南通市东方大道高架65m跨钢-混凝土组合结构连续梁施工技术与质量控制

张 燕

（苏通科技产业园规划建设环保局，江苏南通 226000）

1 工程概况

南通市东方大道快速化改造工程主线高架桥南起沿江公路，北至通沪大道，全长约12.8 km，是南通市的重要快速通道。其中跨通启运河处由于跨径较大，环境复杂，为解决上述问题，在此布置了主跨65 m的钢-混凝土组合结构连续梁。

设计方案为减小吊装重量及断面改善上、下缘钢板受力，在各跨跨中设置了临时墩并且采取了支点回落的方法优化中支点上缘负弯矩混凝土受力。但65 m中垮桥位处有平行于高架主线的两幅老桥，且由于高架主线桥宽25 m，难以一次吊装到位，对于钢梁的安装架设造成了较大的困难。以上因素均对本桥的施工提出了较高的要求。以下将重点介绍钢梁的分段安装、组合结构混凝土浇注质量控制及中支点调整的施工方法。

1.1 总体布置

该桥桥宽25m，其中现浇混凝土部分宽24.8m,跨径布置53 m+65 m+44 m，全长162 m，梁高3 m，为等高钢-混凝土组合结构连续梁，断面为鱼腹式，采用单箱三室截面。主梁横断面由槽形钢梁与混凝土桥面板通过连接件结合而成，见图1。槽形钢梁以Q345qD为主、中支点上缘顶板采用了Q370qDZ15钢材，上翼板板厚25~46 mm、宽800～1 200 mm；腹板板厚20～30 mm；底板板厚16～30 mm，腹板设有竖向及水平向加劲肋，底板上布置板式纵向加劲肋。每隔4.5 m左右布置一道空腹式横梁；支点处采用实腹式横梁。桥面板宽度为24.8 m，采用C50现浇混凝土，严格控制水灰比并采用纤维混凝土以减少收缩徐变等不利影响。桥面板厚度沿横桥向300 mm等高并配有横向预应力束。桥面板与钢梁之间通过圆柱头焊钉连接，焊钉直径为22mm，中间及外侧顶班横向分别布置根4根和6根，高度为200 mm。

图1 桥梁横断面（单位：mm）

1.2 设计标准

本工程设计标准如下：

（1）设计车速：主线高架道路等级为城市快速路，设计车速80 km/h。

（2）设计荷载：公路－Ⅰ级。

（3）桥梁坡度：主线最大纵坡为4%，匝道最大纵坡为5%。

（4）标准横坡：2%。

（5）环境类别：上部结构为Ⅰ类，下部结构为Ⅱ类。

（6）抗震设计：抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1 g。

2 组合箱梁运输及架设

2.1 钢梁的运输

钢箱梁原设计纵向共分4个永久支点梁段，3个临时支点梁段，6个跨中梁段。永久支点及临时支点梁段最宽3.6 m，长度25 m，均为箱型构造，可根据运输条件沿长度方向进一步拆分运输梁段。跨中梁段横桥向将边箱继续拆分为左右两个槽型箱梁截面，及部分散件，运输宽度最大4.8 m，长度最大28.9 m，也可沿长度方向继续拆分运输梁段，见图2。通过以上拆分化整为零，大大减少了运输难度，外加南通沿江地区有合适的钢结构加工企业，运输路途较短，使得钢梁运输问题得以解决。

图2 钢梁截断布置图（单位：mm）

2.2 临时墩的架设

中跨临时墩施工时，使用50 t履带吊从岸上逐步向水中搭设栈桥平台，通过打桩机在平台上打设4根φ600的PHC桩，在桩顶焊接φ609×10钢管立柱，并通过横向联系形成框架组成临时墩，墩顶架设分配梁体系，临时墩承载力不小于1 000 t。

边跨临时墩施工时直接在地面打入PHC桩,其他同中支点临时墩。

2.3 钢梁的架设

钢梁架设时，先吊装临时支点及永久支点钢梁，最大吊重约55吨左右。在永久支点横梁吊装前，需在地面搭设支架进行支撑，以抵抗槽型纵梁单侧吊装时可能造成的不平衡力，避免造成倾覆的危险。而临时支点吊装时的临时墩构造也应满足横向抗倾覆构造要求，虽然临时墩受桥位处受老桥的限制不能直接拉开支点间距，但可设置支点临时抗拉构造或压重等措施，见图3。

待支点横梁吊装完成后,以此钢横梁为支点，吊装槽型钢纵梁。当槽形钢纵梁与支点横梁焊接成整体后，钢梁骨架便已形成，在此基础上拼接散件，最终完成整个钢箱梁的安装，见图4。

散件安装过程由于现场焊接量较大，应采取必要措施控制质量。现场焊接必须采取措施，对母材焊接部位进行有效的保护，配置合适的防风、防潮设备和预热去潮的设施，在符合工艺的条件下，方可进行焊接。严禁在无任何防护措施下，在雨、雪天及母材表面潮湿或大风天气进行露天焊接。工地焊接环境条件：风力小于5级(施焊部位)，温度不低于5℃，湿度不大于80%。工地现场施焊前，应检查对接钢结构节段接头焊口状况。其中包括接头坡口角度间隙尺寸、焊接高差等是否符合要求。工地焊接时各类构件节段施焊顺序应对称于桥轴线，并对称于构件自身的对称轴，均匀、对称、同步协调的实施。工地焊接时对各类加劲连接的补偿段，可在大接头环缝施焊后，再予以实施焊接。

3 桥面板混凝土的施工

由于组合结构连续梁桥面板混凝土的收缩及徐变对混凝土受力影响较大,控制混凝土质量并减少收缩徐变效应就显得尤为关键。

图3 临时墩（左）及永久墩（右）横梁吊装示意图（单位：mm）

该桥桥面板采用搭设支架现浇的施工方式。桥面板纵向分2次浇筑。钢梁拼装完成后，首先施工边支点、边跨跨中和中跨跨中桥面板，待混凝土强度达到100%设计强度且混凝土龄期7～10 d以上，张拉部分横向预应力并拆除混凝土模板，拆除临时墩，后浇筑第二次中支点附近20 m混凝土，待混凝土强度达到100%设计强度且混凝土龄期7～10 d以上，张拉剩余横向预应力并拆除第二次混凝土模板。混凝土浇筑时宜选择一天中温度较低时进行。

图4 临时墩（左）及永久墩（右）吊装示意图

桥面板在钢梁腹板中间部分可采用支架现浇，支架应设置纵横梁分配载荷，将荷载传递到横梁上。桥面板悬臂部分可利用反吊方式进行施工。面板浇筑用的支架应合理选择，只能支撑在腹板竖向加劲肋处或横梁处，严禁直接支撑在无加劲的钢板上。

混凝土板各个部分应得到均匀、充分的振捣，要确保混凝土的密实性，也不应过振而产生骨料的离析现象。混凝土的收缩率应控制在2×10-4以下，为减少混凝土徐变、收缩，应控制水灰比和水泥用量，应以尽可能低的水灰比。

在浇筑过程中应注意横向浇筑顺序,保证钢梁的稳定平衡,桥面板混凝土及施工机械不应造成较大的偏载效应。

4 支点调整

本工程在所有混凝土浇注完成后，中墩各回落30 cm，以改善负弯矩区混凝土受力。根据本工程支点回落的特点,拟采用低高度液压千斤顶作为顶升设备,通过液压泵站控制千斤顶产生顶升力进行支点高度的调整。

4.1 准备工作

本次支点调整采用多次同步落降法：即直接利用墩柱顶面作为反力基础，对于中墩则将千斤顶与临时支撑垫块直接放置于帽梁上，采用千斤顶对钢梁进行多次同步落降。落降步骤如下：

第一步：设备安装调试结束后，千斤顶先将钢梁顶起15 mm；停止后自锁螺纹装置；

第二步：抽掉与需要落降高度相对应的临时支撑处得钢垫板；

第三步：打开自锁装置，千斤顶开始收缸，至设计回落高度；

第四步：重复第二、三步骤至千斤顶一个行程走完，此时梁体完全作用与临时支撑钢垫板上，同时抽掉千斤顶下相应高度的钢垫块；

第五步：依次重复第一步至第四步，直至完成落降。

4.2 托换体系

拟采用“抽拉落降式支撑”体系作为托换体系，托架体系由墩柱、临时支撑垫块、钢分配梁等组成。通过千斤顶每收缩一个行程，抽掉千斤顶下部支撑垫块，以此反复完成下降托换工作。

整个下降过程由PLC液压同步系统控制，保证同步精度控制在1 mm以内。

4.3 千斤顶的选择与布置

中墩采用200 t液压千斤顶，63 MPa，千斤顶行程140 mm，顶身长360 mm。液压顶升千斤顶需带自螺纹装置，当千斤顶顶升到一个行程后，打开自螺纹装置并旋紧，此时液压千斤顶除当作液压顶外还是一个机械顶。即使液压失效，液压顶仍可按机械顶使用，保证了更换垫块时的绝对安全。的桥梁整体顶升经验,不会对梁体连接部位造成损害。

每个中墩各布置16台200 t千斤顶，每个支座各8台，均能提供1 600 t的顶力，依据组合梁回落表中提供的数据，Pm376、Pm377的内外侧最大的支座反力值为12 617 kN，安全储备系数为1.27，符合安全要求。

4.4 落降专用垫块

由于落降高度较高，千斤顶的行程有限，所以落降时需由垫块来支撑。垫块分为落降垫块和临时垫块，落降垫块就是放置在千斤顶下部的垫块，临时垫块放置在柱下部，在千斤顶回程时支撑柱上部的重量。千斤顶每落降一个高度，在其支座位置抽取一个临时垫块。

临时支撑垫块与落降垫块均依据组合梁回落步骤表中各回落高度加工定制，并留有一定余量。

4.5 限位措施

为避免落降过程中桥梁产生水平位移，在Pm376、Pm377墩柱两侧设置限位装置。限位装置采用钢结构形式（以一根工20 a与上部翼缘焊接，一根工10 a与腹板焊接组成的脚架）。限位钢结构离柱子间距为5 mm（落梁控制精度为5 mm），在初始安装完毕时，限位装置的下端须超出墩柱的上平面10 cm以上。

5 结语

钢-混凝土组合结构是当今世界桥梁建设的重要发展方向,本工程在施工中根据实际情况，通过化整为零，进行复杂环境下钢梁的吊装，并采用措施控制现浇混凝土质量和进行中墩支点高度调整，解决了组合结构施工中遇到的困难，为今后类似工程提供了经验实践。

[1]刘玉擎.组合结构桥梁[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1993.