1工程概况

        某城市快速路立交主线桥跨越当地主要交通 道路,采用体外预应力钢-混凝土组合变截面连续 梁结构,分左右幅设计,跨度组合均为(50+82+ 50)m,主跨82m为区域内最大跨度钢-混凝土组合 梁桥。梁截面由预制开口钢箱梁和现浇混凝土桥 面板组成,单幅桥横断面由2片钢箱梁组成,每片钢 梁底宽3.16m,箱间距2.30m,箱梁底面沿桥纵向为 抛物线的线型变化,梁高由2.2m曲线渐变至4.2m。 采用体外预应力体系,由体外预应力束(含管道和 灌浆材料)、锚固系统、转向装置、防腐系统组成;预 应力钢索采用环氧喷涂无黏结钢绞线,采用HDPE 护套,锚固为15-22可更换式体外束预应力专用锚 具。钢箱梁纵、横断面如图1所示。

2总体施工组织方案及特点

2.1施工组织总体方案

        钢箱梁在工厂整体制作后于吊装前切割分段, 每幅分9个节段,最长节段长度为30.0m,最大节段 重量94.05t。现场在分段接口处设临时支墩,采用 2台250t起重机同时吊装,钢箱梁节段现场吊装就 位后,采用高强螺栓或现场焊接连接。钢箱梁焊接 成型后,施做桥面系,施加体外预应力体系,撤除临 时支墩体系。

2.2工艺特点及难点

        1)本工程箱梁采用体外预应力钢-混凝土组合 梁结构,使桥梁自重大大减轻、方便施工、缩短工期、 保护环境,具有良好的社会经济效益与环境效益。

        2)跨度大,最大跨径达82m,箱梁顶面与底面 呈空间曲面,其线型复杂,而钢箱梁对温度敏感,因 此施工时对钢箱梁的线形控制尤为重要。

        3)钢梁呈抛物线,各截面梁高不同,梁段和单 元构件种类多,制作精度控制难度大,对切割、拼 装、焊接、吊装及拼接等工序工艺均要求非常高。

        4)钢梁截面高度最大约4.0m,宽3.875m,最 长节段长30m,同时梁底面为曲面,给运输、吊装带 来一定困难。

        5)钢箱梁跨越交通要道,交通流量大,必须有 稳妥可靠的支撑和交通疏导方案,保持桥下道路畅 通,确保施工期间桥下交通安全。

3施工要点

        3.1钢箱梁厂内制作

        主梁采用厂内182m整体预制,再切割分段进 行运输吊装,用高强螺栓或焊接连接,使钢箱梁制 作成型与现场吊装拼接后线形高度吻合。钢箱梁 厂内制作施工流程为:制作整体台模→顶、底、腹排 板图→制样→下料→切割→边缘加工→整平→拼 接→组装→焊接→制作段接缝解体→拼接板定位、 制孔→出厂运输。施工技术要点如下。1)胎架制作在加工厂制作长182.0m,宽 9.5m的整体胎架,横向与梁等宽设置,胎架表面曲 线与钢箱梁底面成型曲线吻合(见图2)。

        2)放样、切割在整个钢结构制造中,放样、切 割工作是非常重要的一环。放样工作在放样平台 上进行,然后依样进行切割加工,最后把各个零件 配成一个整体。

        所有零件放样、下料时均要考虑加工余量和焊 接收缩余量。根据放样结果,按构件号料明细表采 用小余量一次下料工艺,采用全自动切割机下料, 确保切割精度,下料后的构件变形应进行矫正、边 缘加工和抛丸除锈。

        3)板单元制作把钢箱梁划分为面板与腹板 组成T梁单元、底板单元、横隔板单元、钢箱箱间连 接件等,精确下料组装单元。

        4)主桥箱梁组装组装顺序为:底板拼接→纵 肋安装→隔板安装→腹板安装→中间系梁安装。 钢梁的顶、底、腹板均应用20%冲钉将整桥拼接为 整体后再参与组装,将纵、横向板件全部装上并点 焊,组成纵横格构成箱体,调整梁的方正度和线形 后,严格按照焊接顺序,依据焊接工艺施焊。

        5)焊接工艺 钢箱梁采用焊接与栓接结构,工 厂加工以焊接为主,工地安装以栓接为主。工厂焊 接质量是全桥施工关键,焊接前,应进行焊接工艺 评定,并应根据评定报告确定焊接工艺。对于顶 板、腹板、底板及纵肋的横向对接焊缝均要求达到 一级焊缝,全部进行超声波无损检测;钢梁各部位 的对接一级焊缝应在焊接24h后全部采用超声波检 查,并抽取不小于焊缝条数10%的焊缝用射线 检查。

        焊接顺序选择应考虑焊接变形,尽量采用对称 焊接,对收缩量大的部位应先焊接,以平衡加热量, 使焊接收缩量小。严格遵守如下焊接顺序:顶板与 腹板组成T形梁角焊缝→底板对接焊缝→纵肋板 对接焊缝→腹板对接焊缝→腹板与底板间的主角 焊缝→劲板与底板角焊缝→隔板与腹板角焊缝→ 隔板与底板角焊缝→隔板与劲板角焊缝。

        焊接采用埋弧焊和CO2气体保护焊(焊接电 流、电压根据焊接工艺评定结果选择),小区域采用 手工焊;焊接方法采用向下横焊和立焊,特殊区域 也可采用仰焊。

        6)防腐涂装防腐涂装工序为:原材料进厂→ 喷砂除锈→喷底漆→构件验收→基层表面验收→ 喷涂中间漆→外观及厚度检查→分层喷涂→分层 外观及厚度检查→现场安装→摩擦面强力打磨→ 涂层破损面补漆→喷涂面漆→检查验收。

        防腐采用高压空气喷涂,压力视不同涂料调至 11.8~16.7MPa,喷嘴与被喷涂面的距离不得小于 400mm;上一层油漆固化后,应及时进行下一道油漆 施工;对放置较长时间的涂层表面,下一道油漆施 工前必须清理上一层。

        7)钢梁分段解体钢箱梁加工成型后,进行分 段切割解体。分段前需制作好分段处拼接板及制 作梁体与拼接板螺栓孔,以确保现场吊装拼接时拼 接板与梁体螺栓孔位与分段前一致,提高拼接精度。

3.2钢箱梁现场吊装拼接

3.2.1临时支墩及交通疏解

        钢箱梁分解后,采用140t载重平板车分节运输 至现场。现场根据吊装方案,在钢箱梁分段处设置 临时支墩。临时支墩基础采用条形基础,条形基础 长9.5m(对应钢箱梁宽度)、宽3.5m、高0.2m(要 求高出公路0.8m)。立柱采用双排钢管柱 (630mm×10mm),立柱顶纵横梁均采用HM340× 250×9×14,横梁跨度2.8m(最大),纵梁跨度 2.0m,高约6.0m。临时支墩柱与横梁及纵横梁间焊 接系为整体,横梁上放砂箱及千斤顶调节箱梁安装 高度(见图3)。

        对桥下交通进行临时疏解,以保证施工对交通 产生的干扰在可控范围内,并满足施工所需工作面 要求。

3.2.2吊装方案及吊机选型

        考虑不同施工顺序,对吊装方案进行比选(见 表1),经比选采用方案B,采用纵向从左到右、横向 从中间向两侧对称安装的原则顺序吊装。

        综合考虑钢箱梁每分节重量、现场工作面及交 通疏解范围,采用双机抬吊吊装方法,对每一节段、 每一典型工况进行检算分析,根据分析结果进行起 重机选型。

3.2.3吊装典型工况分析

        吊装时根据钢梁的位置与起重机工况确定吊车站 位及运梁车停靠位置,各典型吊装工况分析如下。

        1)1~4节段位于城市主干道西侧辅道外,吊装 时无需占用车道(见图4)。

        2)5~12节段位于城市主干道西侧辅道上,吊 装时需占用主干道西侧辅道(见图5)。

        3)13~20节段位于城市主干道上,吊装LE段 钢梁时主干道全封闭,每段梁吊装封闭30min,于夜 间11:00至次日6:00时段内吊装(见图6)。

        4)21~28节段位于城市主干道东侧辅道上,吊装 时需占用主干道东侧辅道(见图7)。

        5)29~36节段位于城市主干道西侧辅道外,吊装 时无需占用车道(见图8)。

3.2.4高强螺栓连接

        高强螺栓连接按临时栓接→安装高强螺栓→高强 螺栓连接和拧紧固定的施工顺序,从安装好的一端或 刚性端向自由端进行;其初拧和终拧均需从螺栓群中 央开始,依次由里向外、由中间向两边对称进行,且同 一高强螺栓初拧和终拧的时间间隔要求不得超过1d。

3.2.5横梁安装

        钢梁吊装完成后,吊装中间系梁,再对中间系梁进 行焊接,焊接次序从中间向两边对称焊接。

3.3钢筋混凝土桥面板施工

        钢筋混凝土桥面板施工时,箱体内及钢箱之间安 装钢板底模;两侧翼缘板由于悬挑,需采用支架进行施 工,根据桥下环境的不同,分别采用满堂碗扣支架及悬 挑三角支架。 钢箱梁现浇桥面板分别在两墩顶设置负弯矩预应 力钢绞线及整体桥面设置通长预应力钢绞线。由于桥 面长达182m,采用分段浇筑,第1次对称浇筑主跨两 墩顶处各65m长桥面板,第2次浇筑主跨跨中30m,第 3次浇筑副跨两端墩顶各11m桥面板,以减少混凝土 收缩徐变带来的影响。

3.4体外预应力施工

        体外预应力在钢箱梁制作安装及桥面板施工过程 中穿插进行,施工流程为:钢箱梁隔板制作预留孔→转 向器的外套钢管安装→锚头区锚具定位→转向器安装 →橡胶固定转向器→转向器与外套管间灌浆→体外预 应力钢索下料及穿索→索体与转向器间填充橡胶→桥 面板浇筑混凝土→混凝土强度达设计要求→张拉体外 索→索体与外套钢管间安装防损定位装置→锚头区预 埋管内灌环氧砂浆→防松装置的安装→防腐装置的安 装→安装减振器。

        根据钢束张拉伸长量较长的情况,采用悬浮张拉 方法。张拉采用两端对称同步进行并以10MPa/min的 速度均匀加载,加载顺序为:0→10%→20%→100% (持荷2min)锚固。

4结语

        本工程在钢-混凝土组合梁制作阶段,采用整 体制作成型,再分段切割吊装,保证了制作及拼装 时的精度,使钢箱梁制作与吊装成型后的线形较为 吻合;在吊装时通过方案比选,采用左边跨→中跨 →右边跨的吊装顺序,避免从两边向中跨吊装时产 生的合拢环节,采用合理吊装和疏导交通方案,简 化了施工难度的同时保证了施工精度和进度。桥 面翼缘板采用悬挑三角支架施工,制作简单,施工 方便,不影响桥下交通。体外预应力束张拉时采用 悬浮张拉法,有效控制预应力损失及工作锚具寿 命,确保了桥梁的力学性能达到设计要求。本工程 施工方案在实际应用中技术较为先进,经济效益及 社会效益良好,具有一定参考价值。