谈永川长江大桥钢—混结合段施工关键技术★

杨天伟 黄天贵 黄玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

·桥梁·隧道·

谈永川长江大桥钢—混结合段施工关键技术★

杨天伟 黄天贵 黄玉凡

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

以永川长江大桥为例，对该大桥钢—混结合段的施工难点进行了研究，从钢梁存梁支架、桥面吊机、钢箱梁定位等方面论述了钢—混结合段施工的关键技术，为类似工程的施工积累了经验。

斜拉桥，钢—混结合段，钢箱梁，桥面吊机

0 引言

由于钢与混凝土结合可以提高力学性能和改善经济性，所以近几年钢—混结合梁桥的工程实例不断增加。其中钢—混结合梁斜拉桥由于其主跨采用钢梁,所以具有跨越能力大的优点,而边跨采用混凝土梁从而起到了很好的锚固作用且兼有可降低建桥成本的特点。

本文以永川长江大桥为背景，在钢—混结合段施工关键技术方面进行简单的探讨。

1 工程概述

永川长江大桥为主跨608 m的7跨连续半漂浮体系的双塔混合梁斜拉桥。钢—混结合段大桥梁的关键部位，钢混结合段总长7.795 m；其中混凝土梁段长2.75 m，采用C55自密实钢纤维混凝土；钢梁段长5.5 m(钢格室段2.0 m，钢箱梁加强段3.045 m，钢箱梁段0.455 m)。先吊装钢梁梁段至存梁支架上，准确定位，然后绑扎钢筋、安装预应力材料和预埋件、安装模板浇筑混凝土梁段和钢格室内混凝土，见图1。

2 施工难点

1)结合段钢箱梁作为起始段钢箱梁，是全桥其他钢箱梁安装的基准点，其安装精度是控制的重点。

2)支架除承受结合段重量及中跨侧混凝土箱梁重量外，还需承受桥面吊机及1号钢箱梁的重量，上述荷载是支架设计时考虑的重点，此外，支架受力后的水平分力由索塔身上的预埋件承受，支架的安全检查是工程控制的重点。

3)结合段由截然不同的两种材料构成，两种材料性能的差异导致结合段受力极其复杂，结合段的施工监控需做特殊安排。

4)结合段是受力特殊部位，一方面要求混凝土具有抗裂增韧的性能，另一方面又要求混凝土具有良好的使用性能，通过掺入钢纤维来增加抗裂性能，但同时粘度的增加又降低了混凝土的使用性能，因此结合段混凝土配合比设计时需反复试配，配合比设计是重点也是难点。

5)结合段钢筋密集，空间极其狭小，钢格室底板混凝土的振捣是难题，混凝土密实性和防裂是施工中控制的难点。

3 钢—混结合段施工关键技术

3.1 钢梁存梁支架

通过对E梁段的重量、尺寸、结构分析以及整个相关施工的工况考虑，结合设计图纸要求通过有限元软件模拟验算，最终确定了存梁支架的形式。整个支架采用落地式钢支架，分两排布置，横向采用钢管做平联，顶上两层平联处设置两层型钢附墙与下塔柱横梁预埋件销接，主纵梁采用3×HN800×300和2×HN800×300，横向分配梁采用Ⅰ40a。存梁临时支座采用2×HN800×300支座上放置不锈钢板做滑动面，见图2。

3.2 桥面吊机

钢梁采用两台200 t桥面吊机抬吊的施工工法，吊机选用了分离式卷扬机提升动臂变幅吊机，吊具选用柔性吊带。由桥面吊机将钢箱梁安全准确的提升至高出桥面后，启动变幅机构吊装梁段纵向越过支架到达安装位置，采用辅助设备配合进行对位拼接。桥面吊机设有步履式驱动装置，可在桥面自行前进或后退。

桥面吊机的工作特征：1)桥面吊机站位于已安装节段斜拉索横隔板处；2)桥面吊机架设相邻节段；3)桥面吊机向前行走，前支点站位于已安装节段斜拉索横隔板处，后锚点距离前支点15.5 m处继续架设下一节段。钢梁的纵向及横向调节通过起升、变幅、锁具调整等进行精确控制；4)桥面吊机纵变幅范围6.8 m～16 m。

3.3 钢箱梁定位

利用桥面吊机进行多轮定位，每轮定位顺序：先高程，再纵桥向，后横桥向，见图3。

1)高程定位。首先，根据支架顶钢支点处实测标高，以及监控提供的梁底支点处标高，制作安装型钢支座，采用桥面吊机直接将钢梁段就位，监控复核梁顶标高，不符合要求的使用桥面吊机，将梁段吊起，在支点处垫薄钢板。精调梁段高程的同时，将梁段平面位置也进行粗调整，使其纵横向误差小于1 cm。

2)纵桥向定位。在已浇筑混凝土梁段两个边腹板顶面分别埋设两根型钢，用来作为调节纵向位置手拉葫芦的生根点。主横梁后端焊接限位挡块(预留1 cm富余)，在梁段就位时采用桥面吊机变幅功能以及5 t葫芦辅助，在限位上支垫薄钢板，进行精确定位。

3)横桥向定位。横桥向在梁段首次定位时，利用5 t手拉葫芦，辅助桥面吊机，第一轮定位后在主横梁上焊接限位挡块，以后每次定位后都塞垫薄钢板，定位误差控制于±5 mm。

3.4 C55钢纤维自密实混凝土配合比设计

1)原材料选定。配制自密实混凝土选择的主要原材料为水泥、粉煤灰、矿粉、5 mm～16 mm级配碎石、砂、减水剂。

a.胶凝材料的选择。根据JGJ/T 283—2012自密实混凝土应用技术规程的要求，配制自密实混凝土宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，可以采用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰等矿物掺合料，且粉煤灰应符合国家现行标准GB/T 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的规定，粒化高炉矿渣粉应符合现行国家标准GB/T 18046用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉的规定。

b.骨料的选择。粗骨料宜采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用，最大公称粒径不宜大于20 mm；对于结构紧密的竖向构件、复杂形状的结构以及有特殊要求的工程，粗骨料的最大工程粒径不宜大于16 mm。

细骨料宜采用级配Ⅱ区的中砂。

2)理论配合比计算。采用改进计算法进行自密实混凝土配合比设计。改进全计算是全计算法结合固体砂石体积法的一种配合比设计。砂石计算不再采用全计算法中的依据用水量来确定，将浆体体积与传统体积水胶比联系起来，混凝土配合比参数可全部按公式定量计算。计算公式和步骤简单，物理意义明确，是一种考虑因素较多、相对周全的配合比设计方法。首先计算适配强度，确定合理的水胶比，然后通过固定砂石体积含量的方法确定石子和砂的用量，并保留全计算法中的用水量计算公式之后确定胶凝材料用量，分别计算水泥和粉煤灰用量，最后利用公式和经验确定高效减水剂的用量。

3)自密实混凝土试验室试拌。经过大量配合比试验，优化出如表1所示的C55自密实混凝土配合比。

4)自密实混凝土性能检验，见表2。

表1 钢混结合段自密实混凝土配合比 kg/m3

表2 钢混结合段C55自密实混凝土工作性能与力学性能

5)混凝土局部足尺模型浇筑试验。试验分两组进行完成，第一组采用直接浇筑成型，第二组采用振捣成型。通过试验发现，在第一个钢格室布料时，混凝土能顺利的流到另外两个格室内，混凝土粘聚性好，未发现离析现象。浇筑至顶面时，在不振捣的情况下，多余的混凝土可从排气孔溢出，表明混凝土工作性很好，能达到自密实。浇筑完成并养护结束后，将模板拆开，两个模型均显示混凝土在格室内填充密实，混凝土对PBL键包裹效果很好，未出现收缩裂缝(如图4所示)。

4 结语

永川长江大桥钢—混结合段钢梁部分的顺利吊装，证明了该吊装定位技术和存梁支架的可行性；混凝土梁段部分的顺利浇筑也进一步验证了C55钢纤维自密实混凝土的科学性和合理性。永川长江大桥钢—混结合段的关键施工技术可供类似工程参考借鉴。

[1] JTJ/TF 50—2011,公路桥涵施工技术规范.

[2] 田晓斌,胡明义.鄂东长江公路大桥工程.北京：人民交通出版社,2012.

[3] 黄舣长江大桥钢混结合段施工细则.

Discussion on critical construction techniques of steel-concrete combined section of Yangze river bridge in Yongchuan★

Yang Tianwei Huang Tiangui Huang Yufan

(CCCCFirstHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100024,China)

Taking Yangze river bridge in Yongchuan as an example, the paper studies its bridge steel-concrete combined section construction difficulties, and discusses critical steel-concrete combined section construction techniques from aspects of steel-beam bracket, deck hoister and steel box girder orientation, which has accumulated construction experience for similar engineering.

cable-stayed bridge, steel-concrete combined section, steel-box girder, deck hoister

2015-09-16

杨天伟(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0165-03

U445

A

★：“十二五”国家科技支撑计划课题“钢—混凝土组合结构现代化施工关键技术研究四”(课题编号：2011BAJ09B0404)