高速公路桥梁工程中钢板组合梁探究

高速公路桥梁工程中钢板组合梁探究

一、工程概况

云茂高速公路第十四标段,总长约10.98km,其中老屋村大桥采用11×40m钢板组合梁,桥梁全长448m。钢板组合梁是指用工字形钢梁和混凝土桥面板组合形成的组合梁。主梁为双工字钢板组合梁,单幅组合梁的桥面宽为12.5m,双幅宽25.5m,钢板梁腹板结构中心处梁均高2.2m,钢梁全宽7.8m。钢板组合梁为桥梁建设的重点内容,对整体施工质量具有显著影响,应作为重点分析对象。

二、钢梁制作及工艺要求

1.钢板加工前先做全面的检查,例如钢板表面是否存在油污、锈迹等情况,若有则及时清理干净,存在缺陷的钢板不宜投入使用。

2.以设计要求为准,严格控制钢板的尺寸,使其能够在合理范围内,具体情况如表1所示。经过矫正处理后,应保证钢筋表面无损伤的情况。

3.钢梁的分段位置可选择在变截面处,前期工厂预制期间便要加强检查,若无误则分节段运至现场。钢梁分段作业时,严格控制顶底板与腹板拼接焊缝的位置,各道焊缝间的错开距离均要符合要求,同时钢梁存在应力较大的区域,不宜在该处设置分段接头。

4.主体结构材料选择的是Q345qC工字型钢梁,保证制作厂家、材质、尺寸参数均具有一致性,从每10个批号中随机抽检1组,分析质量情况,若不满足要求,所在批次的材料不可投入使用。

5.钢梁制作长度的控制除了考虑设计要求外,还需兼顾焊接收缩余量、加工余量等,展开综合分析与计算,确保成型钢梁的长度可以满足施工需求。

6.杆件的精切外露边缘处应形成R>2mm的圆角,棱边应具有平顺性。在经过节点板圆弧处的精切处理后,予以打磨。施工过程中加强防护,不可在钢主梁上焊接临时构件。按照抛物线的形式设置钢梁预拱度,此过程中需考虑到竖曲线所带来的影响。图1为钢梁结构图。

三、钢板组合梁安装施工工艺分析

1.龙门吊基础施工。(1)基础处理施工现场为淤泥质软土地基,缺乏足够的承载能力,于该处直接铺设龙门吊轨道时易发生局部下陷的情况。对此,首先用山渣石换填的方法处理,再安排压路机碾压,改善软弱地基的综合性能,使其承载力超过110kPa。(2)铺设轨道梁在经过基础换填与压实作业后,浇筑C25混凝土垫层,厚度10cm,于该处完成边线和轨道梁的测量放样工作。轨道梁的基本尺寸要求为高度30cm,顶、底宽度分别为40cm、120cm,施工材料采用的是C30混凝土。为避免轨道裂缝,在施工期间按照20m的间距依次设置伸缩缝。(3)沉降观测经过前期施工后,在龙门吊轨道基础上按10m的间距标准依次布置测点,作为反映施工质量的“窗口”。首先记录初始数据,随着施工作业的持续开展,由专员观测轨道在位移和沉降两方面的具体情况,完整记录各项数据。以所得的观测结果为准,适时调整观测周期,待其达到相对稳定的状态后,可延长观测的间隔时间,通常可采取每周观测一次的方式,期间依然需记录观测数据。

2.施工工艺流程。(1)定位架桥机根据具体施工工况确定相适应的架桥机架设方法,在架设首边跨时,支腿宜设置在前一跨的最后一块桥面板处,在架设中跨与尾边跨时,则将支腿落在安装跨后墩的墩顶钢梁位置处。为保证中跨、尾边跨两处架设施工的安全性和稳定性,在横梁两端设置一个支撑管,在该装置的作用下,有效支撑盖梁的顶面;除此之外,对于钢梁接触面、横梁之间,可设置橡胶垫,以达到避免直接磕碰、提高缓冲性能的效果。(2)钢梁挂钩1#、2#天车到达架桥机的尾部,将2#天车与钢梁挂钩,确认无误后,2#天车连同运梁台车同步前移,到达指定位置后,便可将1#天车与钢梁挂钩,此时可以同时启用两台天车,使其同步作业,以缓慢的方式将钢板梁提起,此后运梁车可驶出该处。(3)钢梁的前移与落梁通过2台天车的协同作业,可提梁并将其前移,此过程中各天车的工作状态应具有一致性,从而形成相协调的作业关系,若梁体存在晃动,需随即暂停作业,在钢梁恢复平稳状态后,方可继续前移,全程速度以3m/min较为合适。随着钢梁的逐步移动,当其到达指定跨的正上方时,检测并细微调整,对准后再缓慢下放钢梁,使其稳定在与垫石顶面相距50cm的位置。(4)调整并加固钢梁临时千斤顶布设在加劲处,并在盖梁顶面安装35t螺旋千斤顶,在其底部设置自制的简易砂筒。综合考虑梁底和盖梁顶面的高程情况,经计算与分析后确定合适的砂筒控制高度,确保钢梁的前端可稳定落在已安装到位的千斤顶上,再用码板加固其后端,使钢梁可维持稳定。整个过程较为复杂,为保证施工精度,需用全站仪加强检测,明确坐标和标高的实际情况,再结合工程施工需求,在许可范围内做进一步的微调,尽可能减小钢梁的安装误差。经过多方面的调整后,若无误,则对后端的码板采取固定限位措施,以维持稳定。(5)焊接接面经过对钢梁的调整后,对其采取固定措施,再全面检查,焊接各节段的钢梁,使其具有稳定性。焊缝的质量需满足要求,焊缝应饱满,不可出现虚焊等问题。焊接作业落实到位后,拆除千斤顶等无需使用的设备,再涂装钢梁,形成防护层,以免在与外界潮湿空气接触后发生锈蚀现象。

3.桥面板安装。(1)全面落实准备工作①位置的复核,包含横桥向、顺桥向的偏差等,作为安装作业的参考依据。②检查与修整,例如桥面板的质量情况,不可出现缺陷。③标记位置,根据设计要求测量放样,包含安装的中线、边线等。④安装橡皮条,具体设置在钢板梁顶面的边缘处,材料可选择膨润土橡胶条,安装时应以钢板梁顶面的边缘位置为准,适度修整,向表面均匀刷涂胶粘剂(厚度应在1mm以内),粘贴到位后再根据实际情况进一步修整。(2)安装流程调整天车的位置,将其正好处于安装跨的正上方,在此前提下将桥面板旋转90°,呈横向状态,取适量环氧砂浆,均匀涂抹至待安装区域;天车精准就位后,缓慢且匀速地下钩,期间工作人员密切观察桥面板剪力顶口与桥地面的间距,缩小至10cm时即可暂停下钩,以前期设置在桥面板、钢板上的指示线为参照基准,灵活调整其位置,以不影响稳定性为前提,继续缓慢下钩。待桥面板下落稳定后,检查边线和中心线,分析实际结果与设计值的误差,若超出许可范围,则重新安装,安装后依然加强检查,直至各方面均无误为止。

四、结语

综上所述,在现阶段的高速公路桥梁建设中,钢板组合梁取得广泛的应用,且是桥梁工程中的重点建设内容,全桥通行服务能力与该处的施工质量息息相关。施工期间,工作人员需要结合现场作业条件,优化钢板组合梁的施工工艺,加强测量定位、质量检查等工作,有条不紊地推进,在安全的环境中高效完成钢板组合梁的施工作业,并给桥梁其它部分的施工提供良好的条件。

作者:鲁立洋 单位:广东云茂高速公路有限公司