跨高速公路钢混组合梁施工

跨高速公路钢混组合梁施工

魏敦,李伟，高腾飞,敖迅唯

中国建筑第八工程局有限公司

引 言：交通是城市发展的永恒主题，构建现代化综合交通体系、完善快速路系统是城市发展的重中之重。钢混组合简支梁桥，由于其理想的受力性能和良好的经济效益，已经越来越多的用于城市桥梁建设之中。

关键词：高速公路 钢混合梁 技术 难点 方案

导 读：近年来，随着国家交通运输部出台的一系列推进公路钢结构桥梁建设的政策，兼具有混凝土梁和钢桥特性的钢-混组合箱梁结构代替现浇箱梁结构，上跨各种高速公路跨线桥的应用得到大量推广。钢-混组合梁抗扭性强、整体性好，一般是由钢梁和混凝土桥面板组合而成的箱型组合梁体。

本文引用余姚至温岭公路临海汇溪至沿江段改建工程项目为例，进行详细阐述施工中的技术要点及难点。此项目是由中国建筑第八工程局有限公司总承包公司承建的余姚至温岭公路临海汇溪至沿江段改建工程项目甬台温高速分离桥梁处，跨越既有甬台温高速位置，上部结构设计为钢混组合简支梁桥。以期为相关行业的从业人员在上跨高速公路钢混组合梁施工工程建设上提供部分参考。

一 钢混组合结构的发展状况             

      我国在型钢混凝土结构方面的研究与应用始于20世纪80年代。西安建筑科技大学、冶金部建筑研究总院等科研单位最早对其进行研究，并于1989年提出了《型钢混凝土结构设 计建议》。近年来在大量学者的研究成果与应用基础上，各部制订了一些专项规程。这些规程的颁发，一方面推动了组合结构在我国的推广应用，另一方面也说明了目前工程界急切需要一部完整的、统一的组合结构设计规范。这部规范应当主要建立在我国自己研究成果的基础上，比较成熟、完善，又适合我国国情，它应该是我们工程界的研究、设计、施工人员及有关学者共同完成的一项有意义的任务。

二 施工过程中存在的技术难点分析

我国应用组合板存在的问题：对于压型钢板-混凝土组合板来说，它的设置抗剪螺钉及抗剪钢筋研究比较少，对于组合板的纵向剪力及其分布缺乏相对系统的研究和明确的计算方法；对于构件的加工工艺方面来说，轧制的共同工作性能比较好，但是对于制作形状较复杂的压型钢板来说，仍然是存在一定困难的，压型钢板-混凝土组合板的制作工艺有待于提高。

1、混凝土预制板类型较多，且单个预制板形状较为复杂，预制板的制作难度较大、材料浪费较大。

2、钢箱梁及预制板吊装，对既有高速交通存在较大影响；且吊装过程中，对既有道路路面存在破坏。

3、钢箱梁与预制板之间如何保障更好的有效连接，湿接缝位置如何减少漏浆现象的出现。

4、应用组合梁存在的问题：组合梁一般是不用于连续结构的，在承受负弯矩的时候，混凝土的翼缘会因受拉而出现裂缝；横向稳定性比较差，在进行扭转破坏的时候，钢梁与混凝土板的抗扭能力及其不平衡。耐火性能差：对耐火性要求较高，需对钢梁涂耐火涂料，或做其它防护措施此外，在钢梁上焊上连接件后，安装后不便于在其上行走。型钢与混凝土之间的连接始终未能找到比较好的解决办法，二者之间的滑移要引起高度重视。钢-混凝土组合梁中混凝土板与钢梁共同工作，混凝土板为组合梁的受压翼缘，组合梁的强度和刚度都大大提高。组合作用依靠焊在钢梁上并浇筑在混凝土板中的剪切连接件实现。钢混组合梁上跨甬台温高速，防撞护栏施工安全风险高，又封闭高速时间较长，如何在保证安全和封闭高速时间较短的前提下施工，是钢混组合梁施工的一个难点。

二 施工过程中的技术要点及解决方案：

1、混凝土预制板模板，通过BIM技术深化，将模板划分多个子板块，通过子类别模板间的相互组合，完成各类型预制板模板拼装；选择集中加工场地，进行预制板生产。在保证预制板质量的同时，降低材料成本投入。

2、利用无人机与revit软件结合的方式，对钢箱梁及预制板吊装进行施工模拟，确定交通疏导方案，保障方案可实施性；临时支撑基础采用预制混凝土基础，安装拆卸方便、可周转利用的同时，减少路面结构的影响。

3、钢箱梁腹板顶翼缘四周设置高弹性橡胶条，防止漏浆；在斜腹板顶翼缘部位非剪力钉位置，浇筑环氧砂浆，通过此方法，消除因为设置橡胶条所产生的高差，并保障钢箱梁与预制板更好的连接。

4、钢混组合梁的使用，混凝土主要受压，钢梁受拉，充分发挥材料特性，承载力高、整体稳定性好，发展前景看好。

5、用发明一种用于跨线桥梁防撞护栏施工兜底装置，解决了不封闭高速施工防撞护栏施工难度大的问题，既保证施工安全的前提下，又保证不进行高速公路封闭施工即可完成施工任务。（1）工艺原理：

跨越既有高速公路的钢混组合简支梁桥施工技术，通过应用BIM技术，在工程实施前，完成预制板模板、钢箱梁、临时支撑的深化设计工作，并进行施工模拟，从而确定最优的钢箱梁分节、吊装顺序及交通疏导方案；采用集中加工的形式，完成混凝土预制板生产，确保预制板形状准确、质量达标；预制板吊装完成后，在湿接缝浇筑过程中，通过高强度橡胶条的设置，防止漏浆，并预浇筑环氧砂浆使钢箱梁与预制板更好的连接，在钢混组合梁防撞护栏施工过程中利用一种用于跨线桥梁防撞护栏施工兜底装置，解决了不封闭高速施工防撞护栏施工难度大的问题，既保证施工安全的前提下，又保证不进行高速公路封闭施工即可完成施工任务。

三 工程施工中的关键技术利用与分析：

1、利用BIM模型模拟施工技术

利用Revit+Naviswork软件通过建模进行施工模拟，提前发现水平及竖向交叉施工存在的问题，并及时制定各工序施工顺序，避免出现窝工及返工现象，且可保证施工作业安全。

2、钢箱梁节段深化设计技术；

合理的分段是保障工期和现场顺利施工的前提，结合钢箱梁的运输、临时支撑体系、应力集中及施工图要求等方面进行综合考虑，通过运用Tekla Structures软件完成钢箱梁模型搭建与深化设计，用以指导钢构件的纵横向分段。

3、钢箱梁节段拼装及焊接技术

钢箱梁节段拼装及焊接技术重点可分为：（1）、根据钢箱梁节段重量，结合现场地质条件及各种支撑体系货源情况及周转利用次数，支撑体系选用“格构柱”形式，保证支撑安全性及经济性最佳。

（2）、焊接顺序：现场焊接总体顺序为：“先底后顶，先纵后环”，纵向对接焊缝→环向对接焊缝；现场焊接横向对接环焊缝顺序为：底板对接→腹板对接→顶板对接→加劲肋嵌补对接→桥面系附属件等焊接。焊接方法：CO2气体保护半自动焊打底，用埋弧自动焊盖面。

4、不封闭高速跨线桥梁防撞护栏施工技术。

利用一种用于跨线桥梁防撞护栏施工兜底装置，解决了不封闭高速施工防撞护栏施工难度大的问题，既保证施工安全的前提下，又保证不进行高速公路封闭施工即可完成施工任务。

该工法已在余姚至温岭公路临海汇溪至沿江段改建工程项目得到成果的应用，工法所采用的关键技术施工方便、安全、可靠、成熟，经济效益、社会效益显著，具有很好的推广应用价值。经查新，未发现与本技术特征相同的文献报道，该技术施工已申请国家专利。该工法中应用的加工制作、组对焊接、吊装、顶升、监控等主要单项技术均为工程领域较为成熟、可靠的技术，其工艺原理、施工流程、操作要点及质量标准等通过研究、总结并经所述工程实践检验，证明工序安排合理、组织严密、措施完善、工效高、质量安全有保证，已较成熟，可靠性高。

四 结束语：

钢混凝土组合技术是当前跨高速公路工程施工中十分重要的技术。对于跨高速公路，跨桥等工程的质量水平的提升和施工质量的保障，有着促进作用。通过技术深化的方式，探讨了跨高速公路施工中的关键技术，为相关行业的从业人员在实践中提供一定的参考。

参考文献：

【1】《基于海域公路钢混组合梁施工技术研究》作者：田国勋《防护工程》2019年11期

【2】《钢-混组合结构的概述》  作者：蔡顺 张丽 王文龙：《城    镇建设》2020年19期 

【3】《跨G93绵遂高速公路安装钢混组合箱梁施工技术》作者：石裕银  《基层建设》2019年第30期