中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150000
摘要：番海大桥主桥主跨为塔梁固结的分幅单塔四索面预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为130+130m。14#-15#墩为60m钢-混箱型组合简支梁结构，现场安装及运输的临时施工道路受空间限制比较大，构件运输及设备站位现场协调难度大，施工难度大，现场钢箱梁结构安装精度要求较高，特别是对现场焊接、栓接要求极高。为此本文提出一种大跨径钢-混叠合梁施工技术。即先对钢箱梁进行工厂预制，再对其在设计好的临时支架上进行现场吊装，接着进行钢箱梁螺栓连接及焊接施工，最后进行钢箱梁上混凝土桥面板预制与安装施工。满足构造要求，能够缩短施工工期、降低工程造价，保证了施工及人员安全。
关键词：独塔四索面斜拉桥 钢-混叠合梁 现场吊装 桥面板安装
Research on Construction Technology of Long-span Steel-Concrete Composite Girder of Panhai Bridge
YU Li Qian
Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Fourth Engineering Co., Ltd. Harbin City Heilongjiang Province 150000
Abstract The main span of the main bridge of Panhai Bridge is a prestressed concrete cable-stayed bridge with a single tower and four-cable planes, which is consolidated by pylons and beams. The 14#-15# pier is a 60m steel-concrete box-type composite simply supported beam structure. The temporary construction road for on-site installation and transportation is relatively restricted by space. It is difficult to coordinate the transportation of components and equipment stations, and the construction is difficult. The installation accuracy of the box girder structure is relatively high, especially for on-site welding and bolting. For this reason, this paper proposes a construction technology of large-span steel-concrete composite beams. That is, the steel box girder is first prefabricated in the factory, and then it is hoisted on site on the designed temporary support, then the steel box girder bolting and welding construction is carried out, and finally the concrete bridge deck on the steel box girder is prefabricated and installed. Meeting the structural requirements can shorten the construction period, reduce the project cost, and ensure the safety of construction and personnel.
Keywords Single-tower, four-cable plane cable-stayed bridge; Steel-concrete beam; Site hoisting; Bridge deck installation
1 引言
随着我国交通建设不断发展，桥梁建设得到了快速的发展[1-3]。钢-混叠合梁作为一种组合梁在桥梁建设中发挥着重要作用，较普通钢箱梁而言，钢-混组合梁刚度较大，承载能力也较强。
目前，我国学者对钢-混叠合梁施工技术做了大量研究。胡栾乔[4]以具体工程为背景，对钢-混叠合梁施工方案及其安全措施进行了研究，很好的控制了施工质量。赵建钢[5]以温州市北汊桥为背景，对其桥面板设计及施工原理进行了研究，并总结了施工中的安全控制要点。范开凡、关志儒等人[6-10]都对钢-混叠合梁吊装施工技术进行了研究，解决了施工中的难题。为此本文提出一种大跨径钢-混叠合梁施工技术。通过对钢箱梁预制，再对其进行现场吊装，接着进行螺栓连接及焊接施工，最后进行钢箱梁上混凝土桥面板施工。为类似工程提供了借鉴。
2 工程背景
2.1 番海大桥概况
番海大桥项目位于佛山市三个行政区域交界位置，起点桩号为K0+215.500，终点桩号为K1+115.630，桥梁全长900.13m。主桥主跨为塔梁固结的分幅单塔四索面预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为130m+130m，长度为260m。14#-15#墩为60m钢-混箱型组合简支梁结构，主梁采用“槽型钢箱梁+混凝土桥面板”的分幅组合结构。钢混叠合梁示意图如图1所示。
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（a）钢-混叠合梁横隔板断面图
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（b）钢-混叠合梁横肋板断面图
图1 钢混叠合梁示意图
2.2 工程重难点
根据番海大桥所处地理位置及地质勘测结果，总结分析以下重难点：
（1）钢箱梁共计24个节段，最大节段外形尺寸4.0m×2.5m×20m，最大节段运输重量42吨，为大体积构件，运输和吊装过程中钢梁姿态控制难度大。
（2）现场由于跨既有河堤路，对履带吊的选型及站位有较大的难度。
（3）现场钢箱梁结构安装精度要求较高，特别是与两端混凝土桥梁结构的对接要求，现场焊接及栓接的顺序以及焊接和栓节的质量是本工程的难点。
3 钢-混叠合梁施工工艺
钢混叠合梁施工首先对钢箱梁进行工厂的预制和拼装，接着将钢箱梁吊装在搭设好的临时支架上，然后进行高强螺栓的安装并进行箱梁的现场焊接工作，最后进行桥面板施工。施工流程如图2所示。
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图2 钢混叠合梁施工流程图
3.1 钢箱梁加工与吊装
钢箱梁单元件和块体制造完成后，在总拼胎架上进行多梁连续匹配组焊和预拼装，即节段组焊和预拼装在胎架上一次完成。各组装均采用“正装法”制造；以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各单元件按纵、横基线就位，辅以加固设施以确保精度和安全。
钢箱梁采用QUY100-100t履带吊和XGC75-75t履带吊进行现场吊装施工。14#过渡墩需要回填至河堤路标高，并压实，同时在压实的场地上需进行速混凝土硬化200mm，履带吊站位及行走需要铺设钢板。钢箱梁施工前，该场地区域的围挡、其他物料措施及绿植等需要清理。吊装场地如图3所示。
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（a）14#墩吊装场地 （b）15#墩吊装场地
图3 钢混叠合梁吊装场地
钢混叠合梁结构安装从小里程向大里程方向进行安装，从右幅向左幅退装施工，钢箱梁段结构总计有24段，分为A、B、C三种跨径。钢箱梁之间的嵌补钢梁，箱型截面次梁有12段，H型截面次梁48段。钢-混叠合梁吊装顺序如图4所示。
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图4 钢箱梁吊装顺序
对吊装工况进行分析（以B类箱梁为例）。采用100t履带吊作为主吊机进行钢箱梁的吊装施工，对于钢箱梁桥段卸货及吊装，避免钢箱梁吊装过程中与已安装好的钢箱梁碰撞，车辆需在东侧停靠，站位吊装工况半径不大于10m，钢丝绳角度最大为91°。后续按照退装原则进行退行安装，同时100t和75t履带吊配合完成钢箱梁之间钢横梁结构的安装。吊装工况平面图如图5所示。
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图5 钢箱梁吊装工况平面图
100t履带吊全配重工况，主臂长25m，吊装半径在8.6m，额定吊装重量52.7t，实际吊装重量为42t+2t（钢丝绳及吊钩重量）=44t。满足吊装工况。
3.2 钢混叠合梁支架设计与施工
临时钢支架支撑钢箱梁节段，材料材质为Q235B，竖直支撑圆管采用φ720×8，上部支撑横梁采用双拼HN400×150×8×13，斜支撑采用HN400，上部调节支撑采用HN400型钢支撑及其他措施，斜缀杆采用工14及工16型钢。临时支架设计如图6所示。
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图6 临时支架设计图
运用有限元软件MIDAS/Gen对吊装钢箱梁时临时支架的受力情况进行模拟计算，模型如图7所示。
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图7 临时支架模拟图
计算得出临时支架的位移及内部杆件应力情况如图8所示。
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（a）支架应力结果
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（b）支架位移结果
图8 临时支架模拟结果
由图可知，整体安装施工过程中临时支架最大位移为调平圆管结构变形1.86mm，所受最大应力为65.2/mm2，满足施工要求。
3.3 高强螺栓安装施工
安装高强螺栓时，严禁强行穿入（如用锤敲打）。如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时为防止铁屑落入板叠缝中，应将四周螺栓全部拧紧，板叠密贴后再进行绞孔。严禁气割扩孔。
高强度螺栓的紧固，必须分两次进行。第一次为初拧：初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的50%。第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强度螺栓应将梅花卡头拧掉。
3.4 现场焊接施工
现场焊接施工主要结构材质为均为Q345qD，采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊的气体纯度不小于99.5%。焊接钢板厚度为12mm和18mm，现场焊接量比较少，但焊接技术要求高。钢箱梁焊接流程如图9所示。
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图9 钢箱梁焊接工艺流程
待第一跨与第二跨梁段高强螺栓全部安装完成后介入，整体焊接方向需左右幅同时从中间向两边进行，先焊接第一跨钢箱梁节段间焊缝，后焊接主梁与横梁之间的焊缝。单个焊缝焊接顺序相对简单，均为从起焊方向单方向进行，完成焊接施工。钢箱梁焊接顺序如图10所示。
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（a）钢箱梁主梁焊接顺序
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（b）钢箱梁主梁与横梁焊缝焊接顺序
图10 钢箱梁焊接顺序
3.5 桥面板制作与安装施工
钢箱梁搭设焊接完毕，开始进行上部混凝土桥面板施工。桥面板的预制采用混凝土台座与钢模板相结合施工。叠合梁横向连接完成后，进行预制钢筋砼桥面板安装，安装前配置好充足的照明，以方便施工。
4 结束语
针对番海大桥所处地理位置及地质特点，提出一种大跨径钢-混叠合梁施工技术，为类似钢-混叠合梁施工积累了丰富的施工经验，得出结论为：在番海大桥大跨径钢-混叠合梁施工中，通过工厂预制钢箱梁、现场吊装钢箱梁、临时支架的搭设、现场钢箱梁焊接与螺栓连接、混凝土桥面板预制与安装，保证钢-混叠合梁施工质量，保证了钢-混叠合梁的施工安全性。
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作者简介：于立谦(1979-),男,黑龙江五常市人,工程师,主要从事铁路、公路、市政施工工作；电子信箱：15019176@qq.com