跨海大橋橋梁工程鋼混組合梁施工工藝

港珠澳大橋橋梁工程CB05標

鋼-混組合梁施工1目錄總體概況2組合梁組合界面材料3組合梁預制場內(nèi)組合施工4組合梁架設、體系轉換6總結橋面板、鋼槽梁制造511.總體概況引言鋼-混凝土組合梁橋是指將鋼梁與混凝土橋面板通過抗剪連接件連接成整體并考慮共同受力的橋梁結構形式。相對于不按組合梁設計的純鋼梁，組合梁橋可以采用截面較小的鋼梁。而組合梁的截面慣性矩較鋼梁明顯增大，有利于減少結構在活載作用下的撓度。通過抗剪連接件的連接作用，混凝土橋面板對鋼梁受壓翼緣起到約束作用，從而增強了上緣翼緣板的穩(wěn)定性，有利于材料強度的充分發(fā)揮。組合梁橋相對于混凝土橋，其上部結構高度較低、自重減輕、地震作用減小，相應使得結構的延性提高、基礎造價降低。同時，組合梁橋便于工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝質量高，施工費用低。1.總體概況引言國外的研究和統(tǒng)計表明，對于跨度超過18m的橋梁，組合梁橋在綜合效益上具有一定優(yōu)勢。例如，法國統(tǒng)計資料表明，當跨度為30～110m，特別是60～80m范圍內(nèi)，鋼-混凝土組合梁橋的單位造價比混凝土橋低18%。近年來，我國在理論和方法上對組合結構橋梁進行了深入的研究，也完成了一批組合梁橋的設計和施工。但是國內(nèi)組合梁的研究理論、研究方法、專用規(guī)范還不完善，還需要更多的設計、施工經(jīng)驗和理論研究做補充。港珠澳大橋淺水區(qū)標段大量采用組合梁，對組合梁橋的設計理論、施工方法進行了創(chuàng)新和發(fā)展，對該工程進行設計理論和施工方案的總結，對于國內(nèi)同類工程可以提供借鑒，同時可以為理論研究和規(guī)范編制提供依據(jù)。1.總體概況工程概況港珠澳大橋CB05標段范圍：K29+237～K35+890；全長6.653km；主要由非通航孔橋、九洲航道橋、珠澳口岸連接橋、島上互通立交及收費站暗橋組成。其中非通航孔橋、九洲航道橋主梁采用“開口鋼主梁+預制混凝土橋面板”的組合結構，全橋孔跨布置為：5×85m+8×（6×85）m+6×85m+5×85m。非通航孔橋共計11聯(lián)，128個單幅孔；九洲航道橋組合梁共分為20個大節(jié)段。1.總體概況工程概況非通航孔橋橋面總寬33.1m，橋梁中心線處梁縫寬0.5m。單幅橋寬16.3m，截面中心線處梁高4.3m，橋面橫坡2.5％。1.總體概況橫斷面布置圖（單位：cm）非通航孔橋：主梁采用整墩分幅鋼-混組合梁，全橋共64跨11聯(lián)組合梁共128片，每片重約2000t。橋面板共2516塊，單片最重約76t。1.總體概況工程概況九洲航道橋主梁截面高度4.485m，單幅寬15.55m。1.總體概況橫斷面布置圖（單位：cm）2.橋面板、、鋼槽梁梁制造2.橋橋面板板、鋼槽槽梁制造造橋面板預預制：2.橋橋面板板、鋼槽槽梁制造造組合梁橋面板存放橋面板預制環(huán)氧鋼筋工廠內(nèi)綁扎高壓水鑿毛技術橋面板澆筑混凝土鋼槽梁板單元機機械化、、自動化化生產(chǎn)鋼槽（箱箱）梁制制造無損傷制造鋼槽梁整孔拼接鋼槽梁自動化焊接鋼槽梁制造2.橋橋面板板、鋼槽槽梁制造造鋼槽梁板板單元制制造鋼槽梁廠內(nèi)組拼鋼槽梁組組拼鋼槽梁噴噴涂鋼槽梁線線形監(jiān)控控2.橋橋面板板、鋼槽槽梁制造造鋼槽梁整整孔運輸輸鋼槽（箱箱）梁制制造13.組合梁組組合界面面材料組合梁組組合界面面材料鋼-混組合梁梁主要通通過預制制混凝土土橋面板板剪力槽內(nèi)內(nèi)混凝土土與鋼主梁梁集束式剪剪力釘相互作用用組合成成整體。。界面材料料：1、微膨脹脹混凝土土（補償償混凝土土），主主要用于于剪力槽槽、濕接接縫現(xiàn)澆澆混凝土土；2、環(huán)氧砂砂漿，主主要填充充橋面板板實體段段與鋼主主梁上翼翼緣空隙隙；3、防腐橡橡膠條，，保證以以上兩種種材料的的施工。。橋面板組組合示意意圖橡膠條橡膠條3.組組合梁梁組合界界面材料料組合梁組組合界面面材料預制混凝凝土橋面面板通過過集束式式剪力釘釘與鋼主主梁組合合。鋼主主梁與混混凝土橋橋面板底底板間設設20mm厚環(huán)環(huán)氧砂漿漿結構層層，砂漿漿采用55×30mm橡膠條條封堵。。3.組組合梁組組合界面面材料環(huán)氧砂漿漿C60微膨脹混混凝土界面材料料設計要要求本橋設計計使用壽壽命120年。組合梁梁組合用用界面材材料除有有足夠的的粘結力力、密實實度外，，還需有有足夠的的耐久性性。3.組組合梁組組合界面面材料環(huán)氧砂漿漿為合理選選擇填充充材料，，滿足、、保障填填充料與與橋面板板間的密密實性，，我部先先后采用用普通砂漿漿、灌漿漿料、環(huán)環(huán)氧砂漿漿以及JN-建筑結構構膠進行試驗驗，并取取芯觀察察，試驗驗結果證證明環(huán)氧氧砂漿可可達到設設計各項項性能要要求。3.組組合梁組組合界面面材料采用普通通砂漿、、灌漿料料、環(huán)氧氧砂漿以以及JN-建筑結構構膠進行行試驗，，并取芯芯。粘貼橡膠膠條、涂涂抹填充充料灌注灌漿漿料試塊吊裝裝鉆孔取芯芯芯樣3.組組合梁組組合界面面材料環(huán)氧砂漿漿設計要要求3.組組合梁組組合界面面材料防腐橡膠膠條為保證橋橋面板與與鋼梁間間環(huán)氧砂砂漿的密密實性及及120年使用壽壽命，橡橡膠條必必須有足足夠的壓壓縮性與與抗腐蝕蝕能力。。3.組組合梁組組合界面面材料防腐橡膠膠條通過實驗驗，選配配橡膠條條性能參參數(shù)，橋橋面板組組合時橡橡膠條壓壓縮15mm，壓縮量量40%。橡膠條壓壓縮量實實體試驗驗環(huán)氧砂漿漿檢驗報報告橡膠條檢檢驗報告告3.組組合梁組組合界面面材料14.組合梁預預制場內(nèi)內(nèi)組合施工工總體施工工流程4.組組合梁預預制場內(nèi)內(nèi)組合施施工鋼主梁組合臺座就位鋼主梁臺座上線性調(diào)整橋面板運輸至組合區(qū)在鋼主梁上標示橋面板位置在鋼主梁翼緣粘貼橡膠條逐塊涂抹環(huán)氧砂漿橋面板逐塊精確就位安裝濕接縫鋼筋及預埋件安裝濕接縫模板澆筑剪力槽及濕接縫砼混凝土養(yǎng)護、拆模組合梁橫移至存梁臺座組合梁驗收、出海組合場內(nèi)內(nèi)組合1、組合梁梁整拼完完成，進進行噴砂砂除銹、涂涂裝；2、運梁臺臺車將鋼鋼主梁運運至組合合臺座；；3、同時橋橋面板已已運至組組合臺座座處；4、標示橋橋面板在在鋼上位置；；5、粘貼橡橡膠條；；6、按照設設計要求求逐塊涂抹環(huán)氧氧砂漿并并吊裝橋面面板；4.組組合梁預預制場內(nèi)內(nèi)組合施施工鋼梁整拼區(qū)噴砂涂裝區(qū)鋼主梁預預拱度調(diào)調(diào)整鋼主梁在在組合臺臺座上由由四斷面面八點支支撐，其其間距布布置為24m+20m+24m。鋼鋼主梁就就位后，，按第三三方監(jiān)控控指令調(diào)調(diào)整預拱拱度。預拱度調(diào)調(diào)整方法法：通過過起頂臺臺座4臺臺600T豎向向千斤頂頂調(diào)整，，線形滿滿足要求求后，抄抄墊8個個支撐點點。組合支點點布置圖圖4.組組合梁預預制場內(nèi)內(nèi)組合施施工鋼主梁梁預拱拱度調(diào)調(diào)整起頂組組合梁梁施加加預拱拱度組合支支點抄抄墊4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工鋼主梁梁預拱拱度調(diào)調(diào)整施工監(jiān)監(jiān)控指指令單單4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工預制橋橋面板板組合合流程程1、鋼主主梁在在組合合臺座座上線線性調(diào)調(diào)整完完成后后；2、根據(jù)據(jù)設計計要求求，從從中間間兩支支撐處處開始始逐塊塊對稱稱吊裝裝；3、所有有橋面面板均均吊裝裝完成成后，，預埋埋橋面面板濕濕接縫縫處預預埋件件及安裝濕濕接縫縫處模模板。。4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工預制橋橋面板板組合合流程:4、澆筑筑濕接接縫及及剪力力槽內(nèi)內(nèi)混凝凝土；；5、待混混凝土土達到到設計計要求求后，，張拉拉橫向向剩余余預應應力束束（橋橋面板板預制制時已已張拉部分分預應應力束束）；；6、張拉拉完畢畢后，，封錨錨；7、每端端預留留3塊未組組合橋橋面板板，并并且每每端最最后塊塊板疊疊加在在倒數(shù)數(shù)第二二塊板板上，，并固定定。整體橫橫移組組合梁梁至存存放臺臺座。。4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工橋面板板安裝裝——密封橡橡膠條條安裝裝密封橡橡膠條條種類類：分為為55mm××35mm和30mm××20mm兩種。。橡膠條條粘貼貼方法法：環(huán)氧膠膠人工工粘貼貼。粘結膠膠固化化時間間：1-2h。4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工橋面板板安裝裝——環(huán)氧砂砂漿施施工環(huán)氧砂砂漿施施工要要點：：攪拌方方式：：攪拌器器人工工拌合合。攪拌時間：3～5min。。配合比比：樹脂：：固化化劑：：骨料料=2:1:18。固化時時間：：表干3h，實干干24h。4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工橋面板板安裝裝——橋面板板精確確就位位安裝設設計，，使用用120T龍門門吊機機和專專用吊吊具拼拼裝橋橋面板板并實實現(xiàn)精精確就就位。。安裝控控制要要點：：混凝土土結合合面質質量、、橋面面板平平面位位置控控制、、橋面面板頂頂面高高程控控制。。橋面板板吊裝裝橋面板板精確確定位位4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工澆筑橋橋面板板濕接接縫——安裝裝模板板濕接縫縫模板板采用用吊模模結構構系統(tǒng)統(tǒng)。面面板采采用δδ=15mm竹竹膠板板，木木肋采采用10cm××5cm木木方，，吊桿桿采用用Φ16mm螺螺桿。。模板板在鋼鋼筋及及預埋埋件安安裝完完畢后后安裝裝。4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工澆筑橋橋面板板濕接接縫——混凝土土施工工混凝土土由中中山基基地混混凝土土工廠廠供應應，由由混凝凝土運運輸車車運輸輸至施施工現(xiàn)現(xiàn)場，，采用汽汽車泵泵泵送送方式式澆筑筑。運輸車車運輸輸混凝凝土時時，途途中以以2-4r/min的慢慢速進進行攪攪動，，卸料料前以以常速再次次攪拌拌。4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工澆筑橋面板板濕接接縫——混凝土土施工工混凝土土澆筑筑連續(xù)續(xù)進行行，一一次成成型，，不設設施工工縫。?；炷恋牡恼駬v搗采用用φ50mm插插入式式振搗搗器振振搗，，各插插點的的間距距均勻勻，且且振搗搗到位位。混凝土土面收收漿抹抹平：：先初步步收漿漿找平平，然然后由由人工工用木木抹子子二次次收漿漿。后后一次次主要要是以以搓毛毛為主主，后一次次收漿漿的時時間應應根據(jù)據(jù)混凝凝土表表面情情況而而定，，混凝凝土初初凝前前須完完成收收漿抹抹面工工作。。4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工預應力力鋼絞絞線張張拉混凝土強度90%齡期不小于5d張拉條條件4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工預應力力孔道道壓漿漿并封封錨4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工澆筑混混凝土土養(yǎng)護護覆蓋土土工布布灑水水保濕濕養(yǎng)護護4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工橋面臨臨時預預留孔孔封堵堵模板拆拆除完完畢后后，使使用環(huán)環(huán)氧砂砂漿填填補吊吊點孔孔。填填補前前清除除孔內(nèi)內(nèi)PVC管管，再再填補補環(huán)氧氧砂漿漿，并并將頂頂面抹抹平。。4.組組合梁梁預制制場內(nèi)內(nèi)組合合施工工組合梁梁橫移移橫移條條件：：濕接縫縫澆筑筑完畢畢后，，且現(xiàn)現(xiàn)澆砼砼強度度達到到80%以以上時時，將組合合梁橫橫移至至存梁梁區(qū)存存放。。4.組組合合梁預預制場場內(nèi)組組合施施工15.組合梁梁架設設、體體系轉轉換組合梁梁海上上架設設組合梁架設組合梁運輸組合梁出海組合梁海上運輸組合梁場內(nèi)移運5.組組合合梁架架設、、體系系轉換換組合梁梁出海海運輸輸和架架設組合梁梁橋位位架設設1組合梁梁體系系轉換換轉換流流程：：組合梁梁整聯(lián)聯(lián)架設設完畢畢后，，通過過監(jiān)控控指令令配切切并焊焊接成成整體體；先先起頂頂N+4號墩頂頂千斤斤頂，，澆筑筑橋面面板濕濕接縫縫并張張拉縱縱向預預應力力，回頂頂，張張拉N+4號墩頂頂橋面面板剩剩余橫橫向預預應力力束。。按照照同樣樣步驟驟對稱稱同時時頂落落N+3、N+5墩頂組組合梁梁；再再頂升升N+2、N+6墩頂組組合梁梁。5.組組合合梁架架設、、體系系轉換換1組合梁梁體系系轉換換步驟一一：組合梁梁調(diào)整整完成成后，，進行行配切切，并并焊接接；橋橋面板板吊裝裝到位位。步驟二二：墩頂起起頂?shù)降皆O計計高程程，澆澆筑中中間部部分濕濕接縫縫混凝凝土（（留2端濕接接縫）），待待達到到設計計強度度后，，張拉拉縱向向預應應力束束。澆筑筑最外外2端濕接接縫混混凝土土。5.組組合合梁架架設、、體系系轉換換1組合梁梁體系系轉換換步驟三三：墩墩頂千千斤頂頂回頂頂，使使主梁梁置于于支座座上，，連接接支座座螺栓栓；張拉橋面板剩余橫橫向預應力束。原理通過頂落梁使墩頂頂負彎矩區(qū)橋面板板濕接縫混凝土達達到預壓效果，增增加負彎矩區(qū)混凝凝土抗拉性能。同同時由于起頂時對對混凝土橋面板縱縱向預應力的超張張拉，在落梁時，，由于預應力超張張拉“損失”，使使后澆筑的遠端濕濕接縫達到預壓的的效果。5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑴控制測量平面位置采用多臺臺GNSS進行靜靜態(tài)觀測，高程采采用高精度測距三三角高程的測量方方法進行加密。加密控制點設于每每個墩墩頂。按港港珠澳大橋二級加加密控制網(wǎng)（工程程四等）的測量精精度要求和觀測方方法進行測量和數(shù)數(shù)據(jù)處理；加密高高程點按工程四等等采用精密三角高高程測量方法進行行測量。加密控制點優(yōu)先使使用全站儀測放，，當施工條件有限限時，采用全球定定位系統(tǒng)（GPS）測放。5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑵組合梁架設控控制A、組合梁架設前前，在組合梁兩端端部測設組合梁縱縱向中心線及支座座橫向中心線位置置，并做出醒目標標記。B、墩頂臨時支座座安裝平面中心偏偏差宜控制在0～～5mm之間。C、架梁前，必須須對墩頂支座墊石石及錨栓孔進行復復測，不合者必須須處理。D、吊船落梁后，，應及時測量偏位位情況，要求組合合梁初步定位后，，縱、橫向偏差均均不大于5cm。。否則，要求再次次提升組合梁，重重新對位落梁。E、落梁前，支座座頂面必須預先調(diào)調(diào)平，控制相鄰支支座高程偏差不大大于2mm，確保保鋼梁底部均勻受受力。5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接A、梁端面旋轉：：根據(jù)設計圖紙，組組合梁落梁后，放放樣如下。HMAX=20.4mmδMAX=3.4mm5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接B、余量配切量梁段長度現(xiàn)場配切切劃梁段長度配切線線5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接C、現(xiàn)場焊接鋼主梁腹板、底板板、頂板均采用采采用CO2氣體保保護，施焊時嚴格格控制焊接參數(shù)、、線能量，保證焊焊縫內(nèi)部及外觀質質量。焊接順序為：腹板板→底板→頂板。。焊接施工在梁體箱箱室內(nèi)進行，施工工時，將焊接位置置橋面板頂面全范范圍用雨布覆蓋，，以達到防風、防防雨效果。頂?shù)装搴附邮疽鈭D圖腹板焊接示意圖5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接D、現(xiàn)場涂裝對鋼梁現(xiàn)場焊縫部部位及焊縫兩側各各20mm寬范圍圍，采用手工和機機械工具除銹，達達到設計及規(guī)范要要求。然后用壓縮縮空氣清除頂面灰灰塵殘渣，實施與與鋼梁同部位相同同的涂裝方案。鋼梁外側現(xiàn)場涂裝裝在特制平臺上進進行，平臺采用型型鋼桁架結構。施施工期間，平臺周周圍全范圍用雨布布包裹。5.組合梁架設設、體系轉換施工工藝控制要點點—架梁施工⑶墩頂組合梁拼拼接縫對接焊接D、現(xiàn)場涂裝5.組合梁架設設、體系轉換施工周期分析6×85m組合梁架設及體系系轉換施工周期表表序號工程內(nèi)容工作時間(d)備注11#～6#梁架設12包括對接縫焊接2起頂N+4#墩頂處梁0.5

3現(xiàn)澆段橋面板與鋼主梁組合1

4澆筑墩頂左右12m范圍內(nèi)接縫砼、養(yǎng)護7

5縱向預應力束張拉、孔道壓漿2

6澆筑墩頂左右12m范圍處接縫砼、養(yǎng)護7

7橫向預應力束張拉、孔道壓漿1.5

8落頂1

9同法對稱施工N+3、N+5#墩20

10同法對稱施工N+2、N+6#墩20

11澆筑N+1、N+7#墩頂現(xiàn)澆縫砼、養(yǎng)護7

12橫向預應力束張拉、孔道壓漿2

13剩余側向后澆段施工3

14合計84天5.組合梁架設設、體系轉換橋面板后澆帶施工安裝吊掛平臺，利用濕接縫內(nèi)預留吊點孔吊掛掛于翼緣板處。吊掛平臺的安裝、拆除除均由20t汽車車吊配合。5.組合梁架設設、體系轉換16.總結組合梁施工關鍵技技術：1、鋼槽梁板單元機械化、自自動化生產(chǎn)技術：采用板肋專用組裝裝機、門式多電極極焊接專機、橫隔隔板焊接機器人等等機械化、自動化化設備生產(chǎn)加工板板單元，對板單元元質量有更好的保保證。2、總拼自動化焊接控控制技術:①腹板立位對接數(shù)數(shù)字化焊接機器人人技術;②無盲區(qū)自動小車車焊接技術，焊槍槍可旋轉270°。6.總結3、無損傷制造技術：：鋼槽梁總拼制造時時，通過設置卡具具、臨時工裝、頂頂推裝置等自約束束與它約束相結合合的措施，實現(xiàn)了了鋼槽梁總拼場地地真正意義上的““無馬”制造，從從而避免了碼板對對母材的損傷，提提高了工作效率。。組合梁施工關鍵技技術：5、焊接數(shù)字化群控技技術：需要采用手工半自自動焊工藝時，采采用焊接數(shù)字化群群控技術，對焊接接過程的電流、電電壓及焊接速度有有效控制。能實現(xiàn)現(xiàn)對施焊電流、電電壓、施焊速度等等參數(shù)實現(xiàn)在線監(jiān)監(jiān)控，確保焊接質質量的可控性、可可追溯性。6.總結4、鋼槽梁整孔拼接技技術：通過采用“板單元制作→制造造分段制作→制造造分段接長→預拼拼裝”的施工方案，實現(xiàn)現(xiàn)了鋼槽梁整孔制制作技術。6、鋼槽梁組拼線形形控制技術：①根據(jù)鋼槽梁的制造線形設計計制作鋼槽梁總拼胎架，在總總拼胎架周邊設置置“三縱一橫”的的測量塔及測量水水準點，形成鋼槽梁線形控制測量網(wǎng)網(wǎng)，確保鋼槽梁的制造線形。②立體階梯推進式總拼,并制定相應的焊接變變形控制技術，減減小鋼槽梁制造過程中焊接接變形對線形的影影響。8、組合梁海工C60混凝土橋面板的預預制技術：橋面板采用環(huán)氧鋼鋼筋，橋面板制造造精度要求高(mm)：板厚(0，+4);板長、寬:±4;板底平整度:±1;對角線高差:±5；側向彎曲矢度：＜＜5。組合梁施工關鍵技技術：9、鋼槽梁采用集束束式剪力釘與橋面板