高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术分析.pdf

波纹钢腹板组合梁是一种新型的桥梁结构形式，用波纹钢腹板来取代传统的钢筋混凝土腹板，再施加体外预应力，只用12mm左右厚的波纹钢腹板，就可代替3080cm厚的钢筋混凝土腹板，桥梁建成后自重能够减少 20%左右，在节约施工材料，降低工程造价，缩短施工工期等方面有显著优势1。我国波纹钢腹板组合梁建设的起步相对较晚，虽然取得了良好的成效，但在实际施工中依然面临一些问题，如影响因素多、施工条件有限、难度大等，影响了施工效率和质量的提升。基于此，开展高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术的分析研究，对丰富我国桥梁工程施工经验，促进桥梁事业持续发展等方面都有非常重要的意义。1工程概述银川至昆明高速公路（G85）太阳山开发区至彭阳（宁甘界）项目是 国家公路网规划（2013年-2030年）宁夏自治区境内的重要路段，本标段为银昆高速太彭段 LJ08-2 标段（K130+122K137+050），路线全长6.928km,上部为波纹钢腹板组合梁，下部为：桩柱式桥台、肋板式桥台、圆柱式实心桥墩、空心薄壁墩、钻孔桩基础。箱梁截面图如图1所示。图1箱梁截面图2波纹钢腹板组合梁施工工艺原理波纹钢腹板组合梁施工工艺见图2。波纹钢腹板组合梁施工工艺原理是通过波纹钢腹板来代替钢筋混凝土腹板，可减轻桥梁自重，实现桥梁结构轻型化，降低下部结构承受的荷载。而且波纹钢腹板组合梁还能实现纵向自由伸缩，在体外预应力施工中，波纹钢腹板自身几乎不会对预收稿日期：2023-05-15作者简介：王少岩，男，学士，助理工程师，研究方向：桥梁施工。高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术分析王少岩（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司，天津 300308）摘要探讨高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术，结合银昆高速太彭段LJ08-2标段（K130+122K137+050）大桥实际情况，立足波纹钢腹板组合梁施工工艺流程，分析了具体的施工方法，并提出施工质量控制措施。分析得出，波纹钢腹板组合梁施工难度大、影响因素多，在具体施工中，需要结合桥梁工程的特点，从其制作、安装、结构连接、体外预应力施工等方面同时入手，对每个细节的质量进行严格控制，才能高效、充分地发挥出此种桥梁结构的优势，为今后同类工程施工积累经验。关键词桥梁工程；波纹钢腹板；组合梁；施工控制中图分类号U445.6文献标志码A文章编号16718100（2023）04009605武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 4 期应用工程技术96应力形成抵抗作用。对组合梁自身情况而言，波纹钢腹板组合梁不会约束箱梁顶板和底板因徐变或者是收缩形成的形变，有效利用了混凝土抗压性能高、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优势。在体外预应力张拉施工中，预应力索也可以自由更换，大大降低了后期维修养护的工作量，更好的提升桥梁结构的稳定性和使用寿命。3波纹钢腹板组合梁施工方法3.1波纹钢腹板加工制作本工程在施工中，为保证波纹钢腹板施工质量和安全性，通过焊钉连接的方式，将波形钢腹板和横隔板连接成一个整体，波形钢腹板和0#墩之间通过嵌入混凝土连接。波形钢腹板加工制作的质量，直接关系到后续各道工序能否顺利开展，因此，本工程在波形钢腹板加工制作中严格按照 钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）和具体设计方案进行，控制钢板的厚度误差在0.4mm以内，尺寸、外形、重量等都需要满足 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差（GB/T709-2019)标准。在具体制作中，钢板弯折位置的圆弧弯曲半径应该控制在15倍钢板厚度左右，波形钢腹板的弯曲加工采取模压法完成。波形钢腹板采用钢筋混凝土榫的形式与顶板连接。波形钢腹板顶部焊接倒“”型开孔钢板，倒“”型底钢板板厚采用20mm，宽500mm，兼作箱梁顶板加腋处混凝土浇筑时的底模。冷弯加工半径和冲击韧性的吸收能量值如表1所示。表1冷弯加工半径和冲击韧性的吸收能量值表冲击韧性-吸收能量（J）150200冷弯加工半径（mm）7t5t试验方法夏比摆锤冲击试验3.2波形钢腹板安装在波形钢腹板安装中，采取一台25t汽车吊进行吊装，具体的吊装顺序为，先两边，后中间。在正式安装前，需要做好支撑架和定位筋的设置。支撑架设置：本工程波形钢腹板采取了现场拼装的方法，在具体拼装中，为保证每块钢腹板安装位置的准确性，提前在腹板两侧和翼缘板的底部设置临时支撑架，每隔5m时就在腹板顶板布设横拉钢筋以及加强方木，以便对波纹钢腹板进行固定【2】。定位钢筋设置：在具体安装中，为最大限度上保证结构的稳定性，避免发生变形破坏，还需要在波纹钢腹板上下两端设置定位钢筋，以保证波纹钢腹板具有足够的倾斜角度。并让顶板和底板的横向钢筋通过焊钉和波纹钢腹板连接成一个整体，以提升波纹钢腹板的整体刚度。本工程波纹钢腹板定位现场图如见图3。图3波纹钢腹板定位现场图波纹钢腹板吊装：在正式吊装中吊索和波纹钢腹板之间要用防滑垫料隔离开，以免损坏波纹钢腹板，吊装速度控制在15km/h左右，避免猛打方向盘【3】。吊装到安装位置后，对桥梁中心线、高程，以及波纹钢腹板的定位轴线进行复核，以保证安装的精度。吊点设置可利用波纹钢腹板上翼缘开孔板，孔径为60mm，间距控制在150mm左右，两个相邻吊点之间的间距应为波纹钢腹板的一倍，且最大不图2波纹钢腹板组合梁施工工艺图高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术分析王少岩97武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 4 期能超过6m，具体的吊装示意图见图4。图4波纹钢腹板吊装示意图3.3波纹钢腹板结构连接案例工程波形钢腹板的主要结构尺寸为，波纹的长度达到1.6m，高度达到0.22m，波纹钢腹板水平面板宽度为0.43m，为保证连接的稳定性和安全性，需要严格控制好水平折叠角度以及弯折半径。在本工程施工中，波纹钢腹板的水平折叠角度控制在30.7左右，而弯折半径则控制在15倍的波纹钢腹板厚度左右【4】。波纹钢腹板和顶板之间，利用钢筋混凝土榫连接到一起，在连接之前，提前在波纹钢腹板顶部焊接上“”型开孔钢板。波纹钢腹板和底板之间采取嵌入的方式连接，但要保证嵌入深度不低于30cm。波纹钢腹板和底板、顶板之间的连接，可在预制工厂中提前完成，而各节段之间波纹钢腹板在现场焊接连接。为保证焊接质量，降低波纹钢腹板的变形量，在正式焊接之前，要控制两块波纹钢腹板之间的距离在0.5mm以内【5】。开孔钢板连接件需要由专业钢结构加工厂制作，控制孔径偏差不超过1mm，孔位偏差不超过2mm，贯穿钢筋加工长度最大偏差不超过5mm。角钢连接件也要由专业的钢结构加工厂来制作，孔径偏差不能超过1mm，孔位偏差不超过2mm，尤其是连接件的U形钢筋和角钢的焊接连接需要在施工现场完成，以保障安装质量。严格按照测量放样的结果，精确定位波纹钢腹板下部支撑结构施工的位置，利用塔吊，将波纹钢腹板吊运到位后，先放置在马凳上，并进行临时固定。再通过吊锤测量波纹钢腹板的垂直度，并用钢尺校正波纹钢腹板的安装位置，满足设计要求后，永久加固下部支撑。波纹钢腹板外侧通过钢管牢牢固定在翼缘板支架模板之上。本工程墩顶块段钢腹板安装示意图如图5所示。3.4波纹钢腹板体外预应力施工本工程不但在底板上设置了体内预应力钢筋，在波纹钢腹板组合梁之外，还设置了14根规格为13j15.24的环氧全涂装无粘结体外预应力筋，两端固定在端横隔梁之上，从中间穿过预埋在横隔板之上的转向钢板和转向钢管，以保证体外预应力索能够在跨间呈现出折线形式。具体情况见图6。图6预埋在横隔板之上的转向钢板在进行体外预应力施工中，需要高度重视以下几点：第一、在进行无粘结筋装卸吊装中，要尽量成盘或者顺直起吊，切不可大量摔砸和踩踏，避免钢丝绳和其他坚硬的吊具直接接触，以免损坏钢丝绳，影响最终预应力张拉效果。第二、无粘结筋进入施工现场之后，需要有序堆放在通风干燥的位置，如果选择了露天堆放，需要进行全覆盖处理【6】。在使用前需要进行全面检查，如果发现外部层局部破损，可采取水密性胶带缠绕修补。图5墩顶块段钢腹板安装示意图98第三、在预应力张拉时，需要提前剥除PE防护套，防护套剥除的长度可通过以下公式来确定：l=l1+l2+l3（1）其中l1为穿心式张拉千斤顶的实际工作长度，为实际测量值（cm），l2为预应力索放松到拉紧时的长度差，此项数值上下层有一定的区别，需要结合现场实际情况，进行合理确定。如果下层预应力索相对平坦，通常采取1020cm的数值，而上层预应力索变化比较大，可采取每10m为10cm或者是更大的数值【7】。l3为体外张拉时，预应力索的实际伸长值。4施工控制经结合实际工程案例，分析了高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术的应用要点，为把控好施工质量，需做好以下内容。第一，波纹钢腹板的刚度比较小，在整个制作加工、运输、安装过程中，需要加强对边角的保护。运输、存储时叠放的层数不能超过5层。而且每层钢板需要支撑在与其外形相同的木质存放垫上。第二，在波纹钢腹板制作中，为控制焊接变形量，要采取焊接变形比较小的焊接方法，焊接结束后，用超声波探伤仪对焊缝的质量进行检测，如果存在质量问题，要及时重新焊接，直到符合国家现行标准为止【8】。第三，由于波形钢腹板节段之间现场焊接操作的需要，钢板节段要比混凝土节段多出80cm左右，如果不进行处理，直接张拉，会引起千斤顶和翼缘板开孔钢板相互干扰的问题，影响张拉效果。为解决这一问题，可在多出的80cm范围内，提前预留出一段，张拉完成后再焊接。5结语综上，波纹钢腹板组合梁结构稳定，性价比高，无论是施工效率、质量、性能，还是美观方面，都优于传统的钢筋混凝土桥梁施工技术。此外，还能很好的降低桥梁自重，提升抗震性，是一种具有良好发展前景的桥梁施工技术。但在具体施工中，需要结合桥梁工程的特点，对波纹钢腹板施工的每个细节进行严格控制，尤其是在预应力施工中，可采取体外预应力筋施工技术，不但可降低施工难度，而且在后期维护中也方便替换，值得在桥梁工程中大力推广和应用。参考文献1徐诗凯.波形腹板钢箱-混凝土组合梁在桥梁工程中的应用以及施工质量控制要点J.科学技术创新，2021（36）：118-120.2黄继伟，于晓杰，贾舒阳，等.热轧H型钢钢混组合梁在中小跨径公路桥梁中的应用研究J.交通世界，2021（31）：62-64.3周志祥，钟世祥，张江涛，等.桥梁装配式技术发展与工业化制造探讨J.重庆交通大学学报（自然科学版），2021，40（10）：29-40+72.4曾志丹.高速公路桥梁建设中的简支钢混组合梁施工技术J.黑龙江交通科技，2021，44（8）：132+134.5曾俊彦.钢混组合梁桥横向分布及抗弯承载力研究J.中华建设，2021（8）：130-131.6郭斌强，余茂峰，董佳霖，等.热轧H型钢组合梁在公路桥梁中的适用性研究J.北方交通，2021（7）：38-41+467文辉.高速公路桥梁工程中的钢混组合梁施工技术J.交通世界，2021（19）：92-93.8程绍山.装配式桥梁钢混组合梁施工技术分析与探究J.工程建设与设计,2021(6):141-142+145.高速公路桥梁波纹钢腹板组合梁施工技术分析王少岩99武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 4 期（上接第82页）Analysis on Construction Technology of Corrugated Steel WebComposite Beams of Expressway BridgesWANG Shao-yan(China Railway 18th Bureau Group Construction and Installation Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300308,China)Abstract:In order to discuss the construction technology of composite beams with corrugatedsteel webs for expressway Bridges,combined with the actual situation of Taipeng-sectionLJ08-2(K130+122 K137+050)bridge of Yinkun Expressway,based on the constructiontechnology flow of composite beams with corrugated steel webs,the concrete constructionmethod is analyzed,and the construction quality control measures are put forward.The anal-ysis shows that the construction of composite beams with corrugated steel webs is difficult,and there are many influencing factors.In the concrete construction,it is necessary to com-bine the characteristics of bridge engineering,start from the production,installation,structur-al connection,external prestressing construction and other aspects at the same time,andstrictly control the quality of each detail,so as to give full play to the advantages of thiskind of bridge structure efficiently and fully.Accumulate experience for the future construc-tion of similar projects.Key words:bridge engineering;corrugated steel web;composite beam;construction control（责任编辑：程洁）A Method of Safety Risk Analysis for the Lower Waterways ofthe Yangtze RiverZHANG Shu-kui XIONG Ding(Jiangsu Maritime Institute,Nanjing 211170,China)Abstract:Due to the lack of quantitative research in the risk assessment of navigation safetyin the lower waterways of the Yangtze River,a factor analysis method based on 5M model(management,machine,man,media,mission factor)is proposed,the main influencing fac-tors of 258 major and 223 minor casualty accidents in the lower waterways of the YangtzeRiver were analyzed by using this method,the results show that poor visibility,large trafficflow,weak safety awareness of crew and outdated ship equipment are themain factorsleading to traffic accidents.The effect of factor analysis based on 5M was evaluated by us-ing the coverage rate and influence rate of main factors of accident,and compared with thestatistical analysis;the results showed that the coverage rate of factor analysis was slightlylower than that of statistical analysis,but the impact rate increased by 56.4%.The casestudy shows that the factor analysis method based on 5M is feasible for the navigation safe-ty risk quantitative analysis of the lower waterways of the Yangtze River.Key words:waterway;traffic accident;5M model;factor analysis;risk analysis（责任编辑：程洁）100