装配式组合钢箱桥梁工程施工技术研究

装配式组合钢箱桥梁工程施工技术研究

曹珏宇

浙江交工宏途交通建设有限公司 浙江杭州 311305

摘要：装配式组合钢箱桥梁凭借其施工速度快、工业化程度高、质量可靠、绿色环保等优势，逐渐成为现代桥梁建设的主要方向之一。与传统现浇混凝土桥梁相比，装配式组合钢箱桥梁施工技术较为复杂，涉及到节段划分、预制场建设、运输与吊装、现场安装与连接等多个环节，需要施工单位具备较高的技术水平和管理能力。因此，加强对装配式组合钢箱桥梁工程施工技术的研究与探讨，对于提高桥梁施工质量和效率、推动桥梁工业化发展具有重要意义。本文以装配式组合钢箱桥梁工程为研究对象，重点介绍其关键施工技术。

关键词：装配式；组合钢箱；桥梁工程；施工技术

一、装配式组合钢箱桥梁的结构特点

高强、轻质：采用高强度钢材制作钢箱梁，重量较轻，能够减少桥墩和基础的荷载，降低施工难度。

预制、装配：可以将钢箱梁在地面上进行预制和组装，然后在施工现场进行吊装和拼接，这种方式相对于传统的现浇混凝土桥梁施工速度更快，而且对周围环境的影响小。

标准化、模块化：可以将钢箱梁进行标准化设计，将不同类型、不同长度的钢箱梁统一成一系列通用的模块，这些模块可以在不同的工程中进行重复使用，提高了建造效率和经济性。

抗震性能好：由于组合钢箱桥梁结构具有较高的强度和韧性，在地震作用下具有良好的抗震性能。

可维修、可更换：如果钢箱梁出现损坏或老化，可以对其进行维修或更换，而无需对整个桥梁进行重建，从而减少了桥梁的维护成本和时间。

二、工程案例

1工程概况

以某跨越高速桥梁作为试验对象，按照该桥梁设计要求，其跨径使用（28+40+28）m钢箱梁，其起始点的桩号分别为K1+166.253和K1+259.253，桥梁总长度为103.3m，钢箱梁全桥为纵向布置，其内轮廓和外轮廓高度分别为1.75m和1.72m。箱梁顶面宽度为8.8m，箱梁顶面两侧设置挑臂，其宽度为1.2m，桥梁横坡类型为双向坡，坡度为2.3%。

2桥梁组合钢箱梁设计

2.1桥梁立面设计

桥梁立面由等高梁、变高梁和混合梁组成，其中等高梁是钢箱梁桥应用最为广泛的结构形式，其可使用顶推法施工，便于运输和安装。变高梁梁底为曲线或者圆弧状，该种结构自重较小，但当梁高数值较大时，其施工难度较大。而混合梁则为等高梁和变高梁的组合结构，该种桥梁立面结构不仅美观，还可提升桥梁的承载力。针对试验对象实际施工需求，采用混合梁作为其桥梁立面结构。

2.2桥梁截面类型选择

确定桥梁立面后，选择桥梁的截面类型，可按照装配式组合箱梁的箱室个数或者顶面是否开口来选择。在按照装配式组合箱梁的箱室个数选择桥梁截面时，由于案例桥梁桥面宽度较大，因此选择多箱室截面结构，且单片钢箱梁中心距离设置为2.6m。按照顶面是否开口选择桥梁截面类型时，可结合桥梁施工条件选择槽形截面或者闭合截面，但该桥梁装配式组合箱梁在施工过程中，其组合梁截面是共同承担荷载的，为保障桥梁荷载平衡，可选择闭口截面形式的钢箱梁。

2.3装配式组合钢箱梁结构尺寸设计

装配式组合钢箱梁结构的梁高直接影响桥梁跨径、结构参数和施工方式。设计案例桥梁等高梁跨径为1/18，变高梁支点高跨比为1/20。确定好等高梁和等高支点高跨比后[6]，确定桥面板厚度，该厚度数值依据桥面宽度和钢箱梁腹板间距计算。装配式组合钢箱梁的翼缘是为剪力键预埋提供空间的结构，其承载桥梁抗弯作用较小，其翼缘下部承载大部分抗弯荷载。钢箱梁钢腹板的厚度与其稳定性和剪切应力存在直接关系，依据公路钢结构桥梁设计规范，钢腹板厚度不得大于12mm，针对研究对象应力传递和控制条件，确定装配式组合箱梁桥参数。

3装配式组合箱梁桥施工技术

确定好装配式组合箱梁桥参数后，设计该桥梁施工技术流程，在装配式组合箱梁桥施工之前，需对其拼装、顶推桥梁平台进行施工，然后安装和调试顶推系统，在对钢导梁进行拼接后得到钢箱梁节段，然后将钢箱梁节段进行拼接处理，同时对钢箱梁节段连接质量进行检测，保障其施工质量。钢箱梁节段连接质量符合标准后，对钢箱梁节段进行顶推施工，然后落梁，如果当前桥梁钢箱梁全部拼接完成则结束施工流程，反之则继续进行钢导梁拼接。上述装配式组合箱梁桥施工技术详细施工内容如下。

1）拼装、顶推桥梁平台施工。拼装、顶推桥梁平台是由永久墩和临时墩组成，永久墩是由C30钢筋混凝土浇筑而成，临时墩则是由柱形钢支撑结构组成，在浇筑永久墩时，需对其施工区域地质进行测量，依据地质条件合理配比钢筋混凝土，钢筋混凝土结构浇筑完成后，需对其进行标准养护，养护完成后方可建设临时墩。在建设临时墩时，单个立柱使用大直径螺旋钢管，并使用槽钢将大直径螺旋钢管连接成整体，以保障其支撑能力和墩体的稳定性。

2）安装调试顶推系统。装配式组合钢箱梁桥的顶推系统由1个液压泵站和2个步履顶推组成，在装配式组合钢箱梁桥的永久墩和临时墩底部安置一个液压泵站，利用无线网络连接控制台控制2个步履顶推。其中临时墩的步履顶推安装在桥梁的分　　配梁上，永久墩则按住那个在支座垫石上，并在相邻的两台步履顶推上安装楔形调坡板，将双拼型钢大垫梁放置在调坡板的横桥方向上，然后在钢箱梁和大垫梁之间铺设2厚度为2.5cm的橡胶垫，用于减小摩擦力。在永久墩上设置2个工字钢垫墩，使用螺栓将其与永久墩相连组成一个整体，至此装配式组合钢箱梁桥的顶推系统施工完成。对该顶推系统进行调试，开启液压泵站，利用手动模式控制步履顶推，检测其接触是否正常，再切换成自动模式控制步履顶推，检测其是否正常。当步履顶推一切正常后方可对装配式组合箱梁桥进行施工。

3）钢箱梁节段拼接。按照装配式钢箱梁桥设计图纸，将制作成型的分段钢箱梁节段运输到施工区域后，按照先后顺序将其节段和导梁安装完成后，对其进行顶推，然后拼接，再顶推。钢箱梁节段之间使用高强度螺栓和连接夹板对其进行固定处理。钢箱梁节点拼接完成后，按照由下到上的顺序吊装连接钢板和纵横梁，使用冲钉对其进行固定处理。钢箱梁的前端导梁为通过钢槽平连的两个工字型钢结构，其导梁和主梁使用高强螺栓连接，并在导梁节点位置增设加强板。

4）钢箱梁节段顶推。在顶推钢箱梁时，先顶推钢导梁和第1个、第2个节段，然后依次拼装一个节段并顶推循环作业，其中步履顶推循环进尺为0.35m，限定时间为4～4.5min。但在对圆曲线上的桥面平面进行施工时，钢箱梁节段每推进4m，需对其进行一次纠偏测量，以控制钢箱梁节点轴线偏差。

5）落梁。当钢箱梁梁体顶推施工完成后，先拆除其导梁，并注意该过程中不得出现悬臂状况。利用千斤顶顶-升-降循环方式逐步拆除支垫钢板、橡胶垫片、缸垫墩等结构后，使用焊接方式对支座钢板和梁底预埋件进行焊接加固，并使用无收缩灌浆料封闭支座地脚螺栓锚孔。

4试验分析

验证本文施工技术的实际应用效果以及设计装配式组合钢箱梁桥的合理性，在其施工过程中对本文施工技术进行验证。以3个钢箱梁和3个导梁作为试验对象，检测其施工完成后的结构应力强度并与设计强度进行对比分析。本文设计研究对象的钢箱梁强度为310MPa，导梁强度为290MPa，施工过程中，其钢箱梁和导梁实际强度均高于设计强度，说明本文技术应用后，装配式组合钢箱梁桥的强度数值较高，应用性能较好。

结语

现代社会的城市化进程急剧加速，城市中的交通问题也日益突出，传统的钢筋混凝土桥面临着越来越大的挑战。为适应城市发展的更高需求，城市快速路、轨道交通、高架桥等开始广泛应用装配式组合钢箱桥梁。装配式组合钢箱梁是一种新型的桥梁结构，凭借自身材料所具有的优势，在承重能力、施工成本等方面能够满足桥梁施工质量要求。

参考文献

[1]周海根.钢-混组合连续梁桥墩顶应力计算研究[J].市政技术，2021（1）：37-48.

[2]苏立超.装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用[J].工程技术，2022（12）：4.

[3]张凯.市政道路钢箱梁桥顶推设计与施工工艺研究[J].工程技术研究，2021（14）：2.