鄂东长江大桥钢混结合段施工关键技术.doc

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1、.鄂东长江大桥钢混结合段施工关键技术方案张建军 李松 高安荣 王佳（中交第二公路工程局有限公司 陕西 西安）摘要：鄂东大桥主桥为926m的九跨连续半漂浮体系混合梁斜拉桥，钢混结合段是整个主桥箱梁施工的关键部位，施工质量直接影响钢箱梁与砼箱梁能否有效结合。本文着重介绍了鄂东大桥钢混结合段施工中M 梁段(非标准)钢箱梁的吊装、定位及L梁段钢纤维混凝土现浇箱梁的关键施工工艺，希望对类似工程具有一定的参考借鉴作用。关键词： 鄂东大桥 钢混结合段 钢箱梁吊装 混凝土浇筑 防裂The Key Construction Technologies Of The Steel-Concrete Composite

2、 Beams In The East Hubei Changjiang River BridgeAbstract: The East Hubei Bridge is main span 926m, nine-span continuous semi-floating system, composite beams, cable-stayed bridge. The steel-concrete composite beams are the key part of the main span beams, their construction quality has a direct impa

3、ct on the effective integration between the steel box girder and the concrete box girder. This article focuses on the key construction technologies, such as hoisting and positing the steel box girder of the M beam (non-standard), and casting steel fiber reinforced concrete of the L beam, in the East

4、 Hubei Bridge steel-concrete composite beams construction. We hope that the article has a certain reference to the similar projects.Key words: the East Hubei Bridge, steel-concrete composite beams, hoisting the steel box girder, pouring the concrete, avoiding the cracks1 工程概况鄂东长江公路大桥为主跨926m的九跨连续半漂浮体

5、系混合梁斜拉桥。主桥边跨为PK断面混凝土箱梁，中跨为PK断面钢箱梁，钢混结合面设置在中跨距索塔中心线12.5m处。北主桥钢混结合段江侧为M梁段钢箱梁，岸侧为L梁段混凝土箱梁，共同组成钢混结合段。钢混结合段长8.5m，其中M梁段长5.5m，重200.8t；L梁段长3.0m，采用C55混凝土现浇，共计78方。钢混结合段结构布置如下图：图1-2 钢混结合段平面布置图 图1-3 钢混结合段纵断面图2 施工技术难点钢混结合段作为鄂东大桥主桥箱梁的关键部位，施工顺序为：首先将钢箱梁M梁段吊装于存梁支架，准确调位、定位，然后安装L梁段钢筋、预应力、浇筑L梁段混凝土。该部位施工难点、技术要求主要体现在以下几个

6、方面：2.1 M梁段施工根据钢箱梁安装工艺及总体施工组织要求，决定采用大型浮吊在高水位期对M梁段（非标准梁段）进行吊装，精确定位。（1）由于钢箱梁自重较大、位于主塔江侧，水上施工，且存梁时间较长，因此对存梁支架设计要求较高；（2）吊装施工之前吊装设备的选型，吊具设计、加工直接关系到吊装工作的成败；（3）科学合理的吊装工艺及施工水域的划分、维护方案是吊装工作顺利进行的保障；（4）钢箱梁体积大、质量重，精确调位、定位难度大。2.2 L梁段施工钢混结合段采用 “钢格室PBL键预应力”的结构，该结构对混凝土梁段（L梁段）砼配合比设计、砼浇筑饱和密实工艺、防止钢混结合梁局部纵桥向裂缝等施工技术水平提出了

7、更高的要求。（1）由于钢混结合段采用相对新兴的高强度钢纤维混凝土，混凝土的配合比的研究直接关系到其强度、塌落度、扩展度等工作性能，进而影响整个结合段的施工质量；（2）因结合段混凝土有部分要填充进入钢箱梁钢格室内部，且钢箱梁对应部分的结构复杂，需采用科学合理的浇筑工艺确保结合部分混凝土的密实和后期质量；（3）由于钢混结合段结构、受力比较复杂，且施工中易产生纵向裂缝，混凝土施工过程中的防裂措施至关重要。3 钢混结合段施工关键技术方案3.1存梁支架设计通过对M、F梁段位置、重量及结构的分析，结合设计院有关钢箱梁临时支点的要求，存梁支架设计依托MIDAS有限元分析软件的验算和多次优化最终确定了利用主5

8、#墩承台作为基础的落地式钢管支架方案。 图3-1 存梁支架结构图存梁支架顺桥向布置3列钢管立柱，一列直桩，两列斜桩，桩顶间距为6.50m；直桩列横桥向布置7根钢管立柱，斜桩列横桥向布置4根钢管立柱；与下横梁及下横梁支架通过附墙、平联连接成为整体。横桥向2根2HN800300型钢作为主梁，上方搭设4根顺桥向1200500mm的钢板组合箱形承重梁。承重梁靠近主塔端部与下横梁顶面进行锚固，作为存梁支架主要受力构件。同时为了满足存梁和后期钢箱梁精确调位需要，在承重梁上各梁段临时支点处设置支座支墩。3.2 M梁段吊装 （1）吊装设备选型由于梁段重量加吊具重量超过220t，需采用300吨以上的大型浮吊；通

9、过大量的调研，同时考虑满足通航净空高度要求，最后选用镇航工818号1200t浮吊进行安装作业。（2）吊具设计梁段采用4点吊装，吊具主要包括吊架和吊索。吊架由主吊梁、横撑及节点箱体三大部分组成；与吊索通过销轴与吊耳连成整体，共同受力。吊索分为主吊索和次吊索。主吊索采用钢丝绳，次吊索采用钢吊带。主吊索直接悬挂在浮吊吊钩上，与吊架上吊耳采用销轴连接；次吊索与吊架下吊耳及钢箱梁顶面吊耳亦均采用销轴连接。图3-2 钢箱梁吊架构造图（3）施工水域划分为了使的吊装工作能够顺利进行，根据镇航818#浮吊及运梁船的外形尺寸，结合抛锚范围及各种施工状态对梁段吊装时的施工水域进行规划。施工水域可分为浮吊工作状态施工

10、水域和浮吊非工作状态施工水域两种。浮吊工作状态施工水域适用于浮吊抛锚、起锚及M梁段钢箱梁吊装，此状态下由于占用大部分上行航道，海事部门届时将会对施工水域上行航道进行封航。浮吊非工作状态适用于除工作状态以外的各种状态，此时浮吊松锚，将锚链沉于水底，停泊在码头运梁船边上，以缩小施工水域，届时海事部门将会对施工水域进行协调管制。（4）吊装M钢箱梁吊装采用“镇航工818#”1200t浮吊在江中横江抛锚定位、实施吊装。1)浮吊抛锚定位浮吊由拖轮编队抛锚、船体顺桥向定位，如图下所示。图3-3 浮吊定位示意图2)M梁段吊装运梁船进场靠码头停泊、系固后，浮吊抛锚定位，调整吊架慢慢对准梁段，将次吊索与钢箱梁连接

11、，即可正式进行吊装。整个吊装及初定位过程具体可分为以下6个步骤：步骤一：在钢箱梁底板临时支点位置用油漆做标记，以供后续定位参考；步骤二：在支架承重梁上测放出支座支墩及梁段的安装位置，并安装反力支座、支墩及限位型钢（设置在梁段分界线处，作为吊装定位的尺度参考）；步骤三：将浮吊通过拖轮横行顶推至运梁船前端适当位置；步骤四：浮吊落钩，将其副钩上的专用吊具与钢箱梁节段的临时吊耳连接，并挂设风缆，起吊梁段离开船上的支墩约10cm后停钩试吊（约10分钟）；步骤五：继续起升梁段直至超出支架顶约1.5m，停钩，通过拖轮横向顶推平移浮吊使其中心线与桥梁轴线重合；通过前进缆7移动浮吊，使梁段到达安装位置（同时安装

12、各种缆绳牵引系统）。 步骤六：梁段对正存梁支架的支座支墩后，浮吊缓慢落钩，使梁段平稳地落于滑块上，卸除吊具与临时吊耳连接，浮吊后退；将落放在支座支墩上的梁段临时限位固定，至此梁段完成吊装初定位。2008年10月3日，在海事、航道等多家相关单位的协助下，项目部已成功将主跨钢箱梁M梁段吊装、临时固定于存梁支架之上；吊装初步定位实现轴线平面偏差2cm、高程面偏差1cm，远远高于轴线平面偏差5cm、高程面偏差2cm的设计要求。图3-4 吊装施工照片3.3 M梁段精确调位、定位（1）精确调位系统精确调位系统主要由临时支座及千斤顶组成。临时支座布置在存梁支架承重梁上（对应于钢箱梁内侧4个支撑点），由基座和

13、支墩组成。基座上覆不锈钢板，支墩底嵌有聚四氟乙烯滑板。同时支座内纵横桥向各设置一个16T千斤顶，实现支墩平面移动，带动箱梁调位。高程（竖向）调整采用100T千斤顶，亦布置于支架承重梁上，对应于钢箱梁外侧4个支撑点。调位系统示意图如下：图3-5 平面调位千斤顶布置图 图3-6 竖向调位千斤顶布置图（2）调位、定位M梁段作为钢箱梁的基准梁段，其定位精度至关重要。M梁段的精确调位按照先调整高程、纵坡，再调整轴线（横向），最后调整里程（纵向）的顺序逐步调整。当南北两塔区的M梁段各自定位后，还须对其进行联测，检查两梁中心测点之间的间距大小及其连线与桥轴线的偏差情况，进一部进行微调。当所有的检测项目均符合

14、设计及监控要求后，将M梁段固定在临时支座上。 高程、纵坡调整竖向调位采用4台100吨千斤同步顶起梁段，在支墩上平面放置不同厚度的钢板，反复调整直至将梁段调整成设计高程、纵坡。调整完毕之后，千斤顶卸载将梁段荷载转移到支座支墩上。钢箱梁高程、纵坡调整流程见下图。图3-7 高程、纵坡调整流程图 横向、纵向调整梁段平面位置的调整包括横向调整和纵向调整。调整时应遵循先横向后纵向的原则。平面位置的调整皆通过4台16t千斤顶同时顶推临时支座的支墩带动钢箱梁进行位移，当一侧千斤顶顶推调位时，另一侧垫设钢支撑限位。定位梁段精确调整到位后，利用型钢将支墩与基座焊接固定，千斤顶卸载、拆除，在千斤顶位置放置钢支撑。临

15、时固定时的缆风绳收紧、系牢，确保存梁期间梁体的位置和安全。支墩固定示意如下图。图3-8 支墩固定示意图3.4 L梁段砼配比的确定（1）砼工作、力学性能指标钢混结合段混凝土作为主桥钢箱梁与混凝土箱梁的连接部分，配合比甚为关键。根据设计及施工要求，其各项性能指标如下： 工作性能：宜自密实，初始塌落度230250mm，塌落扩展度600650mm，塌损每小时不大于20mm； 设计强度：C55，试配强度65MPa，但不宜高于75 MPa，7天强度不低于设计强度的90%（即49.5 MPa）； 弹性模量：28天不小于4.0X104 MPa； 其他：应具有一定的阻裂增韧性能。（2）砼配比方案比选鉴于钢混结合

16、段结构受力复杂及易产生纵向裂缝的通病，混凝土拟选了钢纤维混凝土和微膨胀聚丙烯纤维两种方案。根据前期研究成果对两种混凝土进行试配，并分别对其工作性能、热学性能、力学性能、变形性能、抗裂性能、耐久性等方面对比，最终选择了钢纤维混凝土方案（GH-1方案）。两种混凝土配比如下：表3-1 钢混结合段C55高性能自密实（大流态）混凝土优选配合比方案混凝土原材料用量（kg/m3）配合比设计参数水泥粉煤灰膨胀剂水砂碎石纤维减水剂掺量（%）胶材用量（kg/m3）水胶比粉煤灰与膨胀剂掺量（%）GH-1440110 171867.5867.5钢46.81.61.95500.3120+0GH-2423.582.544

17、171867.5867.5聚丙烯0.751.51.85500.3115+8（3）试验段验证配比钢纤维混凝土方案确定之后，为了更加真实、准确的模拟钢混结合段施工时砼的情况，除进行常规的塌落度、扩展、抗压、弹性模量度等试验，还依托同济大学钢混结合段试验段试验，将配合比用于实际浇注，拆模后混凝土表面平整光滑，无裂缝、蜂窝、麻面等不良现象，取得了圆满成功。图3-9 同济大学钢混结合段试验段砼外（内）部照片 3.5 L梁段砼浇筑方案L梁段混凝土采用C55钢纤维混凝土，浇筑方量78m3。混凝土通过拖泵泵送，利用软管分层布料，插入式振捣器振捣，对称浇筑。钢格室内的混凝土通过浇筑孔下料，相隔仓面混凝土高差控制

18、在30cm左右，使剪力键内混凝土气泡顺利排出。（1）浇筑步骤 混凝土梁段箱梁纵桥向整幅（全断面）一次性布料，分层浇筑，分层厚度为30cm左右。具体浇筑流程分以下四个步骤： 步骤一：从靠近钢箱梁的实心段开始浇筑，浇筑5060cm高后浇筑两个边箱腹板，同样浇筑5060cm高开始浇筑风嘴处，使混凝土向斜底板、底板灌注，直到将底板灌满。步骤二：按照步骤一的浇筑顺序分别在实心段、腹板、风嘴处转圈循环分层布料，直到浇筑混凝土面与顶板底面平齐。步骤三：全断面布料，左右幅同步推进，直到混凝土将顶板底层钢筋埋没（剩余2030cm厚度）停止。步骤四：结合顶面混凝土收面顺序及推进方向 ，进行分幅浇筑，直到将顶板剩余

19、部分混凝土浇筑完毕。（2）养生为了保证混凝土质量，防止混凝土表面开裂，浇筑完成之后要进行及时的养护。混凝土浇筑之后，适当推迟拆模时间；拆模之后立即有土工布覆盖包裹并及时洒水保湿。混凝土养护用水要洁净，洒水要及时、不间断、不流淌，避免混凝土表面出现干湿循环。养护时间可延长至14天，每天派专人负责散水，洒水次数以能保证混凝土表面处于湿润状态为宜。（3）浇筑保证措施由于钢混结合段部分混凝土浇筑空间狭小、钢箱梁结构复杂给浇筑带来很大困难，为了保证浇筑质量将采取以下措施：严格按照浇筑步骤进行浇筑，控制分层布料厚度。混凝土箱梁与钢箱梁交叉部分混凝土浇筑、振捣通过钢箱梁上预留的浇筑孔进行仔细振捣，避免振捣时

20、对剪力键、预应力元件的损伤，确保该部分混凝土质量。浇筑完成后，必要时从预留压浆孔向各个钢个室内灌注水泥浆填充混凝土与钢箱梁未紧密结合处。压浆孔排气孔浇筑孔图3-10 钢箱梁顶面各种预留孔为了使钢格室部分混凝土密实，在相邻箱梁顶板混凝土上设置100X100mm方木作挡板；将该部分混凝土进行超浇，对钢格室内混凝土形成反压直到混凝土从排气孔、压浆孔溢出，并在初凝之前将多余部分混凝土清除。图3-11 挡板布置示意图局部空间相对比较狭小，振动棒无法操作的部位，必要时采用人工振捣确保混凝土密实。3.6 L梁段砼施工中的防裂措施混凝土梁段砼防裂，特别是混凝土梁段与钢箱梁结合部分的防裂是整个钢混结合段施工的关

21、键。由于结合部分钢箱梁结构、受力相对比较复杂，因此选用本身抗裂性能比较好的钢纤维混凝土进行浇筑。在施工过程中还应注意以下几点，避免因施工而引起的混凝土开裂。禁止乱踩已绑扎的上层钢筋，避免承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致箱梁的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。加强混凝土振捣，杜绝因蜂窝、麻面、空洞，而导致出现钢筋锈蚀或其它荷载引起的裂缝。严格控制混凝土的浇筑速度和流动性，防止混凝土浇筑过快而流动性较低引起的（在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大）在浇筑数小时后发生塑性收缩裂缝。混凝土搅拌、运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，而在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝在施工

22、中也要高度重视。加强混凝土养护，特别是初期养护，避免因急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。严格按照试验室和相关科研单位的科研成果进行混凝土的拌和。禁止为保证混凝土泵送的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。在L梁段与K梁段交界处，先对K梁段混凝土接触面进行凿毛、清洗，避免新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。浇筑之前加强对模板的支撑的检查，防止在浇筑时，因侧向压力的作用使得模板变形，而产生与模板变形一致的裂缝。严禁施工时过早拆模，防止因混凝土强度不足，使得结构在自重或施工荷载作用下产生裂缝。4结束语鄂东长江公路大桥M梁段钢箱梁顺利吊装，证明了吊装、定位方案的科学、合理性；钢混结合段试验段混凝土成品质量内实外美，进一步验证了钢纤维混凝土配合比的优良性及L梁段混凝土浇筑方案与施工中防裂措施的可行性。鄂东大桥钢混结合段的施工工艺研究对类似工程提供了有益的参考。参考文献：1. 南京长江第三大桥钢混结合段施工技术. 谢铁坚. 湖南交通科技.2007年33期2. JTJ 041-2000. 公路桥涵施工技术规范. 中华人民共和国交通部.3. 起重吊装常用数据手册.扬文渊.人民交通出版社11