中铁八局集团第一工程有限公司 重庆 400053
摘要：钢混结合段施工是混合梁连续刚构施工的关键，钢混结合段的定位浇筑，标志着连续刚构合拢间隙确定，其定位误差直接影响到合拢误差。本文以省道S364十水线改建工程小榄水道特大桥为例，介绍钢混结合段施工技术。
关键词：钢混结合梁；定位控制；吊装
一、工程概况
小榄水道特大桥位于中山市东凤镇沙口大桥下游约3.5km处的广珠城际快速轨道小榄水道特大桥的两侧，小榄水道特大桥主桥为跨越小榄水道的一座混合梁连续刚构桥，跨径布置为98+220+98m，主桥采用混凝土箱梁和钢箱梁两种形式，中跨节段依次为64m混凝土梁段+2.5m钢混结合段+2.5m钢箱梁连接段+82m钢箱梁节段+2.5m钢箱梁连接段+2.5m钢混结合段+64m混凝土梁段，82m钢箱梁重800t，采用整体吊装工艺，允许误差为20mm。
钢箱梁包含了PBL剪力键、钢格室、剪力钉、普通钢筋、横纵向预应力，构造错综复杂，如图1。
二、施工重点及难点
钢混结合段重约96t（含吊具及骨架），在进行钢混结合段工艺设计时，其施工难点和技术要求有：
1、小榄水道为内河I级航道，船只过往频繁，需尽快减短施工时间，降低通航安全威胁；
2、吊架具有足够的安全性和可靠性，满足混凝土浇筑的刚度要求，并满足无吊装设备的情况下操作，有较强的可操作性。
3、钢混结合段定位完成后，标志着中跨合拢间隙已确定，但钢混结合段定位后，还需经历钢混结合段混凝土浇筑、边跨15#节段浇筑、边跨16#节段浇筑、边跨合拢及合拢预应力张拉、钢箱梁起吊等施工工况，在上述工况下，钢混结合段的转角和位移也会发生改变，需找出影响精确定位的影响因素（温度、结构自身变形、不均衡浇注工况下的地基刚度系数等），采取相应的应对措施。
三、钢混结合段定位控制理论研究
1、主要影响因素分析
1）混凝土浇筑过程中吊挂系统因混凝土自重变形；
2）钢混结合段安装和钢箱梁吊装时隔4~6个月左右，钢混结合段安装温度和钢箱梁吊装温度不同，对间隙的影响。
3）钢混结合段施工完成后，需经历一系列的不对称施工，桥址处淤泥质覆盖层厚度为30~40m，不对称施工将造成桩土共同作用，如何获得准确地基刚度系数。
4）钢混结合段定位完成到钢箱梁起吊后，悬臂端的位移和转角变化，以及钢箱梁起吊后钢箱梁段的位移和转角变化。
2、挂篮变形测定
通过两种方式获取挂篮的变形量：
1）、理论计算，模拟钢混结合段的混凝土荷载，不计吊架自重和钢箱梁自重，采用Midas计算钢混结合段在混凝土自重作用下的位移：
2）、通过13’#及14a’#节段的浇筑观测和重量换算算得到挂篮施工的非弹性变形值。
3、安装温度测定
小榄水道特大桥主跨为220m，钢箱梁长度为87m，混凝土梁长度为133m，温度的变化直接影响到合拢口间隙及钢箱梁的长度变化，温度对混凝土的热膨胀系数取1.0×10-5m/℃，温度对钢结构的热膨胀系数为1.2×10-5m/℃，故温度对钢混结合段安装时预留长度的偏差值为：
△L1=133m×（T1-T3）×1.0×10-5+87m×（T2-T3）×1.2×10-5
T1----钢混结合段安装时的温度。
T2----钢箱梁预拼时的温度。
T3----预计钢箱梁吊装时的温度，从上表查出。
4、地基刚度系数测定
由于本桥地处软基地带，且施工时存在不平衡施工，地基刚度系数对模拟桥梁各施工工况的变形有重要意义，在每个悬臂端10#块施工时，进行了不平衡施工加载试验，以确定地基刚度系数。
试验方法：在10#节段浇筑时，用混凝土进行不均匀加载进行试验，分3级加载，并在悬臂端布置6个观测点，每加载一级，测量悬臂端的标高及位移变化。
根据加载重量及位移观测的结果，输入力学计算模型，以反算地基刚度系数。
3.4 桥梁结构变形计算
1）通过模拟计算，钢箱梁在自然状态和吊装状态，其端头发生的转角为R1=0.23°（0.00401rad）。
2）通过带入3.3中的地基刚度系数，计算得到钢混结合段定位到起吊钢箱梁期间一系列工况后，对悬臂端产生的位移和转角：
△L2=6mm R2=0.119°（0.00208 rad）左端逆时针
3.2.1.5 施工坐标值确定
通过上述控制参数的确定，得到钢混结合段的定位坐标值，在施工控制时，为便于施工控制，将转角转化为高差进行控制，采用经纬仪和水准仪精确定位钢混结合段的坐标。
四、钢混结合段施工
1、施工顺序
结合钢混结合段的结构特点及施工环境条件，为节约吊装时间，优化工艺流程，采用施工挂篮主桁架进行钢混结合段吊装，在挂篮设计时，充分考虑挂篮后退功能，加长挂篮前上下横梁及后下横梁，给钢混结合段腾出吊装空间，主要工艺流程为：
1）钢混结合段前一个混凝土节段施工完成后，拆除挂篮前端的工作平台及吊杆、将内模及骨架拆卸、下放翼缘板模板至前下横梁；2）拆除挂篮前后横梁内侧吊杆，用最外侧吊杆吊起底模及翼缘板模板，挂篮退回至上一节段，用锚杆锚住底板平台；3）挂篮主桁架前行至钢混结合段指定位置，用2台连续千斤顶起吊钢混结合段至工作面，安装临时骨架，并锁定。4）挂篮主桁架退回上一节段，将底板吊杆重新安装在前后横梁上，行走至钢混结合段底部，锚固挂篮后锚；5）安装挂篮前后横梁吊杆及吊带，收紧吊带，让钢箱梁贴死挂篮底板；6）卸载临时骨架，让钢箱梁放于挂篮底板上，开始进行精确定位调整，以及钢混结合段施工。
2、钢混结合段吊装
钢混结合采用两点吊装，起吊设备为2台200t千斤顶，配备8-φ15.24钢绞线，利用计算机同步提升系统起吊。在钢箱梁腹板处安装吊耳，吊耳与钢箱梁采用螺栓连接，与钢绞线上的吊点采用销子连接。
3、钢混结合段劲性骨架设计
钢混结合段劲性骨架作用在于，将钢混结合段起吊后，锁定骨架，将其重量转换到骨架上，卸载挂篮上的千斤顶，让挂篮后退吊挂上底模系统及侧模系统再行走到14b’端头，劲性骨架采用竖向承载骨架和横向稳定骨架。
竖向承载骨架采用2[22槽钢组焊件（N1、N2）作为受力杆，N3节点采用18颗D30高强螺栓与钢混结合段的锚板连接，N5节点采用预埋4-φ70×16钢套筒，用φ48自制螺栓连接，N6节点采用预埋钢板组焊件，与劲性骨架N2节点板焊接，节点板与杆件之间采用φ70销子连接，如图2所示：
横向采用桥面的水平骨架进行定位，防止竖向骨架在横向上失稳，钢箱梁顶面用[12槽钢作为“八字撑”，与钢箱梁端采用螺栓连接，与14a’预埋件之间采用焊接。
4、钢混结合段定位控制措施
4.4.1 接缝处理及预拼装
钢混结合段与钢箱梁接缝间隙为20mm，为便于钢箱梁正常起吊和对位安装，主要采取的措施有：
1）考虑钢箱梁吊装会发生向内的转角，钢箱梁与钢混结合段的接缝在制造时，制造成竖直缝，起吊后，在重力作用下，钢箱梁顶面伸长，底面缩短，更有利于钢箱梁的起吊到位。
2）钢箱梁及钢混结合段在厂制时，匹配制造，进行预拼装后方可出厂。
4.4.2 精定位调整
将挂篮放置在挂篮底板上后，拆除劲性骨架，通过调整吊挂系统实现左右、上下调整，调整完成后，将横向平面位置用劲性骨架锁定，并将挂篮后下横梁用锚杆打紧。标高和位移控制以横、纵坡为主，定位误差控制在2mm内
5、混凝土浇筑及控制措施
钢混结合段钢筋密集，钢筋、预应力、隔板等较密集，构造复杂，且钢混接头容易存在较多死角，混凝土的下料及振捣工作是保证混凝土浇注质量的关键工序，必须采取行之有效的技术措施：
1）混凝土配合比性能要求：首先强度满足设计要求、混凝土中掺入矿粉以减少水泥用量、掺入微膨胀剂补偿收缩、掺入聚丙烯晴纤维以增强混凝土抗裂性，具有良好的工作性能。
2）混凝土配合比设计好后，进行浇筑试验，要求入模坍落度在180±之间，且流动度。
3）浇注腹板、底板时，为避免混凝土与钢筋碰撞造成混凝土离析，在腹板顶板布置8个下料点。
4）顶板浇注时，由于钢混结合段存在顶钢板，易造成钢混结合段顶板浇注不满或不密实，因此，在顶板浇注时，制作一个50cm高的料斗，料斗略大于浇筑孔，料口与钢混结合段钢板贴紧，混凝土从料斗口进入，用捣固器振捣，时混凝土在顶板混凝土上形成负压，钢格室角上的排气孔冒浆时，表明混凝土已浇筑饱满。
结束语
1、钢混结合段施工工艺可操作性强，结构安全可靠，变形可控，混凝土浇筑变形误差控制在2mm以内。
2、从钢混结合段起吊到劲性骨架安装完成，施工时间均控制在10小时内，施工过程进行航道管制，确保了通航安全。
3、通过对温度、桥梁结构变形、地基刚度系数等因素的研究，为钢混结合段精确定位提供了理论依据，整体钢箱梁施工时，高精度合拢。
论文作者:张列东
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/2
标签：挂篮论文; 混凝土论文; 骨架论文; 刚度论文; 系数论文; 位移论文; 温度论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;