摘要：钢混混合梁是混凝土梁和钢梁在纵向恰当的位置利用结合段接头构造连接成整体的复合结构体系，是连续梁中的一种新的结构体系，该结构体系有效减轻了桥梁自重，又减小了混凝土材料徐变对桥梁结构后期变形的影响，实现了桥梁跨度的进一步增大。钢混结构体系的出现带来了新的施工难题，钢混结合段的钢混结合质量，钢混接头的安装精度，中跨钢箱梁吊装合龙施工以及全桥施工时的线形控制都是施工中的关键点。
关键词：钢混混合梁、钢混结合段、截面转角、空间姿态、挂篮底平台前移
1.工程概况
山北大桥主线桥是无锡市江海西路改造工程跨越京杭大运河的节点工程。山北大桥主线桥为50+100+50m钢-混凝土混合连续梁，边跨混凝土箱梁长50m，中跨混凝土箱梁长度为22.5m，钢混结合段长4米，中跨钢箱梁长47m，其中预应力混凝土主梁采用挂篮悬臂浇筑施工，钢-混凝土结合段采用挂篮主桁改制架梁吊机进行提升吊装，中跨47m钢箱梁通过自制菱形吊架采用大型液压同步提升设备安装。
2.工艺原理
钢混结合段利用挂篮改制的架梁吊机吊装，前吊挂系统为改制架梁吊机的关键部位，由吊装底座和相应的配套提升系统及吊具吊耳组成。通过对结构最大悬臂状态下受力及挠度变化规律，确定钢混接头的安装温度、时间，确保安装精度。钢混结合段吊装至安装位置后，挂篮导梁、外模、底平台走行至设计位置，进行钢筋混凝土工程施工。
中跨47m钢箱梁首先分为3个节段，通过深仓船运输至安装位置，在700t驳船上完成拼装。钢箱梁合龙前对两悬臂进行连续观测，掌握温度对已安装的钢混结合段空间状态影响规律，从而确定温度不敏感时段作为合龙的最佳时机，然后利用有限元分析预测在主跨吊装前、吊装过程中、解除吊点合龙等全过程的结构受力和线形变化，通过对结构的控制断面的适时监测来确保吊装合龙全过程的结构安全。然后通过液压整体同步提升技术进行钢箱梁的整体提升。
3.钢混结合段施工工艺
钢混凝土结合段为混凝土结构向钢结构过渡段，是定位中跨钢箱梁的关键部位，其定位必须非常精确，吊装及后续定位锁定、浇筑混凝土施工等过程必须引起高度重视。每个钢混凝土结合段吊装时需封航2小时，在挂篮上安装千斤顶作为其提升设备。施工步骤见下图：
图1.钢混结合段段施工步骤图
3.1改制架梁吊机
将挂篮改制成提升钢混结合段的架梁吊机。钢混结合段前一个混凝土块段（本桥的5#块）施工完成后，将挂篮底平台和外导梁临时固定在已浇筑块段上，将挂篮桁架前移至设计位置，在三角挂篮的下弦杆上增加一根横向分配梁，该分配梁与挂篮前上横梁平行，间距为1.7米，在该分配梁和挂篮前上横梁上分别放置2台连续千斤顶组成提升装置，4台千斤顶的平面位置与钢混结合段的4个吊点相对应。
3.2钢混结合段空间姿态的计算与定位
钢混结合段为混凝土结构向钢结构的过渡段，是定位中跨钢箱梁的关键部位。定位精度要求高和空间姿态的计算复杂是其施工的主要特点。空间姿态的确定应根据施工阶段建立全桥整体模型通过计算所得，主要是考虑后续施工对其前端截面转角以及整体下挠的影响，使其成桥后状态符合设计要求。
3.3钢混凝土结合段吊装及调节
3.3.1钢混凝土结合段钢箱梁水上定位
钢混凝土结合段经工厂内验收合格，在厂家装船时，应根据本节段的理论纵、横坡，对钢混凝土结合段顶面在前后范围内的相对高差进行粗调，使之基本符合设计的安装角度和位置，在运输至桥位附近后，应再次复核并调整其安装纵向坡度，保证起吊离开船面后能符合设计的安装角度和位置。钢混凝土结合段初步定位在设计安装位置的正下方，才可用挂篮吊装。
3.3.2钢混凝土结合段起吊
当钢箱梁运输船初步定位后，将吊具继续下落至船上钢箱梁正上方，距钢箱梁顶50cm左右，根据船上钢箱梁吊耳与吊具小吊带位置进行精确定位，以保证吊耳能与吊具顺利连接，并穿好销轴。
缓慢启动提升系统，使吊具受力，此时应检查吊带是否竖直，如不竖直，可稍微调整运输船上相应方向的定位锚绳，使船舶水平移动至正确位置，再正式起吊。如果钢箱梁吊点重心与其重心差别较大而引起纵向角度偏差较大，应慢慢下放钢箱梁落于船上，重新调整吊具的位置及垂直度。
在起吊过程中，两主桁上提升系统操作人员应相互联系，保证钢箱梁同时被吊离船甲板，并两侧同步上升，要求该高差不大于100mm。
3.3.3钢混凝土结合段精确定位
钢混凝土结合段顺利吊至桥面高度，并用5T倒链或千斤顶进行钢箱梁纵向坡度和轴线位置的微调。在具体调整过程中，钢箱梁顶面高程的调整可利用四根精轧螺纹钢筋吊杆与提升千斤顶配合进行；梁体左右轴线误差可通过两台10T导链交叉进行调节；梁体前后位置可利用两台5T导链配合油压顶在钢混凝土结合段钢箱梁与5#块之间进行两者距离缩小或扩大的调节。
3.4钢混凝土结合段模板系统、钢筋、混凝土浇筑施工
3.4.1模板系统施工
钢混凝土结合段的模板系统施工流程如下：
A、在完成吊装钢混凝土结合段后。外导梁通过导向框走行至设计位置；将外导梁前方通过精轧螺纹钢与前上横梁连接。
B、之后，将底平台吊挂至外导梁上，将临时吊挂解除，通过外导梁将底平台前移至设计位置。。
C、最后提升底模与钢-混凝土结合段后端和5#块前端密贴，最后调整外模到位。
3.4.2钢筋、混凝土浇筑施工
在底模平台上绑扎钢筋，浇筑结合段混凝土。为避免温度对结合段线形的影响，采取在夜间浇筑钢－混凝土结合段混凝土。混凝土浇筑完成后要及时养护，混凝土强度和龄期满足设计要求后，进行预应力张拉，及时压浆。
4.中跨钢箱梁安装
4.1菱形提升吊架系统安装
菱形提升吊架系统由菱形吊架、后锚固及液压连续千斤顶组成。菱形吊架后拉杆规格为HN700x300x13x24，提升梁、前斜撑、立柱为双拼HN700x300x13x24，后锚梁为双拼[40a，材质Q345B。菱形吊架各杆件之间均采用焊接连接，焊缝均采用熔透焊缝，焊缝等级二级。加劲板板厚均为12mm，采用角焊缝连接，焊脚尺寸10mm。立柱、与钢混段连接处均需设置加劲肋，与钢混段形成整体。后拉杆使用后锚梁及8根D32精轧螺纹钢对拉锚固于混凝土箱梁腹板两侧。然后将四台YS-SJ-180的液压千斤顶固定在菱形吊架上，调整好平面位置，最后安装钢绞线及吊具。
图2. 菱形提升吊架系统示意图
4.2钢梁吊装前的测量工作
由于受水路运输线路上的桥梁净空影响，中跨47m钢箱梁无法在厂里组拼成型后整体运输，故将中跨47m钢箱梁分成三个节段在工厂加工，工厂加工完成后通过深仓船水路运输至安装位置附近，使用700吨平板驳船作为拼装平台将三个加工节段组装为47m吊装节段。
钢箱梁安装前，应对安装位置高程、中线及水平距离再次进行复测，并应再次复测箱梁长度、梁端面水平和竖向角度、高度和对角线尺寸，并与钢砼结合段对应位置尺寸对照，不超过允许偏差方可实施钢箱梁的安装。钢箱梁安装前，要详细测量工地处悬臂端在各种气温下的距离、高差、变化等数据，并有施测时的钢箱梁温度及大气温度的记录，以选定安装的最佳时间。
温控计算确定钢梁中段实际架设长度。架设前，连续三天对中段钢梁架设钢砼结合段两端的净距进行观测，顶板选择翼缘两边侧、内外腹板、梁中心线处5个点，底板选择内外腹板、梁中心线处3个点，腹板选择内外侧中部3个点，共11个点位，分早上5：00、中午12：00、下午18：00三个时段进行观测。预计钢梁就位合龙时间时温度，根据温度变化值的统计结果确定钢梁理论长度值。
4.3中跨47米钢箱梁提升
因京杭大运河航道较窄且航运非常繁忙，钢箱梁定位及吊装时必须进
行全断面封航。在具体封航过程中，水上定位和吊装就位等各道工序时间必须严格控制，在确保安全、质量的前提下尽可能的缩短封航施工时间。钢箱梁运输船根据菱形吊架吊具位置进行初步定位，具体定位采用锚绳定位，采用四点锚固的方式，锚点设置在岸边的辅道桥桥墩上并通过四个桥墩处的卷扬机进行协助定位。
船舶定位好后，在钢箱梁两端与上吊点垂直对应的位置安装下吊点提升吊具；上下吊点之间使用的是专用钢绞线及专用底锚；调试液压同步提升系统，张拉钢绞线，使得所有钢绞线均匀受力；检查钢箱梁提升吊耳以及液压同步提升的所有临时措施是否满足设计要求；确认无误后，按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的顺序逐级加载，直至钢梁脱离运输平台；钢梁提升约150mm后，暂停提升；再次检查钢箱梁提升吊耳以及液压同步提升系统有无异常；确认无异常情况后，继续提升；钢梁提升至距离设计标高约200mm时，暂停提升；各提升吊点通过计算机系统的“微调、点动”功能，使各提升吊点均达到设计位置，满足对接要求。
4.4钢梁合龙
钢箱梁通过液压提升系统调整到位后，临时锁定液压千斤顶。随即安装内腹板处临时连接用拼接板并先打入冲钉，再完成该处的高强螺栓连接。其中冲钉与高强螺栓的替换，逐个进行，不可同时进行更换。在安装临时连接件时，要对称进行。待钢箱梁接缝处顶、底板及腹板板肋上的临时连接件全部用高强螺栓完成连接后，进行拼缝焊接。焊接采用全焊工艺，梁段间环缝为横桥向对接焊缝，是主要传力焊缝，要求100%熔透和100%无损检测。焊接完成后，中跨钢梁合龙完成。
5.结语
本工程使用的施工工艺，自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。通过挂篮改制为架梁吊机提升钢混结合段，有效的减少了资金投入，节省了成本，提高了钢混混合梁钢混结合段钢梁的安装精度，保证了施工质量。针对中跨钢混组合、跨度大、大悬臂吊装、不平衡施工等特点，对整个上部结构施工过程进行监控，确保施工过程中结构的安全性、顺利合龙。桥梁成桥受力状态及全桥线形符合设计要求。通过对中跨47m钢箱梁整体吊装合龙施工的分析与把控，使桥梁施工状态最大限度的接近理想状态。
参考文献：
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论文作者:1孙立国,2朱正
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/5
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