步调整后，需进行支架预压堆载，从而精确调整底模高程。

2.1.2底板底层钢筋绑扎

支撑架及模板验收通过后，严格按照设计和规范的要求绑扎底板底筋。波形钢腹板的固定支座由型钢废料焊接形成，与底板底筋焊接固定。

2.1.3波形钢腹板制作、涂装

a、波形钢腹板制造前按相关规范和设计要求，编制制造工艺指导书，确保波形钢腹板的基体制作、涂装等工作。

b、波形钢腹板涂装

1）涂装前应采用抛丸或喷砂的工艺，对波形钢腹板表面应进行二次除锈，将表面氧化皮和铁锈以及其他杂物清楚干净。处理达标后4h内进行涂装作业，否则应再次进行前处理。

2）涂装前，应制作两块300mm×150mm×6薄板，焊成300mm×300mm×6mm的板，用与钢腹板相同的涂料和喷涂方法，做成喷漆样板，经检查确认平板和焊缝区各项检验指标均合格后，方可进行喷涂作业。涂装后4h内应加以保护，免受雨淋。

3）底层涂装宜配置高附着力的具屏蔽或阴极保护功能的涂装体系，主要有重防腐粉体涂装系列、铝和锌防腐系列、富锌系列等。

4）中层防护宜配置具备屏蔽封孔功能的涂层体系，主要有环氧云铁、环氧厚浆漆等，宜采用高压无气喷涂方式。以重防腐粉体涂装系列作为底层涂装的，不需要单独再实施中层涂装。

5）面层防护宜配置具备耐侯及防化学腐蚀功能的涂层系列，面层防护采用粉体涂装的，宜配置聚酯等面层体系，应采用静电喷涂及热喷涂方式，并加热使涂层固化。底层也采用粉体涂装的，面层可一次性或在底层未固化前涂装。面层涂装采用液态涂料涂装的，应采用高压无气喷涂方式，面层液态涂料涂装宜分成两层，一层在工厂涂装，最后一层安装修复后整体涂装。

6）涂装面完成后，根据不同的成品保护要求，可采用粘贴有粘性的塑料薄膜的罩膜保护法，或临时涂刷一层漆膜的保护方法。

2.2运输与吊装

2.2.1波形钢腹板装车时采用卧放，装车宽度即为钢腹板的高度，可从1610mm～4175mm不等。应与交通主管部门做好协调工作，确保道路运输安全。

2.2.2第一块钢腹板采用电焊与运输车的平板固定，防止其滑移造成事故。焊接时增加型钢或码板，应与钢腹板卡牢。第二块及第三块采用钢丝绳或麻绳与第一块绑扎牢固，防止滑移，且上下两层钢腹板之间必须铺设垫木防止其发生摩擦。

2.2.3吊装钢腹板时，吊索与钢板之间应垫以麻袋、木板或防滑垫料，以免磨损或夹伤钢板。

2.2.4运输时，车速控制在(15～20)km/h，平稳驾驶，以免薄钢板及其防锈涂层受损。

2.2.5波形钢腹板定位、安装

a、安装前需复核桥梁中心线、高程及波形钢腹板的定位轴线。

b、根据波形钢腹板分段制作的相关参数以及现场吊装的作业半径，配置相应规格的汽车吊及钢丝绳。

c、吊点的设置利用波形钢腹板上翼缘开孔板，孔径60mm，间距150mm；两个吊点间距以波形板长度的一半，且不超过6m为宜。

波形钢腹板吊装示意图

2.3波形钢腹板临时固定及支撑

2.3.1采用人工配合汽车吊吊装钢腹板精确就位，先安装中腹板，然后安装边腹板。原则上确保腹板安装基本平衡，其中中腹板适当提前但不得多于两个节段或12m。

2.3.2安装中腹板时，下翼缘板落位处下设简易支架，支架采用型钢废料制作，与底板钢筋焊接固定。支架顶部定位好腹板的纵横向以及竖向标高，横向设置挡板，之后吊车将波形钢腹板轻放并缓缓靠在支架及挡板上直接就位。为避免中腹板在施工过程中扰动，将下翼缘板与简易支架焊接固定。

中腹板简易支架

2.3.3在横断面上先安装两块中腹板并形成稳固状态后方可安装两侧边腹板。边腹板通过模板上的定位块及挡板直接就位，底钢板厚度20mm，与模板平，因此相邻两块边腹板底部翼缘板无法双面00焊接，采用单向坡口，贴陶瓷片单面焊双面成型技术焊接相连。

2.3.4陶瓷片具有合适的熔点，在电弧热的作用下，成型槽表面发生部分熔化，对焊缝金属起润滑作用，增加液态金属的流动性，使背面焊缝成形良好。而且烘干后吸湿性小，焊缝含氢量低。

2.3.5因为陶瓷片熔点在1000摄氏度左右，已超过模板的燃点，为防止陶瓷熔透后引起模板着火，在陶瓷下垫一块钢板隔离。

2.3.6采用小陶瓷片组合粘贴定位，适用于波形钢腹板曲面结构焊接，可以避免由于钢腹板移动造成的焊缝成形不良。根据电脑模拟事先放样，木工专业人员在钢板精确定位后将模板表面开槽以镶嵌陶瓷片。

2.3.7在横断面上相邻两块腹板之间均采用间距不大于8m一道的型钢剪刀撑作为支撑，顶部采用直径为16mm的钢筋横向拉结。在每个板件两端1m左右位置设置固定拉杆配合花篮螺杆以作水平间距微调用。边腹板外侧采用3m一道的斜钢管支撑。

2.3.8起步安装时，由于缺少支承点，吊装中腹板前先在两端部支点处设置一道12m长的横向型钢，中腹板吊装完成后，用斜支撑将其与底部型钢临时固定,边腹板通过斜支撑与直径为16mm的钢筋与中腹板固定。待下一步腹板及支撑安装后，拆除临时支撑，重新用型钢将相邻两腹板相连。

3.安全文明保证措施

3.1施工前对各班组及工操作工人作好安全技术交底，使安全工作达到标准化、规范化。

3.2加强对施工人员的安全意识教育，按照作业要求正确穿戴个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽，严禁赤脚或穿高跟鞋、拖鞋进入现场，坚持使用“三宝”、搞好“四口”和“五临边”的防护；坚持施工前班组对施工部位的安全检查，提高全员的安全防护意识。

3.3从事高空作业的人员要定期体检，严禁使用患有高血压、心脏病、深度近视等一切不适合高处作业的人员。

3.4操作层上施工荷载应符合设计要求，不得超载；不得在脚手架上集中堆放模板、钢筋等物件。严禁在脚手架上拉缆风绳或固定、架设混凝土泵、泵管及起重机械等。起重吊装前认真检查起重机具、工具是否合格、牢靠，确保安全施工。

3.5噪声较大的施工工序尽可能安排在白天进行，确需夜间施工的，应经当地建设行政主管部门、环保行政主管部门批准后方可进行夜间施工。

4.结语

使用波形钢腹板代替混凝土腹板，一方面能够减少混凝土、砂石用量，进而减少对环境的破坏，符合国家大的产业政策；另一方面，桥梁钢结构应用的提升，有利于加强钢铁的内需，进而促进国家钢铁产业的发展，平缓钢铁产业产能过剩的局面，支持国家大的产业结构方向的调整，具有广泛的社会效益。波形钢腹板纵向刚度较低，对上、下混凝土板的徐变、干燥收缩不起约束作用，避免了预应力向钢腹板转移，提高了预应力效率，从而可以减少预应力钢材的用量。

相比普通PC箱梁桥，混凝土用量减少了约25%，模板周转损耗以及支设、拆除人工费用也大幅度降低。

参考文献

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[2] 王曦强. 大跨度预应力箱梁整体吊装施工安全技术分析.2018.11.四川建材；

[3] 辛慧武. 大跨度钢筋混凝土预应力箱梁支架法分段现浇施工技术.2018.4.四川水利。

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