摘要：本项目钢混组合梁横向采用三箱结构，箱间通过横梁进行栓接，增加了钢箱制作的难度。钢梁在厂内分节段进行制作，运输至现场组拼，对钢梁厂内制作精度要求较高。钢箱节段厂内纵、横向连续匹配技术，通过在连续匹配胎架上对钢梁节段进行预拼及配钻，将钢混组合梁组拼及安装精度由高空调整转化为地面厂内调整，有效解决了钢混组合梁架设后，架设精度无法满足梁间连接要求的问题，为今后类似工程提供参考。
关键词：钢混组合梁；钢梁；预拼装；连续匹配
1.引言
本项目钢混组合梁横向采用三箱结构，桥面板采用后场预制安装，钢结构及预制桥面板加工及安装精度要求高，在桥位钢箱梁间通过横梁栓接，桥面板采用后浇湿接缝的方式进行连接，与预制混凝土T梁或小箱梁架设方式类似，但横向箱间连接由湿接缝变成了螺栓连接，增加了钢箱制作的难度。同时，受桥梁所处地形及高墩的限制，常规的设置临时支墩，地面起重吊装的工艺无法实现，需采用架桥机进行桥上吊装。如不进行厂内钢箱节段和梁间的连续匹配，钢混组合梁架设后，必然出现架设精度无法满足梁间连接的精度要求，高空处理也较为困难，施工质量和工程进度难以保证。
所以，本文将钢混组合梁厂内制作钢箱节段连续匹配施工技术作为研究对象，旨在将钢混组合梁架设精度高空调整转化为地面厂内调整，采用单跨3片钢混组合梁进行节段间纵向和梁间横向连续匹配的方式，确保钢混组合梁架设精度，降低高空调梁的风险，节约架梁周期。
2.工程概述
雁宿崖枢纽互通立交为涞曲高速的起点互通，设置于涞源县雁宿崖村西侧，为涞曲高速与荣乌高速 T 形交叉而设，与正在施工的荣乌高速公路相接。雁宿崖互通A匝道3号、4号桥、B匝道桥上部结构形式均为钢混组合梁，共计64跨，总用钢量约1.31万吨，桥梁最大圆曲线半径700m，最大纵坡-3.28%。
钢混组合梁钢梁部分为单箱单室结构，采用直梁预制方式，全线箱梁共17联总计64跨。其中包含50m跨为55跨，46m跨为6跨，34m跨为2跨，60m跨为1跨。
钢梁部分中心高1.9m，翼板宽度为560mm，每幅横向设3片钢箱梁，梁两腹板中心距离为2m，两箱间横向布置横向联系梁，联系梁采用高强螺栓连接。桥面设50cm厚C40混凝土预制板。箱梁每跨间伸缩缝位置及两箱梁中间0.6m位置、翼板布置剪力钉位置为现浇混凝土，其它位置为预制混凝土板。
图2-1 箱梁横断面图
3.钢梁节段连续匹配工艺研究
3.1钢梁节段连续匹配工艺流程
为确保钢箱梁拼装时接口对接准确，架设完成后箱间横梁连接顺利，在厂内钢梁节段时进行连续匹配，若发现节段尺寸有误或线形不符时，可在厂内进行修正，避免高空调整，降低高空作业难度，加快安装速度，消除现场施工风险。
3.2连续匹配胎架设计与施工
为保证钢梁梁段的位置和外轮廓的尺寸的准确性，保证桥位的安装精度及安装进度，制作一种能够连续使用的钢梁组装及整跨预拼装胎架。
3.2.1胎架设计
针对本项目钢混组合梁结构特点，以立柱、横梁、柱脚板和调节板为主要构件组装而成的工厂组装胎架，用于钢箱梁工厂组装焊接。胎架按循环连续使用设计，承重横梁使用I16的工字钢，长2.2m，纵向间距2m，在钢箱节段接口处加密1根横梁。横梁通过法兰用膨胀螺栓固定在拼装区混凝土地面上，法兰采用20mm的钢板，横梁上设置调节板，采用[14槽钢，高度最大取300mm。胎架循环利用时只调整调节板的高度即可。胎架高程模拟钢箱梁线型及现场实际高差，从而使制作出的箱梁线型准确。
图3.1-1 钢梁节段连续匹配工艺流程图
箱梁循环胎架图如下图所示：
图3.2-1连续匹配胎架立面图
图3.2-2循环连续胎架立面纵向图
3.2.2胎架制作
⑴ 胎架制作前，先建立永久基准点及标志塔，作为胎架平面位置及高程调整的测量依据，以便随时对胎架进行检测。在胎架上设置纵、横基线和基准点，以控制梁段的位置及高度，确保各部件尺寸和立面线形。测量控制点做加固处理并做好保护措施，且保证沉降≤1mm。
图3.2-3 永久基准点及标志塔布设平面图
⑵ 胎架直接坐于拼装区硬化场地上，拼装区采用20cmC30混凝土硬化，具有足够的承载力，能够确保在使用过程中沉降≤1mm。
⑶ 根据永久基准点及标志塔，对胎架布设位置进行精确放样，并弹墨线标识。将锚固法兰提前与I16工字钢横梁进行焊接，根据放样结果，安装I16横梁，复核无误后，通过膨胀螺栓将横梁锚固固定。
图3.2-4 连续匹配胎架制作
⑷ 按照设计给定的钢箱梁制造线形（纵曲线）制作胎架拼装的纵向线形，根据设计给定的同跨三片钢箱梁的横坡，确定横向三排拼装胎架顶部的相对高差。考虑钢箱梁受焊接收缩和重力的影响而发生的变形，在胎架横向设置适当的上拱度。
⑸ 钢箱梁的纵向线形和横向预拱通过调整胎架调节板高差来实现。调节板与横梁间采用焊接连接，调节板高度最大取300mm，依据桥梁线型将板顶做成斜面，以调节钢箱梁不同高度的线形。
⑹ 每轮次梁段下胎后，应重新以测量控制网为基准对胎架进行检测，做好检测记录，确认合格后方可进行下一轮次的拼装。
3.3钢梁节段连续匹配技术
钢混组合梁钢梁部分以直代曲，同一片钢梁平面线形为直线。因此，在连续匹配时，在保证钢梁平面线形直顺的前提下，尽量提高钢梁节段纵向线形控制精度。
每轮次各钢梁节段连续匹配组焊完毕后，在测量控制网中用全站仪精确测量采集钢箱梁测量监控点的三维坐标。通过建模分析确定各梁段的空间位置及线形偏差，然后确定梁段的长度、端口尺寸、间距等参数，通过整跨钢梁连续匹配，保证钢梁制作的纵横向线形，从而消除分节段制造时的偏差累积，使实际制造线形与理论制造线形相拟合。同时通过端口匹配消除相邻节段间的板边错台，有效控制梁段接口精度。
检验合格后打开码板，将梁段运出堆放，进行下一跨钢梁连续匹配施工。
3.3.1测量控制网布设
拼装区设置梁段测量控制网，测量点所在立柱基础和构造做加固处理，保证沉降≤1mm。
在胎架两端设置纵向基线标志塔和地样基准，四周设置高程测量基准点，作为钢箱梁几何尺寸定位基准构成各坐标系的基准点不得少于4个，并定期进行检测。通过该测量控制网坐标系与架设现场坐标系进行转换。测量控制网布置见图3.2-3。
3.3.2胎架调整
钢梁制作纵向线形考虑桥梁纵坡及设计预拱度要求。
表3.3-1 预拱度设置表
在计算机中绘制钢梁设计线形及标高，以较低一侧端头为基点，旋转钢梁使钢梁两端头位于同一水平面，以端头标高为准，计算各点相对高差，作为胎架调节板调整的依据。
胎架标高通过对调节板进行切割进行降低，通过对调节板进行帮条接长进行抬高。胎架标高调整完成后，将调节板顶标高与设计进行对比、复核。
3.3.3钢梁节段组拼及纵向匹配
1、组拼工艺概述：钢梁节段组拼在连续匹配胎架上进行，组拼前，在胎架上放样底板单元位置；将钢梁底板单元按胎架上定位线进行定位，底板接口位置重合；根据测量控制网，在底板上放样隔板和腹板控制线，按照底板上的隔板定位线定位隔板单元；最后按照底板上的腹板定位线将各节段腹板定位。
2、各板单元定位完成后，均先采用CO2气体保护焊进行定位焊，保证各单元件安装过程中定位牢固，不发生位移。
3、各单元件组拼定位完毕后，按照如下顺序进行组焊：箱内隔板与腹板焊缝→腹板与底板熔透焊缝→箱内隔板与T梁翼板焊缝→隔板翼板与T梁翼板焊缝。严格按照经过评定的焊接工艺进行焊接施工，及时矫正焊接变形。
4、钢梁三个节段的底板单元按胎架上定位线进行定位，并在横梁上焊接钢板对底板单元进行固定，保证底板单元定位准确、固定牢固，且接口位置重合。
5、因加劲肋竖向安装完成后，配钻困难，因此，底板接口处各1.5m范围内的两加劲肋在加工时提前配钻，并安装连接板，打入冲钉。在底板定位好后，将接口处加劲肋安装定位，并与底板及其余加劲肋组焊，保证加劲肋接口处的定位及配钻精度。
6、底板上胎前，对接口处一侧的底板提前配钻，底板接口处纵肋组焊完成后，安装底板顶面连接板。连接板与一侧底板螺栓孔重合后，打入冲钉，将连接板定位牢固，用摇臂钻根据连接板螺栓孔位置对未配钻的底板接口进行配钻。配钻完成后，打入冲钉，将底板定位牢固。
7、钢箱节段组焊完成后，在T梁腹板及翼板接口处放样连接板位置，安装连接板，并施定位焊。根据连接板螺栓孔位置，采用摇臂钻对接口处两侧的腹板依次进行配钻。配钻完成后，打入冲钉，单片钢梁纵向匹配完成。
3.3.4钢梁节段横向连续匹配技术
同跨三片钢梁纵向匹配全部完成后，在钢梁间一侧腹板上放样箱间联梁定位线。箱间联梁在厂内制作时，即进行配钻。根据定位线，安装定位箱间联梁，并与腹板组焊。
将横向联系梁与另一侧箱间联梁组拼，并安装连接板，打入冲钉固定，形成整体。
提吊横向联系梁与箱间联梁对接，安装定位连接板，使连接板与联梁螺栓孔重合，打入冲钉，将横向联系梁固定在一侧钢箱梁上。调整自由端箱间联梁位置，使联梁与另一侧钢箱梁腹板贴合，将箱间联梁与钢箱梁腹板组焊。
以相同安装方法安装同跨三片钢箱梁全部的箱间联梁，钢梁横向连续匹配完成。
3.3.5总体线形控制
钢箱梁梁段拼装完成后，使用全站仪在测量控制网内对钢箱梁上监控点进行三维坐标采集，钢箱梁顶板上设测量监控点。
1、纵向线形检测：桥梁线形检查以纵向中心线处和边缘处的理论高程为准，测量各梁段两端监控点三维坐标。
2、梁段扭曲检测：通过采集各梁段两端监控点三维坐标，判断各梁段的水平状态及扭曲情况。
3、钢箱梁梁长检测：以各梁段横基线为基准，测量各梁段的累加长度，确定后续梁段的补偿量。
通过坐标系转换，与理论坐标值比较，算出偏差值。
3.4现场实施情况
雁宿崖互通钢混组合梁钢梁于2017年9月5日开始厂内制作，10月13日完成钢梁首节段验收，10月28日至11月9日，B匝道桥跨荣乌高速段钢混组合梁支架法安装，2018年4月8日完成首片钢混组合梁架桥机架设，9月29日，全部钢混组合梁架设完成。
因钢梁厂内制作时钢梁节段采用了连续匹配技术，钢混组合梁不论采用支架法还是架桥机安装，钢梁节段拼装及箱间横向联系梁安装过程中，均未出现连接板无法穿入螺栓，需要现场高空调梁的问题，有效降低了钢混组合梁高空安装安全风险，极大地提高了钢混组合梁拼装及安装效率。
4.结束语
涞曲高速钢混组合梁施工中采用的钢箱节段厂内连续匹配施工技术，通过钢箱节段纵向连续匹配技术，将钢混组合梁现场拼装时可能出现的纵向线形及接口错台等问题有效规避掉；同时，通过横向连续匹配技术，使同跨三片钢混组合梁高空架设完成后，箱间横向联系梁能够顺利对接，避免了钢混组合梁高空调梁情况的出现，有效降低了钢混组合梁高空安装的安全风险，提高了钢混组合梁现场安装的效率，对同类型钢混组合梁钢梁场内制作具有指导意义。
参考文献
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[5] 李鹏.武汉二七长江大桥钢主梁预拼装线形控制技术[J].桥梁建设，2011年03期.
作者简介
杨晓光，男，1990.01，学士，工程师
张 何，男，1981.03，硕士，高级工程师
论文作者:杨晓光,张何
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
标签：钢梁论文; 组合论文; 线形论文; 底板论文; 腹板论文; 横向论文; 纵向论文; 《基层建设》2018年第36期论文;