大跨超宽钢混叠合梁施工及质量安全控制

仝海军，尹吉，沈苏浙，杨泽陆

（中国建筑股份有限公司，北京 100089）

1 大跨超宽钢混叠合梁的特点

钢混叠合梁结构是一种创新性组合结构，该组合结构集中了混凝土材料的高抗压能力与钢材的高抗拉能力，具有强大的结构强度，相对轻盈的自重以及简单的施工程序，在我国市政桥梁工程中应用广泛。在过去的40 多年中，我国开始在铁路领域推进钢-混凝土组合梁的研究，跨度更是扩展至48 m，使用高强螺栓或刚性连接等方式承载较大的剪切力[1]。由于公路桥梁所受荷载作用更大，因此，与铁路桥梁相比，公路桥梁对主梁的刚性和抗裂性提出了更高的要求，导致在公路工程中，钢-混凝土叠合梁的使用相对较少。

在叠合梁结构中，特别是支座处，负弯矩区的裂缝问题一直备受关注，也是技术难题之一。针对这一问题，研究人员通过对支点负弯矩区和退缩方法的探讨，提出了在支点负弯矩区施加预应力的方法，这在实际应用中被证实是有效提升负弯矩区桥梁承载能力的可行手段。这一策略的成功实施进一步展示了大跨超宽钢混叠合梁在桥梁工程中的广泛应用前景，也为类似挑战的解决提供了新思路。

2 大跨超宽钢混叠合梁施工工艺

某大跨度桥梁作为当地城市规划快速路网“八横九纵”中的“纵一线”的重要组成部分，与当地其他公路交通管线构建了本地最为重要的交通脉络，该大桥左线正弯矩区32.94 m，负弯矩区24 m，右段负弯矩区24 m，正弯矩区47.94 m，中间段桥面为40 m 的正弯矩区。

2.1 钢梁安装及顶升关键技术

2.1.1 钢梁安装工艺

由于该桥位于陆地，无法利用水上交通方式，因此，需要根据交通条件以及起重机械的性能对钢梁先进行合理的分段，再进行装运。

该桥的钢梁总长度为253.5 m，顶部宽度为7.4 m，高度为3.585 m。为了使该桥顺利装运，钢梁需要被分割成26 个小段，从横截面看，需要被分割成两块[2]。这样的分段设计不仅满足了陆路运输的尺寸要求，还兼顾了汽车吊装的质量标准。

钢梁安装中，临时支撑需要使用标准支架，并且支架为组装式。每组支架由4 根φ529 mm×8 mm 钢管构成，立柱之间的水平距离为4.5 m，垂直距离为2.0 m。这些钢管柱通过φ219 mm×6 mm 的钢管连接在一起。钢管上部采用双拼式I40a 工字钢作为横梁，上面加装I20a 调节梁垫块，并设置不同厚度的钢垫，以实现对梁段高度的精确控制。

2.1.2 钢梁顶升施工关键技术

为精确控制钢梁顶推和回撤过程中的反力和位移，施工中采用一种智能液压千斤顶系统进行单点控制。每个桥墩顶部支点并联排列，以实现桥墩同步顶升400 mm。每个油泵都配备独立的电磁阀，能够独自控制提升和降落。借助单向电磁阀的控制，油缸能够自行锁止，防止在承受重载时产生倒退现象[3]。位移传感器和压力传感器分别安装在各液压缸上，并与自动控制系统连接，实现闭环反馈。

此外，本项目还计划研发一种大吨位抗拔的临时锁紧机构，以确保主、副支点的抗拔性能可靠，并对钢梁的各支点进行横向约束，以确保主梁整体的稳定性。该锁紧机构包括锁紧箱、锚定钢、四氟乙烯垫片和紧固带螺母。锁紧箱采用Q346 钢制造，上端与钢梁焊接，下端垫板有长圆孔，顶部覆有聚四氟乙烯基片，操作槽在两侧立板上。需要锁紧时，将预埋的φ50 mm 精轧螺纹钢插入长圆孔，这个长圆孔在锁紧箱底部，长圆孔通过槽口安装，需要螺母提供支撑，从而可以垂直抗拔力。

2.2 混凝土面板施工关键技术

2.2.1 桥面板施工总体工艺

根据桥面板的纵向布置，可将施工方式分为现浇法和预制法，本工程采用现浇法。先拆除临时支撑，中墩支点处梁体顶升400 mm，安装混土桥面板的模板，绑扎桥面板钢筋，浇筑两边跨正弯矩区和中跨正弯矩区桥面板混凝土，养护至设计强度的80%方可进行下一步施工（保湿养护不少于7 d），拆除正弯矩桥面板模板，浇筑中间墩顶负弯矩区桥面板混凝土，养护至设计强度（保湿养护不少于7 d），拆除负弯矩区模板，中墩支点处梁体回落400 mm，拆除墩顶顶升装置，清理箱内的建筑垃圾，并对箱梁内外表面涂装进行全面检查，对工地接缝及涂装破损处进行修补，最后完成面漆的喷涂。

2.2.2 面板钢筋绑扎

开始绑扎之前，需要检查钢筋的质量和尺寸，确保其符合设计要求。钢筋应当符合相关的国家标准和规范，包括直径、强度等参数。同时，钢筋的表面应光滑，没有明显的生锈或腐蚀迹象。如果发现有问题的钢筋，应立即更换，以确保结构的质量。同时，需要根据设计图和规范准确布置钢筋，包括确定钢筋的位置、间距和层数等参数，布置钢筋时，必须考虑到桥梁的荷载要求以及钢筋之间的连接方式，确保每根钢筋都能承受预期的荷载。

钢筋绑扎通常需要使用特定的工具和设备，以确保绑扎牢固和精确度。常见的绑扎工具包括钢筋剪刀、钢筋弯曲机、绑扎机等。这些工具可以提高工作效率，同时确保绑扎质量。此工程中选用了机械绑扎法，使用自动绑扎机，以更快速地完成绑扎工作，提高生产效率。此外，在绑扎过程中，应随时检查绑扎点，以确保钢筋之间连接紧密，没有松动或断裂。如果发现问题，应立即采取措施进行修复。

2.2.3 现浇混凝土面板施工

现浇混凝土面板施工方法被运用在桥墩的两端。在桥墩截面两侧的翼缘板上，采用了组合式刚架支撑模板体系。已安装的钢梁被用作翼缘模板骨架的支撑，在主墩两侧，通过支架横梁将装配好的钢梁延伸至桥面翼缘的下方，为翼缘板的施工提供支持。主墩两侧需要模板骨支撑在横梁上，从而顺利推进翼缘板的施工。吊模体系立面布置图如图1 所示。

图1 吊模体系立面布置图

现浇混凝土桥面板与钢梁采用分散式剪力钉连接。需要先把钢梁顶面的锈除去，然后再用剪力钉对钢筋进行焊接或绑扎，验收合格之后才可以完成混凝土的浇筑工作。施工时从桥梁正弯矩区向负弯矩区浇筑，并根据设计方案采取强化养护措施，对工地接缝及涂装破损处进行修补，以防止桥墩表面出现干缩裂缝，确保混凝土施工的质量可靠。

3 大跨超宽钢混叠合梁的施工质量及安全控制

3.1 钢结构安装控制

钢梁的各组件需由工厂进行加工制作，在出厂前，预拼装工作需要根据实际情况进行调整。同时，拼装零件需要符合质量设计的要求，安装好之后才能运输到现场。起重机停在预定位置后，运输钢梁的车辆根据现场指挥停在起重范围内。一旦起重机悬臂安装好，在实际使用之前需要关注起重机是否保持着稳定的状态。所有工作准备就绪后，开始吊装。起重机的旋转速度需要保持缓慢，到达安装位置之后才能缓慢放下。钢梁的支座应与桥台和墩身的定位线对齐。对齐之后放下吊钩，在卸载前，需仔细观察临时支墩和钢梁是否有变形，确保安全可靠后才可完全卸载。

进行钢梁吊装前，对于桥台、墩身顶标高等参数需要二次测量，确保吊装在设计和规范允许的误差范围内进行。同时，在桥墩顶部设置了明确的位置标志，以方便支座安装和钢梁架设。当钢梁达到预设位置时，应及时调整其位置和标高，直到达到预设位置后，方可进行焊接和定位。钢梁在完成焊接之后和整体受力之前，需要在其周围设置安全保护措施，使钢梁底面不与支座接触，一般需使支撑高出支座顶面约5 mm。全部的焊接工作完成连成一体后，才可拆除桥墩上的防护支撑，拆除时应遵循对称同时作业的原则。

3.2 现场焊接和涂装

3.2.1 现场焊接

项目所采用的叠合梁钢梁主要使用Q345D 钢材，其技术标准遵循GB/T 714—2015《桥梁用结构钢》。需要对焊接技术进行评估衡量并且确定合理的焊接技术方案。实施焊接前，必须获得监理和业主的批准。工程总工程师在工地指导施工技术，遵守既有技术资料的要求。焊接时还需要注意相关的质量要求，防止焊接成果不符合要求。对于不符合要求的部分，需要在规定时间内返工，直到达到相关质量要求。

主梁和横梁的整体焊接应在钢梁安装完成后，沿纵桥方向，由中央向两侧对称进行。对接主梁段之间的环缝，应先焊接腹板，然后对称同时焊接两侧腹板，接着焊接底板、顶板，最后是内纵筋。施工必须严格遵循顺序。同时，要确保中横梁、端横梁与纵梁的箱形内部分隔成直线。进行焊接前，对于坡口的斜角和钝边，需要及时进行检查并且在焊接过程中要及时处理出现的问题。遇到雨天或不适宜的条件时，应立即停止焊接并用雨篷遮盖焊缝区域。焊接过程中，待焊接温度降至室温后进行目视检查，并在焊接后24 h 内进行钢件焊缝的超声波检测，同时控制好焊缝射线检测与磁粉频率检测。

3.2.2 现场涂装

本项目施工时采用JT/T 722—2008 《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》标准进行涂装。钢构件的预处理、车间底漆、二次除锈、底漆、封闭漆和中层漆均在钢构件出厂前完成。现场涂装包括现场焊接后对构件表面喷涂的防腐涂装。喷砂除锈前，必须对构件进行适当的预处理，包括抛光、修补，然后进行除油、除盐、除锈和除灰等工序。施工过程中必须严格遵守工艺规范中规定的油漆施工环境，并通过抗拉拔检测确认油漆施工中是否存在异常情况。

3.3 低收缩钢筋混凝土浇筑

混凝土浇筑之前，要仔细检查钢筋混凝土叠合梁的顶面高程。基于此，结合现场实际条件合理选定每个控制点。在操作过程中，要彻底清除钢混接触面和接缝中的杂物和污垢，还需清除钢板上的氧化层。随后，按照图纸的要求对钢筋进行焊接。焊接完成后，需使用高压水枪冲洗钢混接触面，不可存在积水。使用现浇法对桥面板进行施工，必须严格按照施工时序进行操作。在中墩区段首先对称浇筑，7 d 后才可进行混凝土桥面板的浇筑。混凝土浇筑时要确保充分振捣，杜绝浆料漏失。

4 结语

综上所述，大跨超宽钢混叠合梁的施工涉及多个关键技术环节，需要全面考虑质量和安全因素。在实际施工中，需要根据具体情况进行调整和优化。同时，质量安全控制需要在施工过程中持续跟踪和监督，以确保所提出的措施能够达到预期目标。在未来的工程实践中，可以进一步探索施工技术和控制方法创新，不断提高大跨超宽钢混叠合梁工程的施工质量和安全水平。