技术创新

大跨度波形钢腹板组合箱梁桥关键技术研究

日期：2015-5-21 16:12:10　来源：互联网　浏览数：
　

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　随着中国公路建设行业的不断发展，新型结构逐渐在国内市场得到了研究、应用和推广，钢混组合结构作为介于钢结构和砼结构之间的组合体系，以其颇为低廉的建设成本及优越性已经成为目前国内发展势头良好的结构形式，特别是波形钢腹板组合箱梁桥的应用得到空前发展。对于波形钢腹板这一特殊的组合结构，在实践中必须高度重视施工的关键技术控制细节，以提高施工精度，确保组合体系的施工质量。
    １·大跨度波形钢腹板组合箱梁桥对悬浇挂篮系统的要求
    挂篮作为悬浇体系的主要承重构件，要重点加强对挂篮桁架体系横向稳定性验算、吊杆和连接件变形验算及锚固系统的稳定性验算等，特别在横纵坡双重影响下的挂篮悬浇桥梁中尤为重要。波形钢腹板组合箱梁桥的挂篮制作不同于普通钢筋砼悬浇桥梁，在主桁系统中需增设波形钢腹板的安装系统，主要由横纵向行走系统、竖向升降系统及钢腹板桥面纵向运输小车等组成，其中行走及升降系统协调配合完成各施工节段的波形钢腹板纵横向移位和竖向精确定位。挂篮制作中要格外注意箱梁顶板下模板体系的横向稳定，必须设置横、斜向支撑（如图１～２所示），以防在横坡及箱梁翼缘板根部变截面双重作用下产生水平分力导致模板侧向失稳，而这是大量工程实践中最容易忽视的问题。此外，在挂篮设计时，应结合施工图纸中墩顶支架现浇段或托架现浇段的长度合理确定挂篮走行系统的几何尺寸，如内滑梁、走行轨道的长度等，尽量使现浇段完成后两侧可同时对称安装挂篮，确保能够顺利进行正常的挂篮悬浇段施工，从而避免因现浇段长度不够造成对称施工的挂篮不能一次安装到位而影响施工进度等问题。

    ２·波形钢腹板加工成型及厂内防腐
    钢－砼组合结构中钢构件的加工精度及安装精度很大程度上影响了钢混组合结构的施工质量，而波形钢腹板因其压波成型、节段板组焊等多道工序繁重复杂，对钢结构制作厂家提出了较高的要求。波形钢腹板的加工成型及相关的试验检测如原材料化学成分、力学性能、焊接工艺评定等应遵守《钢结构工程施工质量验收规范》及《组合结构桥梁用波形钢腹板》等相关规范的要求，在实际施工过程中需注重以下几点：
    （１）对下料的精确控制是影响钢腹板加工质量的关键环节，在钢腹板模压成型前必须结合大量的钢结构加工成型经验，综合考虑钢板的模压变形及松弛变形、纵向波板接长的对接焊变形及翼缘板与波板的Ｔ接焊变形，在批量生产前必须进行严谨、科学的工艺评定，确定合理精确的控制参数后方可正式下料及组焊。因为波形钢板的波折效应及焊接变形对翼缘板组焊质量影响较大，在进行波形钢板与翼缘板组焊时，要确定合理的焊接工艺，选择适宜的焊机参数、焊接次序及焊接层次，波形钢板与翼缘板处的Ｔ形焊接要内外对称、均匀分层、及时修正焊接约束变形，有效消除翼缘板处的局部屈曲。在此重点提出关于焊接变形的处理问题，对产生超规范的焊接变形要及时查明原因，认真分析工艺中存在的问题，及时优化焊接工艺，同时对焊接变形的构件进行冷矫正（如图３所示），尽量避免采用热矫正的方法，以免破坏钢板母材化学组分而影响内在质量。焊接前要确保焊接环境、坡口处理等符合规范要求。在进行边跨及中跨合龙段的钢腹板制作时，要根据现场实际量测确定加工尺寸，建议其安装时间为当日温度较低时，以减小大跨径的纵向变形对节段砼受力的影响，最大程度上避免合龙段砼因轴向变形而产生拉应力。

    （２）如果设计的波形钢腹板组合箱梁桥节段间纵向接长采用高强度螺栓连接的形式，建议采用辅助型螺栓进行钢腹板安装定位时，辅助型螺栓选在波形钢腹板中间孔位处固定，以便于较为快捷、简易地调整钢腹板的空间位置及倾斜角度。螺栓孔采用高强螺栓螺帽及螺母加设加强型垫片对螺栓孔与螺杆间的空隙进行封闭，最后进行防腐涂装，确保螺栓连接处钢板及高强螺栓的耐久性满足设计要求。
    （３）波形钢腹板的防腐涂装直接影响到钢混组合结构的耐久性及使用寿命，在进行钢板除锈、涂装施工时必须严格管理、精细施工。波形钢腹板的除锈采用抛丸或喷砂的工艺，除锈等级应达到Ｓａ２．５或Ｓａ３．０级，处理达标４ｈ内应进行涂装作业，否则需进行二次处理，以免影响漆膜附着力。涂层施工环境要严格要求，施工环境温度宜为５～３０℃、相对湿度不宜大于８０％，大风、雨、雪、较大灰尘、蚊虫过多及强烈阳光照射情况下不宜进行室外施工，涂装４ｈ内应加以保护，免受雨淋、水侵。除现场修复及最后整体面漆可在现场作业外，其余涂装均应在工厂进行。中间漆涂装完成后（如图４所示）应加强对波形钢腹板涂装在装卸、运输、安装过程中的成品保护，采用贴膜法确保安装后的波形钢腹板不受水泥浆、油污、尘土等污染（如图５所示）。

    ３·施工过程中实时监控及数据总结
    大跨度波形钢腹板连续变截面箱梁桥在国内应用较少、施工经验不足，科研、施工、检测等相关部门应加强对该类桥梁建设经验及数据的总结分析，以便为设计理念的优化提供数据支撑；数据整理及分析的关键部门要对施工过程进行全方位实时监控，监控内容包括应力应变分析、变形分析和温度场分析等。
    监控单位作为结构线形及标高控制、应力监测的数据收集和分析处理部门，其必须具有独立性、精密性、及时性等特点。独立性指的是监控部门不能依附于施工单位的测量仪器、测量数据及测量形式，应与施工单位平行作业，具有独立的监测数据采集和分析能力；精密性是指监控部门对测量仪器、砼应变仪等设备的配置要精密，对科研数据的采集及分析具有足够的精度；及时性指的是监控部门采集、分析、处理的数据要及时，对下一个节段的施工能够及时进行指导或修正。
    大跨度波形钢腹板连续箱梁桥的立模控制单主要由底模设计标高、该节段成桥预拱度、该节段施工预拱度、挂篮调整值、底模立模标高及波形钢腹板空间姿态定位８个翼缘板点位的三维数据组成，实际施工过程中要根据监测数据结合施工线形进行修正。大跨度波形钢腹板组合箱梁桥的整体刚度偏小于普通钢筋砼桥梁，在进行理论曲线分析时，要充分考虑现场各部分荷载对整体线形的影响，及时调整分析软件中输入的相关参数，使理论分析尽可能模拟现场各种力的作用。
    建议在进行该结构体系施工中重点加强对各节段各道工序的数据采集，积累宝贵而丰富的数据，以较为准确地分析各工序中所涉及到的荷载对大跨度波形钢腹板组合箱梁桥各节段施工以及整体桥梁线形控制的影响，为进一步推广波形钢腹板组合箱梁桥这一新型而优越的体系做出贡献，同时也为新型组合结构体系的研究及应用拓宽思路。