钢-混组合梁现浇桥面板施工关键技术研究及应用

钢-混组合梁现浇桥面板施工关键技术研究及应用

黄和平

中国水利水电第十二工程局有限公司  杭州  310030

【摘要】依托351国道公路工程常山段西坑溪大桥工字钢-混组合梁顺利施工，本文对跨越48省道现浇桥面板施工中的桥下安全防护棚、支架模板施工、混凝土浇筑与养护等施工关键技术进行研究，总结成功经验，可为以后类似工程提供相应的参考和借鉴。

【关键词】钢-混组合梁；施工关键技术研究；应用

0 引言

钢混组合梁是由钢梁和混凝土桥面板共同组成、共同参与结构受力的组合结构，充分发挥了钢材抗拉能力强、混凝土抗压能力强这两种不同材料的物理特性，具有结构较轻、刚度较大和高跨比小的特点，逐步成为新型钢桥梁的研究热点，工程上应用非常广泛。但实际应用过程中尚存在不成熟的地方，钢-混凝土组合梁桥线形控制、早期混凝土收缩以及温度变化可能导致混凝土顶板开裂，在跨路、跨河段施工安全性问题等较为突出。

1 工程概况

351国道龙游横山至开化华埠段公路工程（常山段）属于省重点工程。西坑溪大桥位于常山段K83+795.0/ZK83+797.0，荷载等级：公路-Ⅰ级；桥面净宽：1×净10.75m。桥梁上部结构采用工字型钢-混叠合梁，简支结构，本桥梁第2、3孔上跨48省道，左线第2孔临近512乡道，处在交通繁忙的三岔路口，车流量较大，交通条件复杂。

西坑溪大桥钢-混组合梁共36片，单跨采用4件钢主梁，钢主梁用Q345C工字形直腹板钢梁，由顶板、底板和腹板焊接而成，混凝土桥面板和钢主梁通过剪力焊钉连接。桥面板宽11.75m，横桥向跨中部分厚22cm，钢梁腹板顶处厚32cm，桥面板采用C50聚丙烯纤维混凝土。

2 施工关键技术

2.1 跨48省道安全防护技术

防止车辆撞击防护棚基础后引发二次坍塌事故，还应对双向车道硬隔离保证车流畅通，保证桥下净空高度，故自行设计一种双向车道分离的混凝土条形基础钢管柱防护棚。

钢梁吊装完成后，钢梁横梁及桥面板混凝土施工前，为保证桥下正常通行，需进行桥下安全防护棚施工。

防护棚采用钢筋混凝土条形基础，桥下设置三个条形基础，保证桥下两车道硬隔离。基础上用钢管立柱支撑，钢管立柱之间连接剪刀撑，纵梁工字钢焊接固定在钢管封顶钢板上，横梁工字钢在纵梁上与其牢固焊接，横梁上均匀布置方钢，方钢上面满铺木板。施工时能最大限度保证桥下净高，满足大车通行要求，有效避免因车辆碰撞导致安全棚架倒塌；沿钢管柱及横梁轮廓粘贴反光膜和夜间通行警示灯，保证夜间通行安全。

2.2 支架模板施工技术

目前钢混组合梁桥面板混凝土主要采用满堂式脚手架,永久钢模板作承重底模,自制吊装支架系统等施工，满堂式脚手架费工费力。但当需保通、跨河部位受限时，永久钢模板作承重底模整体性好，省工省力，吊装支架系统受工艺水平影响大，需较高机械加工安装水平。

结合西坑溪大桥跨路、跨河实际情况，自制一种“门”式施工支架，其不受地形条件限制，减少焊接及大量钢材投入，可循环回收使用，降低施工成本。

（1）梁间桥面板模板支立

梁间桥面板采用14#工字钢、18#工字钢、8×3.5×0.3cm角钢及10×5×0.3cm矩形方钢、10×10cm方木、5×10cm方木构建模板支撑体系。预先焊接加工成门架式支架形式，自端横梁端部开始每隔1.5m支设于钢梁下翼板处，纵向14#工字钢之间加设两道水平拉杆，采用8×3.5×0.3cm角钢与工字钢焊接连接。

支架体系架立完成后，在18#工字钢上纵向设置10×5×0.3cm方钢作为次龙骨，次龙骨间距0.5m。次龙骨上横桥向布置5×10cm方木，方木顺桥向间距45cm，方木搭接端部处理成楔形面。方木上满铺1.5cm厚竹胶板做桥面板底模，方木与竹胶板接缝、竹胶板与工字钢梁间模板接缝处夹垫2mm厚回力胶条止浆。

（2）外侧悬臂翼缘板模板支立

悬臂翼缘板采用钢管三角支架作为支撑体系，三角架用A48钢管制作，顺桥向间隔1m布置，三角架下部采用顶撑支垫方木与钢梁腹板顶紧，使支架在竖直力、水平力及固定弯矩作用下，形成稳定的悬臂梁。

三角架悬挑梁方木，间距45cm，桥面板坡长渐变段处对方木按照渐变坡度1:4加工成渐变线型，模板上满铺1.5cm厚的竹胶板做桥面板底模，接缝处夹垫2mm厚的回力胶条止浆。三角架端部每隔2m设一道防护栏杆立杆，立杆长度不小于1.2m，在距立杆底部30cm、60cm处各设一道防护栏杆横杆，1.2m处设上横杆，立杆底部设20cm挡脚板，外挂安全密目网。

（3）支架预压

1）荷载计算：根据规范要求，支架预压荷载不小于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量之和的1.05-1.1倍。单幅梁间板面板混凝土28m³，悬臂端面板混凝土14.1m³，模板重量按0.5KN/㎡计算。

梁间板混凝土与模板荷载（28⨉26KN/m³+3⨉40⨉0.5KN/㎡）⨉3=2364KN，故支架预压荷载不应小于2364⨉1.1=2600.4KN=260.04t。悬臂端混凝土与模板荷载14.1⨉26KN/m³+43⨉0.5KN/㎡=388.1KN，故悬臂端支架预压荷载不应小于388.1⨉1.1=426.91KN=42.7t。

2）堆载预压：结合现场实际情况，用整捆钢筋堆载预压，钢筋使用吊车吊入。堆载预压按照设计要求的110%堆载。纵向加载时，从跨中向两侧支点处对称布载；横向加载时，从混凝土结构中心线向两侧悬臂部分对称布载。加载完成后，根据提前布设监测点进行监测，并记录监测数据。

当预压达到预压荷载值时，及时监控各监测点最初24小时后的沉降量，沉降量小于1mm，桥面预压结束。

3混凝土浇筑与养护

3.1 桥面板混凝土浇筑

（1）浇筑顺序：横向先浇筑中间钢腹板内侧部分，后浇筑两侧悬臂部分。对称均匀进行，严格控制横向不对称荷载；浇筑中间部分时，以结构中心线为准，两边之差不超过单边1/2；浇筑两侧悬臂部分时，两侧之差不超过单侧1/2。同时，遵循先跨中、后支点的顺序。

（2）混凝土拌制及运输：混凝土运输车从2#站出发，运输、等待和卸料过程中保持2-4r/min转速转动，不得停转。卸料前检测混凝土坍落度，坍落度应满足配合比要求。

（3）混凝土入仓：采用汽车泵进行布料浇筑，泵车选择合适场地站位，尽量少变换位置为原则，泵送前用1m³润泵砂浆润滑泵送管道。

（4）混凝土振捣：由低至高铺料，振捣器插入下层混凝土5-10cm，不得触碰钢筋和预埋件。振捣器快插慢拔，至混凝土表面泛浆，停止冒泡和下沉，振捣器位移间距不超过振捣器作用半径的1.5倍。

（5）混凝土收面：用木抹第一次抹面，并用短木抹找边，将水泥浆排出，控制大面平整度；初凝前先用磨光机对混凝土面搓揉，避免裂缝，再用钢抹二次抹面，控制局部平整度。浇筑完成后，上表面充分拉毛，与桥面铺装层充分结合。

3.2 混凝土养护与裂缝防治

（1）控制混凝土入模温度和浇筑速度，采取针对性温控措施，如冰块降温。

（2）二次抹面后立即覆盖土工布-塑料膜-土工布，并配置蓄水桶滴漏养护，专人负责，严格控制混凝土内外温差，养护不少于7-10天。

（3）混凝土达90%设计强度前，严禁堆载其他重物和对已浇筑桥面板进行扰动。

（4）桥面板一次浇筑较长，可适当设置施工缝，其他工作完成后再填塞。分阶段浇筑时，对老混凝土凿毛或涂刷赛柏斯界面剂，以便新老混凝土更好结合。

4 大桥施工质量

施工完成后，对桥面板混凝土强度与平整度检测。回弹桥面板，28d平均强度58.5MPa，达设计强度117%，说明混凝土质量控制良好。对桥面行车道平整度检测，共检测20点，最大值3.8mm，最小值1.4mm，完全满足规范要求。

建设单位委托第三方检测机构对西坑溪桥梁进行荷载试验，结构弹性工作状况和整体动力性能良好，西坑溪大桥试验跨承载能力满足公路-Ⅰ级设计荷载标准要求。

5 结束语

钢-混组合梁桥跨48省道安全防护、面板混凝土支模、钢-混凝土组合梁抗剪连接、钢混凝土结合面处理等施工关键技术研究顺利开展，各项成果均达到预期目标。西坑溪钢-混组合梁桥工程如期完成，桥体工程质量优良，过程中未发生任何安全质量事故，获得圆满成功。钢-混组合梁现浇桥面板施工关键技术研究成果及成功经验，可为今后类似工程施工提供有效的参考或借鉴。
作者简介：黄和平（1977.02-），男，江西黎川，汉族，大学本科，高级工程师，主要研究方向为土木工程施工技术研究及管理