内陆湖泊、库湾区大跨径钢混叠合梁分节段安装技术研究

周诚兮

（保利长大工程有限公司，广东 广州 511431）

1 工程概况

溧阳至宁德国家高速公路（千黄高速）QHTJ-02合同段云常线大桥跨越千岛湖库湾，桥梁全长806m，其中2-17跨位于水库中，第11跨采用60m简支钢砼叠合梁施工，其他跨径为40mT梁。千岛湖航道等级Ⅶ级，航道净空38m×3.5m，最高通航水位108.0m，桥位区最大水深32m。

钢混叠合梁主梁钢梁主体钢结构为工字型主梁，横向通过横梁螺栓连接。主梁、横梁采用Q345qD钢材，X撑采用250mm×80mm×9mm×12mm，横梁、X撑、主梁均采用焊接，桥面为钢筋混凝土桥面。其中右幅为等宽桥面，桥面宽16.25m，高3.45m，设置6片梁。左幅桥面为变宽异形桥面，宽度由13.096m渐变至15.662m，高3.45m，横向设置6片主梁。主梁高3000mm、顶板宽700mm、底板宽900mm，主梁顶板厚25mm、44mm、52mm，主梁底板厚28mm、52mm、58mm，主梁腹板22mm。

2 临时墩设计与计算

2.1 结构设计

由于全桥以40mT梁为主，临时支墩主要是用于60m钢混叠合梁由一跨变成两跨进行架设（25m+35m），提前搭设临时墩，可以在不换架桥机的情况下，由40m架桥机实现全桥连续架设的目的。临时支墩采用Φ1020mm×10mm钢管桩做为基础，由于支墩位置处覆盖层偏薄，为了确保支墩的稳定性，钢管桩采用栽桩基础（10m），钢管桩横桥向布置5排，顺桥桥向按三排桩布置，共布置钢管15根；桩顶采用3工56a型钢做为桩顶大梁；上部结构采用20排“321”贝雷梁作为直接的承重梁；贝雷梁顶铺设工20a型钢，间距37.5cm，工20a型钢顶面满铺花纹板；临时墩支架顶面标高按+125.0m设计，在钢混叠合梁下设置临时支座，支座具体高度根据现场结合钢混叠合梁预拱度等要求进行调整；另外为了便于钢混叠合梁的焊缝对接，每片梁底均根据现场实际需要设置微调装置。临时墩设计如图1所示。

图1 临时墩立面侧面布置图

2.2 结构计算要点

临时墩主要承受架桥机自重、钢混叠合梁梁重、风荷载、水流压力等荷载，各荷载组合及对应现场工况见表1。

表1 临时墩荷载组合及对应现场工况

根据上述荷载组合，架设第二跨钢板梁时架桥机中支腿落在第一跨已架设完成的钢板梁上，架桥机中支腿反力和第一跨钢板梁自重进行叠合，架桥机最大反力96.5t，第一跨（25m梁段）单片钢板梁落在支架上自重18.75t，则单个支点上荷载为115.25t，单个支点接触面积按0.9×0.9m考虑，接触压力，工20a间距为0.375m每道，单个支点至少由3根工20a承担。

贝雷梁内力计算采用Midas/Civil有限元软件建模计算，根据工况1-17分别建模，见图2。根据建模计算分析可知，在工况九荷载组合下，架桥机落梁前贝雷梁竖杆组合应力最大，满足设计要求。

图2 工况9建模图

3 钢梁节段运输

钢混组合梁分段长度较长、运输难度大。结合现场道路及构件类型的实际情况编制详细的运输方案，钢梁运输由专业运输公司进行运输。根据钢混叠合梁的尺寸、特点、路线、大型构建运输经验结合运输安全性、经济性和可行性，制定运输方案。此次钢混组合梁运输采用公路方式由杭州市临安县到淳安县云常线大桥施工现场。钢梁运输采用拖车运送，每台车拉1组钢梁，每组长度10m/15m。

4 钢梁场内运输

钢梁节段梁现场焊接完成后，检验合格后运输至桥上架设，梁板节段分为25m，35m两种，每跨梁板分3组（2片工字钢主梁为1组，一跨共6片）。钢梁运输采用180t/YC200-4三轴运梁平车运输，现场根据实际情况对运梁平车进行改装，运梁平车原设计承重转盘为90cm，根据钢梁两片同时架设需求，采用工字钢加长转盘至3.5m，前后及两侧设置限位装置，保证钢梁运输途中稳定性。

5 钢梁安装

叠合梁采用先架后叠的工艺方案：分段制作、运输、架桥机吊装，然后焊接成为整体结构，最后浇筑混凝土桥面成桥。

60m钢梁分25m/35m两段架设，梁高2.5m，最宽3.1m，钢梁右幅为等宽桥面，共质量455.3t，左幅为变宽桥面，共重455.4t。根据架桥机稳定性验算满足各项工况及经济性对比，选用SH-JQJ180t-40m（J190t-40m）型架桥机进行安装。

根据梁段的划分及吊重，分节段分幅施工。架设顺序：25m节段→右幅35m节段→节段梁焊接及横隔梁焊接→焊接质量检测。根据设计图每跨6片钢梁，单幅6片钢梁，为保证钢梁架设稳定性，两组为一个编号，按从内到外1#至3#顺序进行编号，运梁炮车运梁时行走2#位置。

6 钢梁混凝土顶面模板安装

钢梁顶部设置有X撑，X撑顶面距桥面板混凝土地面最小距离为10cm，如按照常规施工，采用支架+木模板作为桥面板混凝土施工模板型式，支架及模板极难拆除，对后续航道通行将留下较大安全隐患，结合国内其余钢混叠合梁桥面混凝土施工经验，对混凝土面板模板提出改进措施，钢梁桥面板混凝土模板采取永久钢模板形式，顺桥向间距1m，铺设10槽钢，槽钢面上采用3.5mm厚钢板作为底模。该改进措施，不仅可以节省施工时间，同时，钢模板作为桥面永久结构，对钢梁受力起到加强作用。如图3所示。

图3 钢梁X撑布置图及大样图（单位：mm）

7 钢梁钢混叠合梁的体系转化

考虑到钢混叠合梁混凝土面板的整体性，及减少混凝土面板施工分次浇筑会留有施工缝（对后续桥面防水影响），项目部结合国内其余钢混叠合梁施工经验，钢梁桥面浇筑采用整幅一次性浇筑。

桥面混凝土施工完成后，按照设计要求，混凝土龄期达到28d后，开始体系转化，拆除临时墩处的临时支座，完成体系转化。体系转换完成后，预拱度最大剩余量左幅为9.9cm（左幅为变截面钢梁），右幅为5.5cm，基本能满足后期荷载的下扰要求。

8 结语

大跨径钢混叠合梁采用分段架设的技术在该项目应用取得了成功。按照原设计图纸，单片工钢长度为5m，项目部根据以往施工经验、受力验算、施工方案的比选，提出了钢梁的优化设计，为避免现在焊接位置处于跨中不利位置，提出将节段梁划分为10m及15m两种组合类型。同时，跨度60m钢混叠合梁，架设时，分为25m及35m节段，完全可以采用40m架桥机架梁，从而节省了钢梁架设设备的额外投入，降低了施工成本，同时也加快了施工进度。

原设计为钢梁架设完成后，桥面混凝土施工前进行体系转换。通过计算分析，分节段架设钢梁后，体系转换与原设计不一致。施工过程中，采用计算分析的结果，定为桥面混凝土施工完成后且混凝土强度达到设计要求后，再进行体系转换。通过后续监控结果显示，混凝土强度达到设计要求后，再进行体系转换，钢梁整体下扰较大，剩余预拱度基本能满足后期荷载的变形。