钢板组合梁桥钢梁及桥面板一体化架设施工技术

周伟明

(中铁二十四局集团安徽工程有限公司 安徽合肥 230011)

1 工程概况

G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段路基工程CQ-06标段主线共有桥梁10座，均为钢板组合梁桥，桥梁全宽25 m，标准跨径35 m。标段共有钢板组合梁211孔，桥面板2 109片。

钢梁采用双主梁结构，主梁为Q345qD工字型直腹板构造，标准间距6.7 m，由上翼缘、下翼缘及腹板焊接组成。上翼缘宽0.8 m，下翼缘宽0.95 m。主梁竖向设加劲肋，竖向加劲肋与主梁腹板同高。混凝土桥面板和钢主梁采用集束式焊钉连接。

35 m跨主梁高1.8 m，距支点位置3.5 m及跨中每7 m设置1道小横梁，小横梁高0.4 m，中、边支点分别设置中横梁及端横梁，中横梁及端横梁高均为0.9 m，1孔35 m跨钢梁重约85.6 t。

桥面板横桥向宽12.25 m，承托处板厚40 cm，悬臂处板厚22 cm，跨中板厚25 cm，横桥向每间隔50 cm设预应力钢束，桥面板纵桥向长分3.2 m、3 m、2.5 m三种，横向全宽预制，最重桥面板重约28 t。

钢梁上安装好的桥面板纵向留有湿接缝，桥面板预留剪力槽，剪力槽处的钢梁上翼缘和湿接缝处设置剪力钉群。桥面板就位后，浇筑剪力槽及湿接缝处混凝土与钢梁连接，并张拉通道剪力槽处的2束横向预应力钢束。具体见图1。

图1 钢板组合梁桥各主要部位三维示意

2 总体施工方案

为达到钢梁及桥面板一体化架设施工要求，经综合研究及首件实践，施工方案总体流程如下[1－4]:

(1)桥梁下部结构施工完成，桥下地面硬化，设置钢梁拼装台座，在台座上组拼基础联钢梁；

(2)安装门式起重机，作为基础联钢梁拼装、钢构件提升及现场拼装等的起吊设备；

(3)依次拼装基础联钢梁及桥面板，作为后续架桥机架设钢梁的现场拼装平台；

(4)架桥机进场组拼验收；

(5)架桥机先架设第1跨钢梁，然后过孔，架设第2跨钢梁，焊接第1跨及第2跨钢梁；

(6)架桥机架设第1跨桥面板，然后过孔，架设第3跨钢梁，焊接第2跨及第3跨钢梁；

(7)架桥机架设第2跨桥面板，依此类推进行钢梁架设、焊接及桥面板架设。

钢梁及桥面板架设时序:整联钢梁架设焊接完成前，钢梁的架设进度超前桥面板一跨，待整联钢梁架设完成后依次完成剩余桥面板架设。

3 基础联安装

(1)为形成规模化施工，钢梁及桥面板架设需在现场搭设工作平台供钢梁现场拼装。经综合比选，将第一联桥梁上部结构施工完形成的桥面作为后续规模化施工的工作平台，即基础联[5]。

(2)基础联的钢梁在桥跨内场地台座上斜向拼装，用2台100 t门式起重机吊装就位。然后同样利用门式起重机安装桥面板，浇筑湿接缝并张拉横向预应力钢束，完成基础联施工，具体见图2。

图2 基础联钢梁及桥面板安装示意

(3)门式起重机宽30 m，横桥向跨越全幅桥宽，顺桥向沿桥墩两侧敷设走行轨道。门式起重机高度需满足最高桥墩的钢梁及桥面板安装要求。

(4)钢梁在现场拼装完成后，利用门式起重机起吊越过盖梁，利用天车调整纵横桥向方向，基础联钢梁安装从大里程往小里程方向进行。

(5)桥面板同样采用门式起重机安装，桥面板运输至现场后，将桥面板提升至越过钢梁，天车向跨中方向横移；然后将桥面板旋转90°，形成安装姿态，天车缓慢下钩，点动调整桥面板位置，对准安装控制线后落钩[6－9]。

4 架桥机改造及组拼

4.1 架桥机结构形式

为满足钢梁及桥面板一体化架设要求，在传统架桥机的基础上进行适用性改造，根据选型，最终采用JQJ40 m/180 t架桥机(见表1)，架桥机总长81 m，宽12 m。

表1 架桥机主要性能参数

4.2 架桥机结构改造

架桥机改造主要是针对钢梁及桥面板的特点对吊具进行改造。

(1)桥面板吊具采用扁担梁＋精轧螺纹钢吊杆，另外吊钩设计成具有旋转功能(见图3)，方便桥面板安装时进行姿态调整。桥面板吊点采用φ50 mm PVC管预留4个吊点，然后采用φ32 mm作为吊杆连接至扁担梁。

图3 桥面板吊具构造

(2)钢梁吊具采用双层扁担梁(见图4)，上下扁担梁之间采用4根钢丝绳连接，兜底扁担梁与钢梁接触部位设有橡胶垫及限位块，防止钢梁表面损伤及横向滑移。

图4 钢梁吊具构造

4.3 架桥机组拼

(1)架桥机组拼顺序:前支腿安装→中托横移轨道、中托轮安装→主梁及导梁安装→前支腿调整→纵导梁前框架安装→纵导梁后上横梁安装→提升小车安装→伸缩系统安装→电器系统安装。

(2)架桥机组拼:先将主横梁、纵导梁，起重行车及其相关配件组拼成若干个单元，再利用两台门式起重机配合在前、中支腿位置整体吊装至桥面既定位置。

(3)架桥机组拼完成后进行试吊，试吊分空载试吊、轻载试吊、1.0倍荷载试吊及1.25倍荷载试吊，试吊完成后办理签证手续，手续齐全后架桥机方可正式启用。

5 钢板梁安装

(1)架桥机就位:架桥机架设钢梁前，架桥机就位分为两种工况，即架设首边跨、架设中跨及尾边跨。两种工况架桥机前支腿及后支腿位置均相同，架设首边跨时中支腿落在前一跨最后一块桥面板位置，架设中跨及尾边跨时，中支腿落在安装跨后墩墩顶钢梁上。

(2)钢梁运输:钢梁组拼完成后由两台门式起重机抬吊至运梁台车上，钢梁运输采用4辆运梁台车对称布置(见图5)，动力端设置在后端。

图5 钢梁运输台车布置示意

(3)钢梁挂钩:1＃、2＃天车移至架桥机尾部，待钢梁前端进入尾部后先将2＃天车与钢梁挂钩，2＃天车与后端运梁台车同步前移，钢梁后端前移至一定位置时，1＃天车与钢梁挂钩，2台天车提起钢梁，运梁车退出。

(4)钢梁前移:2台天车同步提梁向安装跨方向移动，前移过程中，2台天车应同步，若梁体晃动，应停止前移，待钢梁稳定后再平稳前移，前移速度不得大于3 m/min。

(5)钢梁落梁:钢梁前移至安装跨正上方时，后端对准上一节段钢梁基准线，前端对准支座垫石中心线(见图6)，初步对位后缓慢落梁至距垫石顶面50 cm，前端安装临时支撑千斤顶。

图6 钢梁架设示意

(6)钢梁位置调整及加固:临时支撑千斤顶布置在中横梁或端横梁顶升加劲处，盖梁顶面设置2个35 t螺旋千斤顶，千斤顶底部设置砂筒。根据盖梁顶面高程及梁底高程初步计算砂筒高度，钢梁前端落在千斤顶上，后端采用码板与前一节段钢梁初步固定。测量人员利用全站仪对钢梁的标高及坐标进行量测，根据观测数据进行微调，微调采用千斤顶进行。钢梁调整完成并经测量验收合格后，后端码板固定限位，前端千斤顶暂不拆除。具体见图7。

图7 钢梁高程(上)及横向微调(下)千斤顶布置示意

(7)支座安装:支座安装采用自上而下的方法，先将支座与钢梁采用高强螺栓连接，保证支座与钢梁密贴，钢梁安装时将支座下锚杆对准支座垫石上预留孔，钢梁位置调整准确后，钢梁临时落在支撑千斤顶上，对钢梁对接处进行限位固定，支座位置及平整度满足要求后开始下部重力灌浆。支座四周采用竹胶板封模，与垫石结合位置张贴双面胶密封，灌浆采用专用支座灌浆料，将灌浆管伸入至支座下部中心位置，从支座中心向四周灌浆。灌浆不得过快，确保支座预留孔灌实，灌浆顶面应高出下支座钢板底面1 cm。待灌浆料达到设计强度后，方可拆除临时支撑千斤顶，完成结构受力体系转换。

(8)钢梁对接面焊接及涂装:钢梁安装位置调整完并进行临时固定后，再进行钢梁节段对接处焊接施工。焊缝验收合格且支座底部灌浆料达到设计强度后，拆除调位千斤顶及辅助设施，完成焊缝表面及附近涂装[10]。

6 桥面板安装

第1步:采用运梁车将桥面板顺桥向运输至架桥机尾部，1＃天车移动至架桥机最尾端，2＃天车移动至桥面板正上方，天车落钩，安装吊具，缓慢提升桥面板，使桥面板提离运梁车，运梁车退回。

第2步:天车前移至安装跨，推动桥面板旋转90°，使桥面板呈安装姿态。同时在钢梁与桥面板接触面上涂抹环氧砂浆[11－12]。

第3步:移动天车将桥面板移动至安装位置，缓慢下钩，待桥面板底面距剪力钉顶约10 cm时，停止下钩，根据桥面板上的中心线及钢梁上标示线，调整桥面板位置并稳定，缓慢落钩，使桥面板缓慢下落至稳定状态，桥面板落稳后，检验其中心线及边线，若偏差过大，应提起桥面板重新对位。

第4步:按照上述方法，依次完成该跨桥面板安装，中支腿处桥面板暂不安装，待架桥机过孔后再进行安装。具体见图8。

图8 桥面板架设示意

7 结论

G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段路基工程CQ-06标段10座钢板组合梁桥采用架桥机一体化架设钢梁及桥面板，从不断改进到目前已形成规模化施工，实践效果良好，为钢板组合梁桥在山区高速公路应用提供配套施工技术支撑。从长远看，也为钢结构桥梁的发展带来了生机及活力，具有良好的推广应用前景。现得出以下结论:

(1)当施工现场对汽车吊或履带吊适用性较差时，采用架桥机一体化架设钢梁及桥面板的方案易形成规模化施工，施工工效高，优越性突出。

(2)当线路上多座桥梁之间有路基或隧道时，架桥机过隧方案及转场方案等需进一步研究，尤其是不同转场方案的经济性比选。

(3)随着施工机械化水平的不断提高，架桥机、运梁车等桥梁施工工装也要配套发展，从而形成成套建造技术助推桥梁建造技术不断发展。