跨錦大公路大橋鋼混連續(xù)梁拖拉施工技術

1、跨錦大公路大橋鋼混連續(xù)梁拖拉施工技術(中鐵二局股份公司秦沈第二項目經(jīng)理部) 摘 要 鋼混結(jié)合連續(xù)梁是將鋼梁結(jié)構(gòu)采用傳剪器與上部混凝土橋面板連接，形成整體的一種橋梁結(jié)構(gòu)。本文主要介紹了鋼梁拼裝焊接、鋼梁拖拉的施工技術。 關鍵詞 鋼混結(jié)合梁 施工技術一、前言現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢是朝組合結(jié)構(gòu)型式發(fā)展，例如斜拉結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、管結(jié)構(gòu)以及結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。本文介紹的跨錦大公路大橋鋼混結(jié)合連續(xù)梁不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代橋梁新結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展方向，同時也體現(xiàn)了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)向新材料、新工藝發(fā)展的趨勢。鋼混結(jié)合連續(xù)梁橋在中等規(guī)模跨度的橋梁施工中具有明顯的經(jīng)濟技術優(yōu)勢，在歐美和日本，結(jié)合梁橋越來越受到重視。我國目前高速公

2、路已具有結(jié)合梁橋施工經(jīng)驗，但鐵路上鋼混結(jié)合梁施工尚屬首次。跨錦大公路大橋鋼梁具有以下特點：1. 鋼梁主梁全部采用16MnNbEq鋼材，克服以往16Mn鋼“厚度效應”（即： 鋼板厚度越大，韌性越差，厚度越薄，韌性越好）。 2. 鋼梁工地焊接，采用CO2氣體保護打底焊，隔絕有害氣體侵入，保證焊 接質(zhì)量。3. 鋼梁采用長效防腐IC531水溶性無機富鋅涂料涂裝（防腐效果30年以 上）。4. 鋼梁于臺后路基整體拼裝，采用聚四氟乙烯滑板，取消上滑道，采用連續(xù)作用千斤頂作為牽引動力一次縱向拖拉到位，是國內(nèi)鐵路施工中首次采用的新工藝。由于跨錦大公路大橋鋼梁高且長，如何控制鋼梁預拱度及主梁中心距、接口幾何尺寸、

3、保證拼裝精度、保證工地焊接質(zhì)量及控制焊接變形是主梁拼裝的難點。由于鋼梁為跨公路拖拉施工，如何控制鋼絲繩拖拉過程中不致下墜、影響公路交通；如何控制鋼梁拖拉過程中橫向偏移等等，是鋼梁拖拉的難點及關鍵，本文結(jié)合跨錦大公路大橋施工實踐，主要對鋼梁現(xiàn)場拼裝及拖拉技術作出闡述。二、 工程概況： 跨錦大公路大橋是新建鐵路秦沈客運專線A-12標段內(nèi)一座大型橋梁，該橋位于遼寧省凌海市境內(nèi)，起迄里程為DK225+056.5DK226+396.6，全長340.1米。該橋共2臺、11墩，墩臺均采用鉆孔樁承臺基礎。111號橋墩采用矩形雙柱式橋墩，0號、12號橋臺為耳墻式橋臺，臺頂及梁平置。梁部結(jié)構(gòu)為7×24m

4、（單線簡支箱梁）+32m +40m +32m（鋼混結(jié)合連續(xù)梁）+2×24m（單線簡支箱梁）。 全橋位于緩和曲線上，曲線半徑3500m，縱坡0。支座采用“JHPZ”及“JHPZ簡”盆式橡膠支座，簡支梁固定支座位于沈方，鋼混連續(xù)梁固定支座位于9號墩。 跨錦大公路大橋鋼梁的主梁、橫隔板、加勁肋鋼板均采用14MnNbq E級鋼材，下平聯(lián)斜桿、墊板及支承墊板采用16 Mnq鋼。鋼梁橫截面寬7.2m，高2.5m。鋼梁總重449.52t，最長桿件長度25.025m，最大桿件重量43t。鋼混連續(xù)梁橋面板采用500號無收縮混凝土，橋面板寬12.4m，采用現(xiàn)澆一次成形。橋面板設2橫向排水坡，兩側(cè)設電纜槽

5、。橋面板保護層采用400號纖維混凝土，防水層采用由氯化聚乙烯防水卷材和聚脂防水涂料組成的TQF-I 型防水層。鋼混連續(xù)梁主要工程數(shù)量見下表主 梁 主 要 工 程 數(shù) 量 表 部 位 材 料 及 規(guī) 格單 位數(shù) 量橋面防水層 TQF-I型 m 21245.0保護層 400號纖維混凝土 m 3 49.80 主 梁 鋼 結(jié) 構(gòu) t430.67剪 力 釘 ML15 t 3.70混 凝 土 500號 m 3504.00 鋼 筋 A3 t 0.65 20MnSi t122.68三、鋼梁組拼方案 3.1根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況,鋼梁組拼有膺架拼裝及臺后拼裝兩種方案,膺架拼裝采用萬能桿件搭設,鋼梁直接在膺架上組拼

6、,組拼完成后即可落梁就位,具有工藝簡單、施工快速的特點。但由于89號墩之間為跨公路施工，而錦大公路晝夜車流量達13000輛且為單車道路面，搭設膺架勢必影響公路交通，鋼梁組拼過程中很難保證施工人員及車輛行駛的安全。 臺后拼裝是利用橋臺后路基進行鋼梁拼裝、焊接，鋼梁組拼完成并驗收合格后，采用連續(xù)作用千斤頂作為牽引動力，各墩頂支承墊石上鋪設鋼墊板及不銹鋼板作為下滑道，滑塊采用聚四氟乙烯滑板。拖拉前鋼梁前端安裝導梁，鋼絞繩通過導梁上錨橫梁傳力于鋼梁，拖拉鋼梁向前行進。采用臺后組拼方案，具有施工工藝新、配套機具、設備、材料投入大的特點，但能夠提高工效，保證鋼梁拼裝精度，保證施工期間公路交通行車安全，因此

7、在施工中采用了該方案。四、鋼梁組拼工藝4.1 場地布置:a. 為保證鋼梁拖拉平穩(wěn)直順,臺后路基填土標高定于填至鋼梁設計底標高+19.00m.填土嚴格按秦沈客運專線路基施工技術細則要求分層填筑，每層填厚0.3m，K30110，核子密度儀檢測K0.90,路基面平整堅實,并按細則要求，路基面設橫向排水坡及臨時邊坡排水溝，防止雨水浸泡沖刷，保證鋼梁拼裝過程中不致于地基受力不均，避免產(chǎn)生不均勻下沉，影響鋼梁拼裝精度。b. 填筑鋼梁上路基坡道。c. 路基面拼裝場設置臨時砼支垛。臨時支垛采用C23砼灌注，支墩頂面要求精平、抹光，高程誤差控制在±2mm以內(nèi)。臨時支墩作用之一是作為鋼梁拼裝臺座，支墩混

8、凝土灌注前應預埋角鋼，作為鋼梁縱橫向調(diào)整時千斤頂?shù)淖饔命c。鋼梁拼裝完成后，千斤頂置于支墩上，頂升鋼梁，于支墩頂面安裝鋪設鋼墊板及不銹鋼板作為鋼梁拖拉滑道，臨時支墩即作為鋼梁拖拉下滑道基礎。（臨時支墩圖）4.2 鋼梁運輸：工字鋼梁及橫隔板由廠家加工成型，并由廠方負責預拼裝，并按秦沈客運專線橋梁制造與架設施工技術細則和鐵路鋼橋制造規(guī)范的要求進行驗收鑒定。驗收合格后的鋼梁采用火車運至石山鎮(zhèn)火車站。運梁前，對鋼梁上所有高強螺栓眼孔及工地坡口焊接位置采用透明膠帶粘貼保護，避免運輸搬運過程中灰塵雜物污染高強螺栓眼孔。鋼梁運輸過程中，鋼梁下部應墊設方木。卸梁時采用2臺50噸吊車，吊車鋼絲繩外套橡膠皮管，以保

9、護鋼梁翼緣已涂裝的IC531涂料免受碰損擦傷。4.3 鋼梁組拼對位：鋼梁組拼時，按序依次擺放。落梁時按臨時支墩上所刻劃的縱向基準線對準落梁。工字梁落放至支墩上后，對鋼梁進行縱、橫向微調(diào)。鋼梁準確對位后，采用200t千斤頂調(diào)整預拱度，預拱度走正值，不允許出現(xiàn)負差，千斤頂按設計預拱度值起頂?shù)轿缓螅诘仄脚_上墊設鋼板墊塊后，撤除千斤頂。4.4 高強螺栓施擰鋼梁預拱度調(diào)整完成，并檢測合格后，采用高強螺栓連接下平縱聯(lián)及橫隔板，橫隔板采用工藝拼接板（經(jīng)設計院同意，臨時設置）與工字鋼梁固定。安裝完成后，再測量一次預拱值及主梁間距是否達到要求。高強螺栓施擰全部采用扭矩法施工，在螺母處擰緊螺栓，在另一端卡住固定

10、，設計預拉力為200KN（M22螺栓），施工預拉力為220KN（M22螺栓），分初擰、復擰、終擰三步完成。高強螺栓安裝前要將栓孔內(nèi)的異物清除干凈，栓孔未清除干凈前，螺栓不得進行試穿，以免將絲扣污染。安裝時螺栓頭一側(cè)及螺栓每側(cè)各置一墊圈，墊圈有內(nèi)倒角，一側(cè)應朝向螺栓頭，栓接表面必須干燥、平整。不能在雨中作業(yè)，剩余螺栓裝箱妥善保管，不要亂扔亂放。螺栓的擰緊順序，應從栓群的中心向四周輻射式進行施擰。初擰和復擰擰緊工具采用柄長500600mm的手動扳手或經(jīng)過標定的電動扳手。終擰采用經(jīng)過標定的電動扳手，狹窄處采用手動訊響扳手。檢查時采用經(jīng)過標定的指針扳手，檢驗專用訊響扳手。 4.4.1 施擰工藝a 初擰

11、：用統(tǒng)一扭矩或柄長一致的扳手將高強度螺栓初步擰緊，初擰扭矩為終擰扭矩的50%。b 復擰：為消除擰螺栓使初擰螺栓預緊力降低而進行的作業(yè)。復擰后螺栓經(jīng)檢驗合格后，用油漆在螺母與螺桿交界處作標記，未作標記的螺栓不能終擰。c 終擰：使高強螺栓軸向力達到設計要求而進行的施擰作業(yè)。終擰扭矩按下式計算： T0=K×（N+N）×D T0：終擰扭矩（N m） K：同一批號扭矩系數(shù)平均值：0.128 N：預拉力：220KN N：預拉力損失：試驗確定，一般為設計值510% D：高強螺栓直徑：22d 高強度螺栓施擰前應作板面抗滑移系數(shù)試驗，摩擦系數(shù)不應小于0.45。4.4.2 施擰檢查a 由專人負

12、責高強螺栓檢查，當天施擰的應當天檢查完畢，并作好記錄。b 初擰和復擰檢查：用0.3kg小錘敲擊螺母側(cè)，用手按住相對的另一側(cè)，如顫動較大者即認為不合格，應予以復擰，合格后作油漆標記。c 終擰檢查：先檢查劃線錯開情況，發(fā)現(xiàn)漏擰應作出補擰標記，然后用指針扳手緊扣法檢查。 為保證螺栓預拉力誤差在±10%設計值內(nèi)，終擰扭矩根據(jù)扭矩系數(shù)的變化，及時對施擰扭矩進行調(diào)整。氣溫升高，扭矩系數(shù)變??；濕度增加，扭矩系數(shù)變小。終擰后的螺栓要及時用油漆打上記號，以免漏擰。 4.5 鋼梁焊接鋼梁全部高強螺栓經(jīng)檢驗合格，拱度、接縫等各項指標符合規(guī)范要求后，方可進行焊接。焊時背面貼陶瓷襯墊，蓋板采用單面焊雙面成型工

13、藝，腹板采用立焊，C02氣體打底保護焊。4.5.1 焊前準備a鋼梁墊拱完成后，采用高強螺栓連接下平聯(lián)和橫隔板，橫隔板采用工藝拼接板及碼板和主梁臨時固定，并調(diào)整主梁間距達到要求。碼板采用15×15cm鋼板，邊角鉆孔作為螺栓孔，作用是固定橫隔板，工藝拼接板的作用是保證橫隔板與主梁位于同一平面上。a 施焊前對接縫兩側(cè)采用電動鋼絲刷打磨處理，對接縫兩側(cè)不得有銹蝕、水、油、氧化物，貼陶瓷襯墊面的120mm以內(nèi)不得有銹蝕、灰塵、水、油等污物。b 工地C02焊接作業(yè)采取防風措施，下天氣停止作業(yè)，霧天或濕度大于80%時，采取火焰烘烤措施時行除濕，環(huán)境溫度低于5時要預熱到50。4.5.2 焊接工藝要點

14、a 上、下蓋板采用單面坡口，單面焊雙面成型，用ER50-61.2焊絲，C02氣體保護焊打底，用手工焊蓋面，SHJ507N2焊 條施焊。b 腹板采用雙面坡口，背面貼陶瓷襯墊，用ER50-61.2焊絲，C02氣體保護焊打底，手工焊蓋面，SHJ50Ni焊條，正面焊后，清除背面陶瓷襯墊，再進行背面焊接，焊時清根，手把堆焊工藝。 C焊接完成后，鏟磨焊縫余高，鏟磨平順后，對焊縫部位和碰傷部位用 電動鋼絲刷除銹除污，涂裝IC531涂料和封孔劑。五、鋼梁拖拉方案：5.1 拖拉設備選擇： 鋼梁于12號臺臺后路基上拼裝完成后，由沈陽端向秦皇島端拖拉。鋼梁拖拉如采用卷揚機，則需要5組滑輪，鋼絲繩長達5000m以上，

15、繞行較為困難。同時由于卷揚機牽引鋼絲繩易出現(xiàn)鋼梁“跳躍”前進現(xiàn)象，一方面導致鋼絲繩下垂，影響公路交通安全，另一方面則導致鋼梁出現(xiàn)靜摩擦，增大摩擦系數(shù)。通過方案比選，施工中采用OVM-ZLD60型連續(xù)作用（穿心式）千斤頂作為牽引動力，千斤頂布置于6號墩墩頂，通過鋼絞線與鋼梁前端導梁的錨橫梁連接，作用于鋼梁。連續(xù)作用千斤頂是利用兩臺千斤頂交替作用，拖動鋼絞線向前連續(xù)運動。采用連續(xù)作用千斤頂有效的解決了卷揚機施工中存在的問題。5.2 滑移設施的選擇：考慮到鋼梁分段接頭處下翼緣板設有32mm厚拼接板（1200×32×1140）及高強螺栓螺帽，如下滑道采用鋼滾軸，拖拉過程中拼接板則無

16、法通過滑道。因此在施工中，采用聚四氟乙烯滑板（300×50×500mm）取代鋼滾軸，同時取消上滑道。下滑道采用鋼墊板（厚度10mm），上鋪不銹鋼鋼板（厚度3mm），下滑道長1.8m，寬0.7m。鋼梁分段接頭處拼接板拖拉至滑道前，將滑板喂入滑道，使拼接板下方與滑道保持凈距50mm，拼接板懸空通過滑道。六、鋼梁拖拉施工工藝 61 場地布置a 搭設滑道支垛：臺后路基上利用鋼梁拼裝場砼支垛，（為便于拖拉施工，支垛頂標高設計為19.62m）12號臺搭設萬能桿件搭架,11#墩、10#墩、9#墩、8#墩、7#墩則利用墩頂搭設枕木垛作為滑道支垛基礎。枕木垛采用扒釘及預埋槽鋼固定。b 安裝千

17、斤頂錨橫梁：千斤頂布置于6號墩墩頂，千斤頂通過錨橫梁傳力于5號墩,6號墩及5號墩墩腳外側(cè)包方木。錨橫梁采用角鋼焊接加工而成。c 安裝鋼梁前端導梁：導梁長3.0m、寬度6.0m采用萬能桿件與鋼梁栓接。導梁作用之一是鋼梁拖拉時，鋼絞線通過導梁上錨橫梁作用于鋼梁。由于鋼梁上墩前，前端產(chǎn)生下?lián)隙龋ㄗ畲笾?3.6cm）導梁另一作用力則是通過導梁提前上墩.d 測量放線:測設工字鋼中心線測量支承墊石頂面高程,并打磨平整,測設鋼梁盆式橡膠支座位置。e 搭設作業(yè)平臺:鋼梁拖拉經(jīng)過的12號臺、11號墩、10號墩、9號墩、8號墩、7號墩墩身前后均應搭設輪扣式腳手架作業(yè)平臺，腳手架按0.9×0.9×

18、;1.2（長×寬×高）框架搭設雙層。七、 鋼梁拖拉71 鋪設滑道：鋼梁組拼并檢測驗收完成后，采用4臺200t千斤頂頂升鋼梁，拆除地平臺，于支垛頂面安裝下滑道（1200×1200×2100鋼墊板+700×3×2100不銹鋼鋼板）。鋼梁拖拉前進超過滑道位置后，支垛頂面下滑道調(diào)換至墩頂枕木垛上鋪設，倒換使用。72 喂入滑板：鋼梁下方各支垛（枕木垛）分別各設三名工人：一名負責鋼梁后端喂入滑板，一名負責鋼梁前端回收滑板，一名負責觀測鋼梁橫向偏移情況?；逦谷脒^程中應注意保證每個滑道上至少有兩塊滑板同時受力。73 12號臺萬能桿件塔架施加平衡力：拖拉過程中，12號臺塔架及各墩身受水平力作用，由于該橋橋墩設計為柔性墩，墩身結(jié)構(gòu)尺寸較薄，為確保墩身受力，采取外加反向平衡力方式，鋼絲繩懸掛吊藍，吊藍采用鋼加工成2×2×1m（長×寬×高）框架，吊藍內(nèi)堆碼混凝土砌塊配重（1015t）。74 鋼梁橫向偏移控制：鋼梁拖拉前在支垛及墩頂對應鋼梁下翼緣外側(cè)位置設置55mm預留孔，預留孔中插入50