长江大桥钢混结合段施工关键技术方案

1、PAGE 16鄂东长江大桥钢混结合段施工关键技术方案张建军 李松 高安荣 王佳（中交第二公路工程局有限公司 陕西 西安）摘要：鄂东东大桥主主桥为9266m的九跨跨连续半半漂浮体体系混合合梁斜拉拉桥，钢钢混结合合段是整整个主桥桥箱梁施施工的关关键部位位，施工工质量直直接影响响钢箱梁梁与砼箱箱梁能否否有效结结合。本本文着重重介绍了了鄂东大大桥钢混混结合段段施工中中M 梁段(非标准)钢箱梁梁的吊装装、定位位及L梁段钢钢纤维混混凝土现现浇箱梁梁的关键键施工工工艺，希希望对类类似工程程具有一一定的参参考借鉴鉴作用。关键词： 鄂东大大桥 钢混结结合段 钢箱梁梁吊装 混凝土土浇筑 防裂The KKey Co

2、nsstruuctiion Techhnollogiies Of Thee Stteell-Conccrette CCompposiite Beaams In Thee EaastHHubeii Chhanggjiaang Rivver BriidgeeAbstrractt:Thee EaastHHubeii Briidgee iss maain spaan9226m, niine-spaan cconttinuuouss seemi-flooatiing sysstemm, coompoositte bbeamms, ccablle-sstayyed briidgee. TThe steee

3、l-conncreeteccompposiite beaams aree thhe kkey parrt oof tthe maiin sspann beeamss, ttheiir cconsstruuctiion quaalitty hhas a ddireect imppactt onn thhe eeffeectiive inttegrratiion bettweeen tthe steeel boxx giirdeer aand thee cooncrretee boox ggirdder. Thhis artticlle ffocuusess onn thhe kkey conns

4、trructtionn teechnnoloogiees,ssuchh ass hooisttingg annd pposiitinng tthe steeel boxx giirdeer oofthhe MM beeam (noon-sstanndarrd),andd caastiing steeel fibber reiinfoorceed cconccrette oof tthe L bbeamm, iin tthe EasstHuubeii Briidgeesteeel-conncreeteccompposiite beaams connstrructtionn. We hoppe t

5、thatt thhe aartiicleehass a cerrtaiin rrefeerennce to thee siimillar proojeccts.Key wwordds:tthe EasstHuubeii Briidgee, stteell-cooncrretee coompoositte bbeamms, hoiistiing thee stteell boox ggirdder, poouriing thee cooncrretee, avvoiddingg thhe ccraccks1 工程概概况鄂东长江公公路大桥桥为主跨跨9266m的九跨跨连续半半漂浮体体系混合合梁斜拉拉

6、桥。主主桥边跨跨为PK断面混混凝土箱箱梁，中中跨为PK断面钢钢箱梁，钢钢混结合合面设置置在中跨跨距索塔塔中心线线12.5m处。北主桥钢混混结合段段江侧为为M梁段钢钢箱梁，岸岸侧为L梁段混混凝土箱箱梁，共共同组成成钢混结结合段。钢混结合段长8.5m，其中M梁段长5.5m，重200.8t；L梁段长3.0m，采用C55混凝土现浇，共计78方。钢混结合段结构布置如下图：图1-2 钢混结结合段平平面布置置图 图1-33 钢混结结合段纵纵断面图图2 施工技技术难点点钢混结合段段作为鄂鄂东大桥桥主桥箱箱梁的关关键部位位，施工工顺序为为：首先先将钢箱箱梁M梁段吊吊装于存存梁支架架，准确确调位、定定位，然然后安

7、装装L梁段钢钢筋、预预应力、浇浇筑L梁段混混凝土。该该部位施施工难点点、技术术要求主主要体现现在以下下几个方方面：2.1 MM梁段施施工根据钢箱梁梁安装工工艺及总总体施工工组织要要求，决决定采用用大型浮浮吊在高高水位期期对M梁段（非非标准梁梁段）进进行吊装装，精确确定位。（1）由于于钢箱梁梁自重较较大、位位于主塔塔江侧，水水上施工工，且存存梁时间间较长，因因此对存存梁支架架设计要要求较高高；（2）吊装装施工之之前吊装装设备的的选型，吊吊具设计计、加工工直接关关系到吊吊装工作作的成败败；（3）科学学合理的的吊装工工艺及施施工水域域的划分分、维护护方案是是吊装工工作顺利利进行的的保障；（4）钢箱箱

8、梁体积积大、质质量重，精精确调位位、定位位难度大大。2.2 L梁段施施工钢混结合段段采用 “钢格室室PBL键预预应力”的结构构，该结结构对混混凝土梁梁段（L梁段）砼砼配合比比设计、砼砼浇筑饱饱和密实实工艺、防防止钢混结合合梁局部部纵桥向向裂缝等等施工技技术水平平提出了了更高的的要求。（1）由于于钢混结结合段采采用相对对新兴的的高强度度钢纤维维混凝土土，混凝凝土的配配合比的的研究直直接关系系到其强强度、塌塌落度、扩扩展度等等工作性性能，进进而影响响整个结结合段的的施工质质量；（2）因结结合段混混凝土有有部分要要填充进进入钢箱箱梁钢格格室内部部，且钢钢箱梁对对应部分分的结构构复杂，需需采用科科学合

9、理理的浇筑筑工艺确确保结合合部分混混凝土的的密实和和后期质质量；（3）由于于钢混结结合段结结构、受受力比较较复杂，且且施工中中易产生生纵向裂裂缝，混混凝土施施工过程程中的防防裂措施施至关重重要。3 钢混结结合段施施工关键键技术方方案3.1存梁梁支架设设计通过对M、F梁段位位置、重重量及结结构的分分析，结结合设计计院有关关钢箱梁梁临时支支点的要要求，存存梁支架架设计依依托MIDDAS有限元元分析软软件的验验算和多多次优化化最终确确定了利利用主5#墩承台台作为基基础的落落地式钢钢管支架架方案。图3-1存存梁支架架结构图图存梁支架顺顺桥向布布置3列钢管立立柱，一一列直桩，两两列斜桩，桩桩顶间距距为6

10、.550m；直桩桩列横桥向向布置7根钢管管立柱，斜斜桩列横桥向向布置4根钢管管立柱；与下横横梁及下下横梁支支架通过过附墙、平平联连接接成为整整体。横横桥向2根2HN88003000型钢作作为主梁梁，上方方搭设4根顺桥桥向12000500mm的钢板板组合箱箱形承重重梁。承重重梁靠近近主塔端端部与下下横梁顶顶面进行行锚固，作作为存梁梁支架主主要受力力构件。同同时为了了满足存存梁和后后期钢箱箱梁精确确调位需需要，在在承重梁梁上各梁梁段临时时支点处处设置支支座支墩墩。3.2 MM梁段吊吊装 （1）吊装装设备选选型由于梁段重重量加吊吊具重量量超过2200t，需采采用300吨以上上的大型型浮吊；通过大大量

11、的调调研，同同时考虑虑满足通通航净空空高度要要求，最最后选用用镇航工工818号12000t浮吊进进行安装装作业。（2）吊具具设计梁段采用44点吊装装，吊具具主要包包括吊架架和吊索索。吊架架由主吊吊梁、横横撑及节节点箱体体三大部部分组成成；与吊吊索通过过销轴与吊耳连连成整体体，共同同受力。吊吊索分为为主吊索索和次吊吊索。主主吊索采采用钢丝丝绳，次次吊索采采用钢吊吊带。主主吊索直直接悬挂挂在浮吊吊吊钩上上，与吊吊架上吊吊耳采用用销轴连连接；次吊索索与吊架架下吊耳耳及钢箱箱梁顶面面吊耳亦亦均采用销销轴连接接。图3-2钢钢箱梁吊吊架构造造图（3）施工工水域划划分为了使的吊吊装工作作能够顺顺利进行行，根

12、据据镇航8188#浮吊及及运梁船船的外形形尺寸，结结合抛锚锚范围及及各种施施工状态态对梁段段吊装时时的施工工水域进进行规划划。施工工水域可可分为浮浮吊工作作状态施施工水域域和浮吊吊非工作作状态施施工水域域两种。浮吊工作状状态施工工水域适适用于浮浮吊抛锚锚、起锚锚及M梁段钢钢箱梁吊吊装，此此状态下下由于占占用大部部分上行行航道，海海事部门门届时将将会对施施工水域域上行航航道进行行封航。浮吊非工作作状态适适用于除除工作状状态以外外的各种种状态，此此时浮吊吊松锚，将将锚链沉沉于水底底，停泊泊在码头头运梁船船边上，以以缩小施施工水域域，届时时海事部部门将会会对施工工水域进进行协调调管制。（4）吊装装M

13、钢箱梁吊吊装采用用“镇航工8188#”1200tt浮吊在在江中横横江抛锚锚定位、实施吊装。1)浮吊抛抛锚定位位浮吊由拖轮轮编队抛抛锚、船船体顺桥桥向定位位，如图图下所示。图3-3 浮吊定定位示意意图2)M梁段段吊装运梁船进场场靠码头头停泊、系系固后，浮浮吊抛锚锚定位，调整吊架慢慢对准梁段，将次吊索与钢箱梁连接，即可正式进行吊装。整个吊装及初定位过程具体可分为以下6个步骤：步骤一：在在钢箱梁梁底板临临时支点点位置用用油漆做做标记，以以供后续续定位参参考；步骤二：在在支架承承重梁上上测放出出支座支支墩及梁梁段的安安装位置置，并安安装反力力支座、支支墩及限限位型钢钢（设置置在梁段段分界线线处，作作为

14、吊装装定位的的尺度参参考）；步骤三：将将浮吊通通过拖轮轮横行顶顶推至运运梁船前前端适当当位置；步骤四：浮浮吊落钩钩，将其其副钩上上的专用用吊具与与钢箱梁梁节段的的临时吊吊耳连接接，并挂挂设风缆缆，起吊吊梁段离离开船上上的支墩墩约100cm后停钩钩试吊（约10分钟）；步骤五：继继续起升升梁段直直至超出出支架顶顶约1.55m，停钩钩，通过过拖轮横横向顶推推平移浮浮吊使其其中心线线与桥梁梁轴线重重合；通通过前进进缆7移动浮浮吊，使使梁段到到达安装装位置（同同时安装装各种缆缆绳牵引引系统）。 步骤六：梁梁段对正正存梁支支架的支支座支墩墩后，浮浮吊缓慢慢落钩，使使梁段平平稳地落落于滑块块上，卸卸除吊具具

15、与临时时吊耳连连接，浮浮吊后退退；将落落放在支支座支墩墩上的梁梁段临时时限位固固定，至至此梁段段完成吊吊装初定定位。2008年年10月3日，在在海事、航航道等多多家相关关单位的的协助下下，项目目部已成成功将主主跨钢箱箱梁M梁段吊吊装、临临时固定定于存梁梁支架之之上；吊吊装初步步定位实实现轴线线平面偏偏差2cm、高程程面偏差差1cm，远远远高于轴轴线平面面偏差5cm、高程程面偏差差2cm的设计计要求。图3-4 吊装施施工照片片3.3 MM梁段精精确调位位、定位位（1）精确确调位系系统精确调位系系统主要要由临时时支座及及千斤顶顶组成。临临时支座座布置在在存梁支架架承重梁上上（对应应于钢箱箱梁内侧侧

16、4个支撑撑点），由由基座和和支墩组组成。基座上上覆不锈锈钢板，支支墩底嵌嵌有聚四四氟乙烯烯滑板。同时支座内纵横桥向各设置一个16T千斤顶，实现支墩平面移动，带动箱梁调位。高程（竖向）调整采用100T千斤顶，亦布置于支架承重梁上，对应于钢箱梁外侧4个支撑点。调位系统示意图如下：图3-5 平面调调位千斤斤顶布置置图 图3-66 竖向调调位千斤斤顶布置置图（2）调位位、定位位M梁段作为为钢箱梁梁的基准准梁段，其其定位精精度至关关重要。M梁段的的精确调调位按照照先调整整高程、纵纵坡，再再调整轴轴线（横横向），最最后调整整里程（纵纵向）的的顺序逐逐步调整整。当南南北两塔塔区的M梁段各各自定位位后，还还须

17、对其其进行联联测，检检查两梁梁中心测测点之间间的间距距大小及及其连线线与桥轴轴线的偏偏差情况况，进一一部进行行微调。当当所有的的检测项项目均符符合设计计及监控控要求后后，将M梁段固固定在临临时支座座上。高程、纵坡坡调整竖向调位采采用4台100吨千斤斤同步顶顶起梁段段，在支支墩上平平面放置置不同厚厚度的钢钢板，反反复调整整直至将将梁段调调整成设设计高程程、纵坡坡。调整整完毕之之后，千千斤顶卸卸载将梁梁段荷载载转移到到支座支支墩上。钢钢箱梁高高程、纵纵坡调整整流程见见下图。图3-7 高程、纵纵坡调整整流程图图横向、纵向向调整梁段平面位位置的调调整包括括横向调调整和纵纵向调整整。调整整时应遵遵循先横

18、横向后纵纵向的原原则。平平面位置置的调整整皆通过过4台16tt千斤顶顶同时顶推推临时支支座的支支墩带动动钢箱梁梁进行位位移，当一一侧千斤斤顶顶推推调位时时，另一一侧垫设设钢支撑撑限位。定位梁段精确调调整到位位后，利用用型钢将将支墩与与基座焊焊接固定定，千斤斤顶卸载载、拆除除，在千千斤顶位位置放置置钢支撑撑。临时固固定时的的缆风绳绳收紧、系系牢，确确保存梁梁期间梁梁体的位位置和安安全。支支墩固定定示意如如下图。图3-8 支墩固固定示意意图3.4 LL梁段砼砼配比的的确定（1）砼工工作、力力学性能能指标钢混结合段段混凝土土作为主主桥钢箱箱梁与混混凝土箱箱梁的连连接部分分，配合合比甚为为关键。根根据

19、设计计及施工工要求，其其各项性性能指标标如下：工作性能能：宜自自密实，初初始塌落落度2302500mm，塌落落扩展度度6006500mm，塌损损每小时时不大于于20mmm；设计强度度：C55，试配配强度65MMPa，但不不宜高于于75 MPaa，7天强度度不低于于设计强强度的90%（即49.5 MMPa）； 弹性模模量：28天不小小于4.00X1004 MPPa； 其他：应具有有一定的的阻裂增增韧性能能。（2）砼配配比方案案比选鉴于钢混结结合段结结构受力力复杂及及易产生生纵向裂裂缝的通通病，混混凝土拟拟选了钢钢纤维混混凝土和和微膨胀胀聚丙烯烯纤维两两种方案案。根据据前期研研究成果果对两种种混凝

20、土土进行试试配，并并分别对对其工作作性能、热热学性能能、力学学性能、变变形性能能、抗裂裂性能、耐耐久性等等方面对对比，最最终选择择了钢纤纤维混凝凝土方案案（GH-1方案）。两两种混凝凝土配比比如下：表3-1 钢混结结合段C55高性能能自密实实（大流流态）混混凝土优优选配合合比方案混凝土原材材料用量量（kg/m3）配合比设计计参数水泥粉煤灰膨胀剂水砂碎石纤维减水剂掺量量（%）胶材用量（kg/m3）水胶比粉煤灰与膨膨胀剂掺掺量（%）GH-1440110171867.55867.55钢46.881.611.95500.3120+0GH-2423.5582.544171867.55867.55聚丙烯0

21、.751.511.85500.3115+8（3）试验验段验证证配比钢纤维混凝凝土方案案确定之之后，为为了更加加真实、准准确的模模拟钢混混结合段段施工时时砼的情情况，除除进行常常规的塌塌落度、扩扩展、抗抗压、弹弹性模量量度等试试验，还还依托同同济大学学钢混结结合段试试验段试试验，将将配合比比用于实实际浇注注，拆模模后混凝凝土表面面平整光光滑，无无裂缝、蜂蜂窝、麻麻面等不不良现象象，取得得了圆满满成功。图3-9 同济大大学钢混混结合段段试验段段砼外（内内）部照照片 3.5 LL梁段砼砼浇筑方方案L梁段混混凝土采采用C55钢纤维维混凝土土，浇筑筑方量78mm3。混混凝土通通过拖泵泵泵送，利利用软管管

22、分层布布料，插插入式振振捣器振振捣，对对称浇筑筑。钢格格室内的的混凝土土通过浇浇筑孔下下料，相相隔仓面面混凝土土高差控控制在30ccm左右，使使剪力键键内混凝凝土气泡泡顺利排排出。（1）浇筑筑步骤混凝土土梁段箱箱梁纵桥桥向整幅幅（全断断面）一一次性布布料，分分层浇筑筑，分层层厚度为为30ccm左右右。具体浇浇筑流程程分以下下四个步步骤：步骤一：从从靠近钢钢箱梁的的实心段段开始浇浇筑，浇浇筑5060ccm高后浇浇筑两个个边箱腹腹板，同同样浇筑筑5060ccm高开始始浇筑风嘴嘴处，使使混凝土土向斜底底板、底底板灌注注，直到到将底板板灌满。步骤二：按按照步骤骤一的浇浇筑顺序序分别在在实心段段、腹板板

23、、风嘴嘴处转圈圈循环分分层布料料，直到到浇筑混混凝土面面与顶板板底面平平齐。步骤三：全全断面布布料，左左右幅同同步推进进，直到到混凝土土将顶板板底层钢钢筋埋没没（剩余余2030ccm厚度）停停止。步骤四：结结合顶面面混凝土土收面顺顺序及推推进方向向 ，进行行分幅浇浇筑，直直到将顶顶板剩余余部分混混凝土浇浇筑完毕毕。（2）养生生为了保证混混凝土质质量，防防止混凝凝土表面面开裂，浇浇筑完成成之后要要进行及及时的养养护。混凝土浇浇筑之后后，适当当推迟拆拆模时间间；拆模模之后立立即有土土工布覆覆盖包裹裹并及时时洒水保保湿。混凝土养养护用水水要洁净净，洒水水要及时时、不间间断、不不流淌，避避免混凝凝土表

24、面面出现干干湿循环环。养护时间间可延长长至14天，每每天派专专人负责责散水，洒洒水次数数以能保保证混凝凝土表面面处于湿湿润状态态为宜。（3）浇筑筑保证措措施由于钢混结结合段部部分混凝凝土浇筑筑空间狭狭小、钢钢箱梁结结构复杂杂给浇筑筑带来很很大困难难，为了了保证浇浇筑质量量将采取取以下措措施：严格按照照浇筑步步骤进行行浇筑，控控制分层层布料厚厚度。混凝土箱箱梁与钢钢箱梁交交叉部分分混凝土土浇筑、振振捣通过过钢箱梁梁上预留留的浇筑筑孔进行行仔细振振捣，避避免振捣捣时对剪剪力键、预预应力元元件的损损伤，确确保该部部分混凝凝土质量量。浇筑筑完成后后，必要要时从预预留压浆浆孔向各各个钢个个室内灌灌注水泥

25、泥浆填充充混凝土土与钢箱箱梁未紧紧密结合合处。压浆孔排气孔浇筑孔压浆孔排气孔浇筑孔图3-100 钢箱梁梁顶面各各种预留留孔为了使钢钢格室部部分混凝凝土密实实，在相相邻箱梁梁顶板混混凝土上上设置1000X1000mmm方木作作挡板；将该部部分混凝凝土进行行超浇，对对钢格室室内混凝凝土形成成反压直直到混凝凝土从排排气孔、压压浆孔溢溢出，并并在初凝凝之前将将多余部部分混凝凝土清除除。图3-111 挡板布布置示意意图局部空间间相对比比较狭小小，振动动棒无法法操作的的部位，必必要时采采用人工工振捣确确保混凝凝土密实实。3.6 LL梁段砼砼施工中中的防裂裂措施混凝土梁段段砼防裂裂，特别别是混凝凝土梁段段与钢箱箱梁结合合部分的的防裂是是整个钢钢混结合合段施工工的关键键。由于于结合部部分钢箱箱梁结构构、受力力相对比比较复杂杂，因此此选用本本身抗裂裂性能比比较好的的钢纤维维混凝土土进行浇浇筑。在在施工过过程中还还应注意意以下几几点，避避免因施施工而引引起的混混凝土开开裂。禁止乱踩踩已绑扎扎的上层层钢筋，避避免承受受负弯矩矩的受力力筋保护护层加厚厚，导致致箱梁的的有效高高度减小小，形成成与受力力钢筋垂垂直方向向的裂缝缝。加强混混凝土振振捣，杜杜绝因蜂蜂窝、麻麻面、空空洞，而而导致出出现钢筋筋锈蚀或或其它荷荷载引起起的裂缝缝。严格控控制混凝凝土的浇浇筑速度度和流动动性，