跨锦大公路大桥钢混连续梁拖拉施工技术

跨锦大公路大桥钢混连续梁拖拉施工技术(中铁二局股份公司秦沈第二项目经理部)[摘要]钢混结合连续梁是将钢梁结构采用传剪器与上部混凝土桥面板连接，形成整体的一种桥梁结构。本文主要介绍了钢梁拼装焊接、钢梁拖拉的施工技术。[关键词]钢混结合梁施工技术一、前言现代桥梁结构发展趋势是朝组合结构型式发展，例如斜拉结构、空间结构、轻型钢结构、管结构以及结合梁结构。本文介绍的跨锦大公路大桥钢混结合连续梁不仅体现了现代桥梁新结构型式的发展方向，同时也体现了现代钢结构向新材料、新工艺发展的趋势。钢混结合连续梁桥在中等规模跨度的桥梁施工中具有明显的经济技术优势，在欧美和日本，结合梁桥越来越受到重视。我国目前高速公路已具有结合梁桥施工经验，但铁路上钢混结合梁施工尚属首次。跨锦大公路大桥钢梁具有以下特点：1.钢梁主梁全部采用16MnNbEq钢材，克服以往16Mn钢“厚度效应”（即：钢板厚度越大，韧性越差，厚度越薄，韧性越好）。2.钢梁工地焊接，采用CO2气体保护打底焊，隔绝有害气体侵入，保证焊接质量。3.钢梁采用长效防腐IC531水溶性无机富锌涂料涂装（防腐效果30年以上）。4.钢梁于台后路基整体拼装，采用聚四氟乙烯滑板，取消上滑道，采用连续作用千斤顶作为牵引动力一次纵向拖拉到位，是国内铁路施工中首次采用的新工艺。由于跨锦大公路大桥钢梁高且长，如何控制钢梁预拱度及主梁中心距、接口几何尺寸、保证拼装精度、保证工地焊接质量及控制焊接变形是主梁拼装的难点。由于钢梁为跨公路拖拉施工，如何控制钢丝绳拖拉过程中不致下坠、影响公路交通；如何控制钢梁拖拉过程中横向偏移等等，是钢梁拖拉的难点及关键，本文结合跨锦大公路大桥施工实践，主要对钢梁现场拼装及拖拉技术作出阐述。二、工程概况：跨锦大公路大桥是新建铁路秦沈客运专线A-12标段内一座大型桥梁，该桥位于辽宁省凌海市境内，起迄里程为DK225+056.5～DK226+396.6，全长340.1米。该桥共2台、11墩，墩台均采用钻孔桩承台基础。1～11号桥墩采用矩形双柱式桥墩，0号、12号桥台为耳墙式桥台，台顶及梁平置。梁部结构为7×24m（单线简支箱梁）+32m+40m+32m（钢混结合连续梁）+2×24m（单线简支箱梁）。全桥位于缓和曲线上，曲线半径3500m，纵坡0％。支座采用“JHPZ”及“JHPZ简”盆式橡胶支座，简支梁固定支座位于沈方，钢混连续502484050060050036011001400/2240050G1000720710开坡口工地对接焊梁固定支座位于9号墩。跨锦大公路大桥钢梁的主梁、横隔板、加劲肋钢板均采用14MnNbqE级钢材，下平联斜杆、垫板及支承垫板采用16Mnq钢。钢梁横截面宽7.2m，高2.5m。钢梁总重449.52t，最长杆件长度25.025m，最大杆件重量43t。钢混连续梁桥面板采用500号无收缩混凝土，桥面板宽12.4m，采用现浇一次成形。桥面板设2％横向排水坡，两侧设电缆槽。桥面板保护层采用400号纤维混凝土，防水层采用由氯化聚乙烯防水卷材和聚脂防水涂料组成的TQF-I型防水层。钢混连续梁主要工程数量见下表主梁主要工程数量表部位材料及规格单位数量桥面防水层TQF-I型m21245.0保护层400号纤维混凝土m349.80主梁钢结构t430.67剪力钉ML15t3.70混凝土500号m3504.00钢筋A3t0.6520MnSit122.683000仅加强区段有此板（□1000×24）25003200195012600/24350%23000320043502%12600/22002001950砼桥面板三、钢梁组拼方案3.1根据施工现场实际情况,钢梁组拼有膺架拼装及台后拼装两种方案,膺架拼装采用万能杆件搭设,钢梁直接在膺架上组拼,组拼完成后即可落梁就位,具有工艺简单、施工快速的特点。但由于8～9号墩之间为跨公路施工，而锦大公路昼夜车流量达13000辆且为单车道路面，搭设膺架势必影响公路交通，钢梁组拼过程中很难保证施工人员及车辆行驶的安全。台后拼装是利用桥台后路基进行钢梁拼装、焊接，钢梁组拼完成并验收合格后，采用连续作用千斤顶作为牵引动力，各墩顶支承垫石上铺设钢垫板及不锈钢板作为下滑道，滑块采用聚四氟乙烯滑板。拖拉前钢梁前端安装导梁，钢绞绳通过导梁上锚横梁传力于钢梁，拖拉钢梁向前行进。采用台后组拼方案，具有施工工艺新、配套机具、设备、材料投入大的特点，但能够提高工效，保证钢梁拼装精度，保证施工期间公路交通行车安全，因此在施工中采用了该方案。四、钢梁组拼工艺4.1场地布置:秦皇岛⑤⑥⑦⑧⑨⑩11沈阳a.为保证钢梁拖拉平稳直顺,台后路基填土标高定于填至钢梁设计底标高+19.00m.填土严格按《秦沈客运专线路基施工技术细则》要求分层填筑，每层填厚0.3m，K30≥110，核子密度仪检测K≥0.90,路基面平整坚实,并按《细则》要求，路基面设横向排水坡及临时边坡排水沟，防止雨水浸泡冲刷，保证钢梁拼装过程中不致于地基受力不均，避免产生不均匀下沉，影响钢梁拼装精度。b.填筑钢梁上路基坡道。c.路基面拼装场设置临时砼支垛。临时支垛采用C23砼灌注，支墩顶面要求精平、抹光，高程误差控制在±2mm以内。临时支墩作用之一是作为钢梁拼装台座，支墩混凝土灌注前应预埋角钢，作为钢梁纵横向调整时千斤顶的作用点。钢梁拼装完成后，千斤顶置于支墩上，顶升钢梁，于支墩顶面安装铺设钢垫板及不锈钢板作为钢梁拖拉滑道，临时支墩即作为钢梁拖拉下滑道基础。（临时支墩图）4.2钢梁运输：工字钢梁及横隔板由厂家加工成型，并由厂方负责预拼装，并按《秦沈客运专线桥梁制造与架设施工技术细则》和《铁路钢桥制造规范》的要求进行验收鉴定。验收合格后的钢梁采用火车运至石山镇火车站。运梁前，对钢梁上所有高强螺栓眼孔及工地坡口焊接位置采用透明胶带粘贴保护，避免运输搬运过程中灰尘杂物污染高强螺栓眼孔。钢梁运输过程中，钢梁下部应垫设方木。卸梁时采用2台50吨吊车，吊车钢丝绳外套橡胶皮管，以保护钢梁翼缘已涂装的IC531涂料免受碰损擦伤。4.3钢梁组拼对位：钢梁组拼时，按序依次摆放。落梁时按临时支墩上所刻划的纵向基准线对准落梁。工字梁落放至支墩上后，对钢梁进行纵、横向微调。钢梁准确对位后，采用200t千斤顶调整预拱度，预拱度走正值，不6.0焊接隔板临时枕木垛0.620.752.60.30.32.00.37允许出现负差，千斤顶按设计预拱度值起顶到位后，于地平台上垫设钢板垫块后，撤除千斤顶。4.4高强螺栓施拧钢梁预拱度调整完成，并检测合格后，采用高强螺栓连接下平纵联及横隔板，横隔板采用工艺拼接板（经设计院同意，临时设置）与工字钢梁固定。安装完成后，再测量一次预拱值及主梁间距是否达到要求。高强螺栓施拧全部采用扭矩法施工，在螺母处拧紧螺栓，在另一端卡住固定，设计预拉力为200KN（M22螺栓），施工预拉力为220KN（M22螺栓），分初拧、复拧、终拧三步完成。高强螺栓安装前要将栓孔内的异物清除干净，栓孔未清除干净前，螺栓不得进行试穿，以免将丝扣污染。安装时螺栓头一侧及螺栓每侧各置一垫圈，垫圈有内倒角，一侧应朝向螺栓头，栓接表面必须干燥、平整。不能在雨中作业，剩余螺栓装箱妥善保管，不要乱扔乱放。螺栓的拧紧顺序，应从栓群的中心向四周辐射式进行施拧。初拧和复拧拧紧工具采用柄长500～600mm的手动扳手或经过标定的电动扳手。终拧采用经过标定的电动扳手，狭窄处采用手动讯响扳手。检查时采用经过标定的指针扳手，检验专用讯响扳手。4.4.1施拧工艺a．初拧：用统一扭矩或柄长一致的扳手将高强度螺栓初步拧紧，初拧扭矩为终拧扭矩的50%。b．复拧：为消除拧螺栓使初拧螺栓预紧力降低而进行的作业。复拧后螺栓经检验合格后，用油漆在螺母与螺杆交界处作标记，未作标记的螺栓不能终拧。c．终拧：使高强螺栓轴向力达到设计要求而进行的施拧作业。终拧扭矩按下式计算：T0=K×（N+△N）×DT0：终拧扭矩（Nm）K：同一批号扭矩系数平均值：0.128N：预拉力：220KN△N：预拉力损失：试验确定，一般为设计值5～10%D：高强螺栓直径：Φ22d．高强度螺栓施拧前应作板面抗滑移系数试验，摩擦系数不应小于0.45。4.4.2施拧检查a．由专人负责高强螺栓检查，当天施拧的应当天检查完毕，并作好记录。b．初拧和复拧检查：用0.3kg小锤敲击螺母侧，用手按住相对的另一侧，如颤动较大者即认为不合格，应予以复拧，合格后作油漆标记。c．终拧检查：先检查划线错开情况，发现漏拧应作出补拧标记，然后用指针扳手紧扣法检查。为保证螺栓预拉力误差在±10%设计值内，终拧扭矩根据扭矩系数的变化，及时对施拧扭矩进行调整。气温升高，扭矩系数变小；湿度增加，扭矩系数变小。终拧后的螺栓要及时用油漆打上记号，以免漏拧。4.5钢梁焊接钢梁全部高强螺栓经检验合格，拱度、接缝等各项指标符合规范要求后，方可进行焊接。焊时背面贴陶瓷衬垫，盖板采用单面焊双面成型工艺，腹板采用立焊，C02气体打底保护焊。4.5.1焊前准备a．钢梁垫拱完成后，采用高强螺栓连接下平联和横隔板，横隔板采用工艺拼接板及码板和主梁临时固定，并调整主梁间距达到要求。码板采用15×15cm钢板，边角钻孔作为螺栓孔，作用是固定横隔板，工艺拼接板的作用是保证横隔板与主梁位于同一平面上。a．施焊前对接缝两侧采用电动钢丝刷打磨处理，对接缝两侧不得有锈蚀、水、油、氧化物，贴陶瓷衬垫面的120mm以内不得有锈蚀、灰尘、水、油等污物。b．工地C02焊接作业采取防风措施，下天气停止作业，雾天或湿度大于80%时，采取火焰烘烤措施时行除湿，环境温度低于5℃时要预热到50℃。4.5.2焊接工艺要点a．上、下盖板采用单面坡口，单面焊双面成型，用ER50-6φ1.2焊丝，C02气体保护焊打底，用手工焊盖面，SHJ507N2焊条施焊。b．腹板采用双面坡口，背面贴陶瓷衬垫，用ER50-6φ1.2焊丝，C02气体保护焊打底，手工焊盖面，SHJ50Ni焊条，正面焊后，清除背面陶瓷衬垫，再进行背面焊接，焊时清根，手把堆焊工艺。C．焊接完成后，铲磨焊缝余高，铲磨平顺后，对焊缝部位和碰伤部位用电动钢丝刷除锈除污，涂装IC531涂料和封孔剂。五、钢梁拖拉方案：5.1拖拉设备选择：钢梁于12号台台后路基上拼装完成后，由沈阳端向秦皇岛端拖拉。钢梁拖拉如采用卷扬机，则需要5组滑轮，钢丝绳长达5000m以上，绕行较为困难。同时由于卷扬机牵引钢丝绳易出现钢梁“跳跃”前进现象，一方面导致钢丝绳下垂，影响公路交通安全，另一方面则导致钢梁出现静摩擦，增大摩擦系数。通过方案比选，施工中采用OVM-ZLD60型连续作用（穿心式）千斤顶作为牵引动力，千斤顶布置于6号墩墩顶，通过钢绞线与钢梁前端导梁的锚横梁连接，作用于钢梁。连续作用千斤顶是利用两台千斤顶交替作用，拖动钢绞线向前连续运动。采用连续作用千斤顶有效的解决了卷扬机施工中存在的问题。5.2滑移设施的选择：考虑到钢梁分段接头处下翼缘板设有32mm厚拼接板（1200×32×1140）及高强螺栓螺帽，如下滑道采用钢滚轴，拖拉过程中拼接板则无法通过滑道。因此在施工中，采用聚四氟乙烯滑板（300×50×500mm）取代钢滚轴，同时取消上滑道。下滑道采用钢垫板（厚度10mm），上铺不锈钢钢板（厚度3mm），下滑道长1.8m，宽0.7m。钢梁分段接头处拼接板拖拉至滑道前，将滑板喂入滑道，使拼接板下方与滑道保持净距50mm，拼接板悬空通过滑道。六、钢梁拖拉施工工艺6．1场地布置a．搭设滑道支垛：台后路基上利用钢梁拼装场砼支垛，（为便于拖拉施工，支垛顶标高设计为19.62m）12号台搭设万能杆件搭架,11#墩、10#墩、9#墩、8#墩、7#墩则利用墩顶搭设枕木垛作为滑道支垛基础。枕木垛采用扒钉及预埋槽钢固定。b．安装千斤顶锚横梁：千斤顶布置于6号墩墩顶，千斤顶通过锚横梁传力于5号墩,6号墩及5号墩墩脚外侧包方木。锚横梁采用角钢焊接加工而成。c．安装钢梁前端导梁：导梁长3.0m、宽度6.0m采用万能杆件与钢梁栓接。导梁作用之一是钢梁拖拉时，钢绞线通过导梁上锚横梁作用于钢梁。由于钢梁上墩前，前端产生