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1、2014 年 12 月上 施 工 技 术 第 43 卷 第 23 期 CONSTＲUCTION TECHNOLOGY 61 DOI: 10. 7672 / sgjs2014230061 甬江铁路混合梁斜拉桥钢混结合段关键施工技术* 任世朋，孙小猛，朱元元，闫明赛，徐登云，李鹏程，赵 飞 ( 中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州 215131) ［摘要］钢箱梁与混凝土箱梁的连接是混合梁斜拉桥的关键点，为混合梁关键传力结构。在甬江铁路混合梁斜拉 桥钢混结合段施工中，钢混结合段采用模块组拼法施工
2、详细介绍了钢混结合段模块吊装、滑移、定位等组拼技 术，BIM 模拟 PBL 剪力键及预应力筋定位技术，以及补偿收缩混凝土分区浇筑技术，并总结了钢混结合段施工控 制要点。 ［关键词］桥梁工程; 斜拉桥; 混合梁; 补偿收缩混凝土; 施工技术 ［中图分类号］ U448. 27 ［文献标识码］ A ［文章编号］1002-8498( 2014) 23-0061-04 Key Construction Technology of the Joint Section of Steel Box Girder and Concrete Box Girder for Yongjiang
3、Ｒailway Hybrid Girder Cable-stayed Bridge Ｒen Shipeng，Sun Xiaomeng，Zhu Yuanyuan，Yan Mingsai，Xu Dengyun，Li Pengcheng，Zhao Fei ( The Second Construction Co． ，Ltd． of CTCE Group，Suzhou，Jiangsu 215131，China) Abstract: The key point of hybrid girder cable-stayed bridge is the connection of stee
4、l box girder and concrete box girder， which acts as the main structure for force transmission． Module assembling construction method was applied to the joint section of steel box girder and concrete box girder in the construction process of Yongjiang railway hybrid girder cable-stayed bridge． Detail
5、s of the hoisting，slide and positioning of the joint section module，BIM simulation technology of PBL shear keys and positioning of pre-stressing，and partition casting technology of shrinkage compensating concrete were introduced． Also，the construction control points of the joint section were summari
6、zed． Key words: bridges; cable stayed bridges; hybrid girders; shrinkage compensating concrete; construction 1 工程概况 甬江左线特大桥主桥为铁路钢-混混合梁斜拉 桥，孔跨布置为( 54. 55 + 50 + 50 + 66 + 468 + 66 + 50 + 50 + 54. 55) m，全长 909. 1m，钢-混分界面位于 主跨侧距索塔中心 24. 5m 处，如图 1 所示。 该桥边跨及部分中跨主梁为预应力混凝土箱 梁，其余中跨
7、主梁为钢箱梁，中间通过钢混结合段 连接，采用阶梯状填充混凝土前后承压板式钢-混接 头，全桥共计钢混结合段两处。单个钢混结合段钢 箱梁重 384. 1t，长 12. 35m，宽 21m。 混合梁通过对两种材料的合理利用，在受力性 能、跨越能力、经济性能等方面得到很大改善，在桥 梁建设中得到越来越多的应用［1］，目前已应用于公 * 中国铁路总公司科技研发重点项目( 2013G001-D)［作者简介］任世朋，宁波铁路枢纽新建北环线工程项目经理部副总 工程兼 工程部长，工程师，E-mail: renshipeng@ 163． com ［收稿日期］201
8、4-06-26 图 1 桥型布置( 单位: m) Fig． 1 Bridge shape layout( unit: m) ［2-4］， 路的悬索桥、梁式桥、斜拉桥等结构中 相对于 其他钢混结合段而言，铁路混合梁斜拉桥钢混结合 段所受荷载更大，结构构造更加复杂，工艺要求 更高。 甬江主桥钢混结合段长 14. 05m、宽 21m、高 5m，构造如图 2，3 所示。包含 3m 顶底腹板变厚混 凝土箱梁过渡段、2m 混凝土横隔梁、4. 05m 顶底腹 62 施工技术 第 43 卷 板变
9、厚钢-混过渡段、5m 顶底板 U( V) 形肋加焊变 钢箱梁吊装方法及定位精度; ②PBL 剪力键、预应力 高 T 形肋钢箱梁过渡段共 4 部分。结合点设置在 筋安装方法及施工顺序; ③补偿收缩混凝土密实度 2m 厚的横隔梁处，两侧梁体通过该实心梁段传力。 控制。 2. 1 钢混结合段钢箱梁模块组拼技术 2. 1. 1 分块方案 综合考虑结构特点、现场条件、吊装工艺、施工 精度等因素，钢箱梁在制作前，将 12. 35m 长钢混结 合段钢箱梁划为 4. 8m 长刚度过渡段和 7. 55m 长钢 混结
10、合段，刚度过渡段沿中线横向分为 2 块，钢混结 图 2 钢混结合段中轴线立面 合段横向分为风嘴单元、底板单元、斜底板单元共 计 5 块，如图 4 所示。分块后最大尺寸为 4. 8m × Fig． 2 Elevation of the joint section at the central axis 11. 4m × 5. 026m，自重 72. 65t。 图 3 钢混结合段三维结构 Fig． 3 3D structure model for the joint section
11、 钢混结合段构造为钢箱梁壳体、传剪板及回形 件围成的钢格室、纵横向预应力筋、剪力键、剪力钉 等构件，其中钢箱梁底板上盖板及顶板上开有混凝 土浇筑孔、出气孔。 甬江主桥钢混结合段有两个特点: ①4. 05m 长钢-混过渡段采用阶梯状填充混凝土前后承压板 式钢-混接头，通过将腹板设置成阶梯状，钢格室 顶、底板倾斜布置，与隔板和端承压板之间围封组 成钢格室，其内填充混凝土，保证钢箱过渡段传力 至横隔梁的平顺性; ②3m 长混凝土箱梁顶、底、腹 板变厚衔接标准混凝土箱梁和混凝土实心横隔 梁，使混凝土梁截面刚度平顺过渡，改善横隔梁 受力。 甬江北岸的钢混
12、结合段上跨甬江大堤，东临宁 波绕城高速清水浦大桥北塔仅 28m; 北距索塔 13. 5m，南侵滩涂区 5m，钢混结合段梁面距离地面 38m，施工场地狭小。 2 钢混结合段施工技术 钢混结合段采用工厂内加工板单元，拼装场内 轮次预拼装法制造，结合段钢箱梁模块分块运输， 吊装至桥位总拼胎架拼装滑移定位，接长 PBL 剪力 键并安装预应力钢筋，立模浇筑补偿收缩混凝土的 方法施工。 钢混结合段施工关键技术包括: ①钢混结合段 图 4 钢混结合段分块示意 Fig． 4 Modules for the joint
13、 section 2. 1. 2 匹配制造 在制造胎架上焊接拼装钢混结合段单元件， 各块体之间焊接好临时匹配件，如图 5 所示。通 过匹配件控制钢混结合段制造及桥位拼装精度。 匹配件根据性能分为粗调匹配件和精调匹配件。 图 5 匹配件示意 Fig． 5 Matching devices 2. 1. 3 支架体系 承重支架结构体系从下往上依次为钻孔桩基 础、条形基础、钢管支架、落架砂筒、型钢分配梁，其 上铺设贝雷梁，如图 6 所示，预压后安装钢混结合段 钢箱梁滑移胎架和浇筑胎架。
14、2. 1. 4 总拼胎架 总拼胎架采用钢板与型钢焊接，共设置 4 片移 梁胎架、7 片浇筑胎架，胎架间采用型钢焊接。每片 胎架横向分为 3 节，胎架之间采用螺栓连接，如图 7 所示。 2014 No． 23 任世朋等: 甬江铁路混合梁斜拉桥钢混结合段关键施工技术 63 图 6 支架体系 Fig． 6 Supporting system 图 7 总拼胎架 Fig． 7 Moulding truss 2. 1. 5 移梁滑道及反力架
15、自平衡凹槽式移梁滑道有增加滑道刚度和导 向限位作用，胎架 H 型钢上安装有导向轮，保证结 构精准滑移。 2. 1. 6 模块运输及吊装 钢混结合段模块采用挂车运输至施工现场，履 带式起重机吊装至桥位处组拼。 2. 1. 7 匹配连接与滑移 分 8 步将模块匹配连接滑移到位: ①吊装左半 幅总拼胎架后吊装 A 块; ②吊装 D 块，A 与 D 块匹 配连接; ③吊装 C 块，并与 A 块( D 块) 匹配连接，通 过移梁滑道将胎架及块段横移 3. 2m; ④吊装底板总 拼胎架后吊装 E 块，并与 A，D 块匹配连接，通过移 梁滑道将胎架及块段横移 7m; ⑤吊装右半幅
16、总拼胎 架后吊装 B 块，并与 A，E 块匹配连接; ⑥吊装 F 块， 并与 B，E 块匹配连接; ⑦吊装 G 块，并与 B，F 块匹 配连接。⑧模块间焊接马板，分为 4 步焊接模块间 的 6 道焊缝，模块及总拼胎架调整姿态横向滑移 1. 3m 后精确定位，钢板抄垫浇筑胎架与贝雷梁 缝隙。 2. 2 PBL 剪力键及预应力安装技术 2. 2. 1 BIM 技术模拟施工 ［5］ ， 单个钢混结合段 PBL 剪力键 147 根 预应力 管道 107 孔，普通钢筋 2 644 根，施工前采用 BIM 软 件建立建筑信息模型，模拟分析施工进程［6］，论证 施工
17、顺序可行性，确定最优施工顺序。 2. 2. 2 剪力键分段交叉预装 根据模拟方案，分 5 步安装 PBL 剪力键: ①将 钢混结合段 PBL 剪力键划分为若干节段后剥肋套 丝; ②节段完成套丝后按指定位置预装在部分完成 拼装的钢混结合段钢箱梁内; ③在钢混结合段钢箱 梁拼装过程中调整节段 PBL 剪力键位置，使其不影 响钢混结合段拼装与焊接; ④结合段钢箱梁桥位组 拼完成后，调整节段 PBL 剪力键位置; ⑤使用直螺 纹套筒将节段 PBL 剪力键连接成整体。 2. 2. 3 剪力键与预应力筋定位 钢格室操作空间小，PBL 剪力
18、键接长与预应力 安装穿插按顺序交叉施工，采用纵、横向定位筋点 焊的方式将剪力键钢筋固定在传剪板孔洞中心，确 保预应力管道定位精准、牢固可靠。 2. 3 钢格室内补偿收缩混凝土浇筑技术 2. 3. 1 浇筑时间选择 钢混结合段补偿收缩混凝土的浇筑选择在环 境气温介于 10 ～ 20℃ 、非温度变化剧烈的时间段进 行施工［7］。 2. 3. 2 混凝土性能要求 钢混结合段内部构造复杂，空间狭小且相对封 闭，在浇筑过程中要保证混凝土的和易性，既要防 ， ［8］ 止发生离析 又要保证一定的流动性 。 2. 3. 3 混凝土运输与泵
19、送 混凝土在搅拌站采用 SJ600 型双卧轴强制式搅 拌机拌合，罐车运输至施工现场，HBT80C 型高压混 凝土输送泵泵送，框架式布料机布料。泵管用支架 固定在浇筑完成的混凝土主梁上，布料机布置在钢 混结合段顶板上。 2. 3. 4 布料顺序 补偿收缩混凝土分 9 个区进行浇筑( 见图 8) ， 布料原则为由低到高、由内往外，单个钢格室一次 浇筑，结构对称浇筑。 图 8 分区浇筑示意 Fig． 8 Partitioning casting 2. 3. 5 振捣工艺 附着式振动器固定在钢箱梁壳体上
20、振捣，插入 式振捣器插入浇筑孔和出气孔振捣，布料厚度控制 在 25 ～ 30cm。每层混凝土分初振、复振和终振，附 着式振动器每次振动时间在 40 ～ 60s，当混凝土在 钢格室内泛浆流动或呈水平状时即可停振。 钢混结合段斜底板格室混凝土灌注孔高于底 64 施工技术 第 43 卷 板格室灌注孔，待浇筑完底板格室混凝土后继续浇 筑斜底板格室混凝土时，将会从底板格室混凝土溢 出，这将导致斜底板格室混凝土难以浇筑，现场采 用钢板封堵浇筑完成的混凝土浇筑孔及出气孔。 2. 3. 6 密实度检查 补偿收缩混凝土养护 14d
21、 后，采用磁力钻配 25mm 空心钻头在钢混结合段 4. 05m 范围内的钢格 室开孔，通过对 20 个钢格室取孔检查，仅在斜底板 最高处的两个钢格室局部小范围内不密实，采用真 空压浆技术压注水泥浆至饱满。 2. 3. 7 钢混结合段施工精度检查 通过对甬江两岸钢混结合段端部控制点测量 复核，汇总轴线及高程偏差表，高程偏差最大值为 5mm，轴线偏差最大值 4mm，如表 1 所示，均满足设 计要求。 表 1 控制点偏差 Table 1 Control point deviation mm 位 置 点
22、位 1 点位 2 点位 3 高程偏差 2 4 3 北岸 轴线偏差 — 3 — 里程偏差 3 2 3 高程偏差 4 3 5 南岸 轴线偏差 — 4 — 里程偏差 3 3 2 3.钢混结合段质量控制要点 ［9］， 钢混结合段因为其结构特殊、受力复杂 钢 格室内填充补偿收缩混凝土，保证钢箱过渡段传力 至横隔梁的平顺性，施工质量要求高，在施工中需 要注意以下方面。 1) 支架、总拼胎架及滑道的强度、刚度与精度
23、 直接影响钢混结合段定位精度，支架体系必须通过 静载预压消除非弹性变形，滑道及胎架间限位和定 位措施必须牢固可靠防止跑偏，牵引用的 4 台穿心 式千斤顶必须同规格、同行程、同时操作。 2) PBL 剪力键和预应力安装精度直接影响混 凝土和钢梁之间力的传递［10］，施工前多做几组分段 方案进行比对，在满足施工的条件下尽量少分段， 接长时严格控制直螺纹套筒连接质量。 3) 承压板端头既是锚具安装的钢筋密集区， 又是钢格室浇筑振捣的盲区，振捣时需要重点加 强，钢格室浇筑完成后必须用强光手电仔细检查， 确保钢格室顶板钢板下空气与水泥浆排除干净， 防止混凝土在浇筑孔顶面与钢板结合
24、部的混凝土 质量差。 4 结语 1) 铁路混合梁斜拉桥钢混结合段采用模块组 拼方法具有精度高、现场施工时间短、适用性强等 特点，解决了钢混结合段整体吊装受限、单元件组 拼施工周期长、精度低的难题，促进了混合梁施工 技术发展。 2) 利用软件创建钢混结合段等复杂结构的 BIM 模型，可对施工过程进行动态的可视化展示，检验 施工顺序的可行性; PBL 剪力键分段交叉预装套筒 连接施工方法简便，使复杂结构、繁琐工序施工流 程化。 3) 采用附着式振动器配合插入式振捣器联合 振捣、3 次振捣工艺，可有效解决钢格室空间狭小、 剪力键
25、及预应力管道众多、补偿收缩混凝土密实度 控制难题。 参考文献: ［1 ］ 陈开利，余天庆，习刚． 混合梁斜拉桥的发展与展望［ J］． 桥 梁建设，2005 ( 2) : 1-4． ［2 ］ Masash I Y，Toru F，Kazuo S，et al． Design of“Tatara Bridge” ［ J］． Engineering Ｒeview，2003，36( 2) : 40-56． ［3 ］ 陈开利，王戒躁，安群慧． 舟山桃夭门大桥钢与混凝土结合段 模型试验研究［ J］． 土木工程学报，2006，39( 3) : 86-90． ［
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28、 实际承载力的研究［J］． 建筑结构学报，1996，17( 2) : 21-28． 乌鲁木齐建成高气密性被动房 由新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市建委组织实 施的中德技术合作示范项目———“幸福堡”综合楼 被动式建筑，日前顺利通过德国海德堡能源研究所 专家测试并获得德国被动式建筑研究所颁发的“被 动式建筑”认证证书及能耗证书。 所谓被动式建筑，是指仅依靠建筑本身的构造 设计，即能达到舒适的室内温度，满足“冬暖夏凉” 的要求; 只需要很少的外部能源供热、基本上不需 要“主动”提供能量的一种建筑。其主要特点是能 耗低、舒适度好、经济和可持续。 ( 摘自《中国建设报》2014-12-01)
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