波形钢腹板桥梁施工质量管理与控制探讨

波形钢腹板桥梁施工质量管理与控制探讨

谢姣, 王杨

陕西交通控股集团有限公司宝坪高速公路建设管理处  陕西省西安市  710065

摘要：随着国家经济的发展越来越好，促进各行业的的发展规模也不断扩大。多跨桥梁数量不断增加，其中，多跨连续桥因其结构相对简单、施工技术成熟、工程周期短、造价经济合理而得到广泛应用。但在实际施工中也发现，多跨悬臂预应力混凝土连续桥由于抗剪承载力不足，往往会出现斜裂缝、跨中挠度过大等问题。

关键词：波形钢腹板桥梁；施工质量管理；控制

引言

随着我国波形钢腹板预应力混凝土桥梁的不断发展，其施工工艺也日益丰富且渐趋成熟。通过对已建或在建的波形钢腹板预应力混凝土桥施工工艺的分析总结可知，传统混凝土桥的所有施工技术对该类桥型也具有普适性，且具有更好的可施工性。同时，介绍了适用于波形钢腹板预应力混凝土桥梁的主要施工工艺及关键技术。

1背景概述

传统的混凝土箱梁不仅经济、施工方便，而且具有较强的抗扭抗弯刚度，是大跨梁桥最常见的结构设计方案。但大跨度混凝土箱梁桥也存在一些缺陷，其中梁端腹板开裂和跨中挠度减小是该类桥最容易出现的两种病害。为了优化这些问题，法国桥梁行业首先提出了混凝土腹板的替代方案，即波纹板腹板，其优点是自身的起皱效应使腹板的纵向刚度非常接近于0，可以消除腹板和混凝土顶板之间的约束，钢腹板只承受剪力，截面弯矩由上下混凝土板完全支撑，减轻了桥梁结构的自重，优化了力学性能。应用波形钢腹板可以从机理上彻底避免混凝土梁桥腹板开裂和挠度下降的问题，实现混凝土和钢材两种建筑材料的有机结合，在增加大桥强度和稳定性的同时，也让建材的使用率得到提升。并且波形钢腹板梁桥的理论最大跨度也较混凝土腹板梁桥有显著提升，更适合大跨度梁桥的建设。

2结构特点

波形钢腹板ＰＣ箱梁桥是由混凝土顶底板与波形钢腹板组成的组合结构，可以认为是普通预应力混凝土箱梁桥衍生出来的一种新结构，所以整体结构受力特性与普通混凝土箱梁桥相似。但也有其不同特点：（1）采用波形钢腹板代替混凝土腹板，结构自重可减轻达２０％。但对于大跨径的连续梁桥，由于在主墩附近的波形钢腹板内侧，设置了为防钢板失稳屈曲的里衬混凝土段，故整体结构自重减轻仅为１０％左右；但减轻的部位集中在跨中，所以对主梁弯矩的减小效果很明显。上构自重减轻的另一好处，可以减少下构工程量，降低造价。（2）由于波形钢腹板纵向伸缩刚度很小可以忽略，所以波形钢腹板ＰＣ箱梁受力明确：轴向力基本由混凝土顶、底板承担，剪力基本由波形钢腹板承受（８７％左右）。由于没有腹板的约束，张拉顶底板预应力的效率明显提高，且顶底板的收缩徐变变形不会向腹板转移，从而避免了传统混凝土箱梁腹板斜向开裂的通病，进而也减少跨中下挠。（3）对于大跨径波形钢腹板ＰＣ箱梁桥，一般在箱内设置若干体外预应力束，以提高结构的抗弯、抗剪承载力，并有利于减少跨中下挠。（4）相对于普通预应力混凝土箱梁，波形钢腹板ＰＣ箱梁的截面抗扭刚度下降约６０％。对大跨径波形钢腹板ＰＣ箱梁桥，可通过在箱内设置若干道横隔板来解决这不利影响，同时部分横隔板亦作为体外束转向机构使用。（5）由于波形钢腹板ＰＣ箱梁结构较轻巧，采用悬臂浇筑施工时节段可以更长一些；而且采用钢腹板后减少了钢筋的绑扎量和混凝土的浇筑量，从而有效缩短工期；另外，利用钢腹板作承重构件进行悬臂浇筑施工（简称“ＲＷ工法”），可以显著减小挂篮尺寸和重量，轻巧的挂篮加设计行走装置后，可在钢腹板顶自由行走，使施工更方便，工期更短。

3波形钢腹板桥梁各施工环节的技术设计要点

3.1波形钢腹板与混凝土顶底板的连接

波形钢腹板与混凝土顶底板的连接，是关系到波形钢腹板预应力混凝土箱梁整体结构性的关键构造，在工程的设计中，波形钢腹板与混凝土顶板采用Twin-PBL连接，与混凝土底板采用单开孔钢板加栓钉连接的方法，施工中应该注意保证部件的施工质量，以确保波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的整体性，在进行混凝土浇注之前，应当对连接件的位置进行检查，混凝土在进行施工时，应保证连接件的位置不发生偏移，必要时应采用临时措施，保证施工过程中连接部位的位置，若超过允许偏差则应及时进行纠正，同时应保证连接件周围混凝土的密实性，保证连接件周围的混凝土具有足够的强度，埋入混凝土中的钢板，在浇筑混凝土之前做好连接件表面杂物的清除工作。

3.2波形钢腹板中的纵向连接

波形钢腹板采用1600型波形钢板，为了便于波形钢腹板的纵向连接，悬浇节段长度取为波长的整数倍，节段内波形钢板的纵向连接采用对接全熔透焊接在厂家完成，节段与节段间的波形钢板纵向连接只能在悬浇施工中完成，波形钢板的纵向连接设计，采用双面搭接贴角焊接，为了施工中连接方便设计，考虑了用螺栓先做临时固定后施焊的连接方法，施工前应对连接件进行外观检查，其外观应该平整，无裂缝、毛刺、凹坑、变形等缺陷，连接件的加工应符合设计尺寸的要求，位置尺寸偏差小于3mm。

3.3波形刚腹版与横隔板连接

波形钢腹板与墩顶横隔板和端横梁的连接采用穿孔板连接方式，波形钢腹板与跨间横隔板的连接，采用双开孔钢板连接方式，其剪力传递由混凝土销和贯穿钢筋承担，为实现混凝土腹板到波形钢腹板的渐变，在墩顶与边支座处，波形钢腹板与混凝土腹板连接处设置了混凝土里衬，这可以等待施工完成后再进行浇筑，与波形钢腹板使用栓钉进行连接，栓钉连接的材料机械性能以及焊接施工要求应当满足相关规定，栓钉连接工件必须进行焊接工艺试验，且各项试验数据符合检验合格标准才可正式施工。

4波形钢腹板防腐蚀涂装工艺流程

4.1底涂工艺

锌、铝以及合金属于长效防腐材料，对波形钢腹板有阳极保护的作用。锌涂层钢结构件在实际应用中，其保护效果比较明显。波形钢腹板防腐蚀底涂层工艺有电弧热喷铝、电弧热喷锌、热浸镀锌等多种方式。在涂装中，为保证波形钢腹板的性能，选择电弧热喷铝的方式进行处理。2根彼此绝缘的丝材可以通过喷涂设备电弧熔融，强烈的压缩空气气流促使熔融金属雾化喷射，并按照200～300m/s的速度冲击波形钢腹板表面，形成层状结构涂层。其涂层厚度可控制在50～300μm，在实际应用中，波形钢腹板在涂装过程中无法对工件死角进行喷涂，所以需要进行补漆处理，其生产效率可以达到2.7kg/h（100A，单枪作用），附着力为1级，结合强度在20～50MPa。在构建封闭涂层体系下，为波形钢腹板提供20a以上的防腐蚀保护。

4.2涂装工艺流程

波形钢腹板防腐蚀涂装的生产线节奏是12min/挂，中涂层与膜厚度之间有直接关系，所以，在对涂装工艺进行设计过程中，按照2道涂装工艺进行设计。在实际涂装的过程中，延长烘干时间，可有效避免出现流挂的情况。在进行涂装的过程中，需要结合波形钢腹板的实际情况进行涂装。在热喷铝工序结束后，波形钢腹板需要进行自然冷却，其表面温度需要在50°C以下，喷底漆需要在室温的环境下，并对死角进行补漆。流平阶段也是在室温的环境下进行处理，处理后对波形钢腹板采用热风循环的方式进行烘干，其温度需要控制在80～100°C。

结语

波形钢腹板梁桥是混凝土腹板梁桥的升级，可以从机理上解决腹板开裂和跨中挠度下降的病害，在合理设计和施工应用的基础上，可以更好地满足大跨度桥梁中项目的建设需求。

参考文献

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