简支斜交钢混组合梁桥的设计与施工

王彬

【期刊名称】《《山西交通科技》》 【年(卷),期】2019(000)005 【总页数】4页(P62-65)

【关键词】公路桥梁; 钢混组合梁; 简支斜交结构 【作 者】王彬

【作者单位】山西省交通规划勘察设计院有限公司 山西 太原 030032 【正文语种】中 文 【中图分类】U448.216

1 工程概况

红星东街互通MK0+916.738 跨线桥位于国道207 线晋城市过境段公路改线新增交叉工程第HT1合同段，为跨越长晋高速公路而设。由于该桥处于采空区范围，处置方案采用全充填压力注浆法处治，浆液为水泥粉煤灰浆，这种工艺成熟，安全可靠。桥梁结构形式采用简支梁结构。由于该桥桥面宽度为43.5 m 且前右角度48°，长晋高速公路路基宽度24.5 m，拟定主跨为50 m 简支超宽斜交钢混组合梁结构。

桥梁全长为206 m，采用整体式路基分幅设计，左、右幅上部结构均采用（2×25）m 先简支后桥面连续预应力混凝土小箱梁+50 m 简支钢混组合梁+（4×25）m

先简支后桥面连续预应力混凝土小箱梁。平面位于直线段+R=1 700 m、Ls=180 m 的圆曲线上（左转）内，第3 孔跨长晋高速公路，全桥桥墩（台）均采用平行布置，主线与长晋高速公路交叉角度为131.73°。 2 主要技术标准

a）公路等级 一级，双向十车道； b）设计速度 80 km/h； c）桥面宽度 桥面总宽42.3 m； d）桥梁设计荷载 公路-Ⅰ级； e）设计基准期 100年； f）地震动峰值加速度 0.05g。 3 主跨结构设计 3.1 总体布置

全桥分4 联布置，总长206 m，桥型布置如图1所示。第1、第3、第4 联为25 m 预制小箱梁，第2联为简支50 m 钢混组合梁。本文主要介绍第2 联钢混组合梁结构，其平面布置如图2所示。 图1 桥型布置图（单位：cm）

图2 主跨半幅组合梁平面布置示意图（单位：cm） 3.2 结构设计 3.2.1 钢板梁设计

主跨50 m 钢混组合梁，梁高2 400 mm，其中钢梁高2 000 mm，混凝土桥面板厚250 mm，单幅横断面布置12 片（6 片预制组合梁），每两根间距为1 600 mm 的工字钢梁与混凝土桥面板结合构成π形预制组合梁，相邻π 形预制组合梁间距3.6 m，钢梁间用横向联结系连接，混凝土桥面板用现浇湿接缝连接[1-4]。主跨半幅组合梁横断面布置示意图如图3所示。

图3 主跨半幅组合梁横断面布置示意图（单位：cm）

单根钢板梁采用工字形截面，上翼缘厚25 mm，翼缘宽400 mm；下翼缘厚36 mm、28 mm 两种规格，翼缘宽度800 mm；腹板厚度18 mm，支点局部加厚到25 mm，腹板纵向每1 500 mm 设双侧横向加劲肋，厚度12 mm。每两根间距1 600 mm 的工字钢梁与混凝土桥面板结合构成π 形预制钢混组合梁，采用架桥机架设[3-5]。 3.2.2 混凝土桥面板设计

单片组合梁预制部分混凝土桥面板宽2.8 m，厚250 mm，钢板梁顶承托处厚400 mm，承托处倒角20 cm×15 cm；悬臂长40 cm。桥面板设置单向2%横坡。 图4 组合梁典型断面图（单位：cm）

桥面板采用C50 微膨胀混凝土，与钢板梁现浇结为整体，构造如图4所示。组合梁的预制存放，须待收缩徐变大部分完成以后架设。桥面铺装设置防水层，提高预制钢混组合梁的耐久性，桥面铺装采用12 cm 厚沥青混凝土材料[6]。 3.2.3 剪力连接键设计

剪力连接键材质为ML15 的电弧螺柱焊用圆柱头焊钉，规格为φ22×150 mm。剪力钉单个钢板梁翼缘横向布3 排，纵向跨中区段间距150 mm，支点区域间距115 mm[1-2]。 3.2.4 横向联结系

跨中区域横向联结系每隔6 m 设置一道，采用工字型杆件与钢板梁腹板通过高强螺栓连接。横向联结系高 1 200 mm，上、下翼缘厚 16 mm，宽400 mm；腹板厚12 mm。

为增强预制组合梁支点处的横向连接，并合理分配结构内力，在支点处设置1.3 m 厚的现浇混凝土端横梁，端横梁与钢板梁通过剪力钉连接为整体[7-9]。 3.3 钢板梁的防腐与涂装设计

钢构件的除锈、防腐和涂装应在板件制作验收质量合格后进行，钢构件表面的除锈方法应采用喷砂除锈，除锈等级按规范要求达到Sa2.5 级。

根据《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JTG/T 722-01—2008）要求，应按照大气腐蚀种类C3 设计，采用长效型（保护年限为25年）的涂装体系，所有钢板进场后均要喷涂20～25μm 车间底漆，钢结构具体防腐措施见表1所示。 表1 钢结构防腐要求大气腐蚀环境类别 构件部位涂料（涂层名称）涂层道数最低干膜厚度/μm总干膜厚度/μm配套编号钢梁、横联环氧（厚浆）中间漆 2 100240 S04环氧富锌底漆 1 60 C3丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆 2 80高强螺栓连接抗滑摩擦面抗滑型无机富锌涂料18080S22

钢梁上翼缘钢混接触面，仅两侧边缘30 mm 范围内按表1涂装，中间部分喷砂除锈后喷涂1 道环氧富锌底漆，厚度40μm。 4 施工方案

4.1 钢混组合梁施工流程

a）钢板梁在工厂制造，预拼装检验合格后，分节段运抵工地钢梁存放场； b）工地现场拼接各段钢板梁，形成整跨单梁； c）清理钢梁上翼缘及栓钉杂物，绑扎预制桥面板钢筋；

d）浇筑预制桥面板混凝土，每两片钢梁与桥面板形成π 形钢混组合梁； e）预制钢混组合梁存放不宜过长，应在1 个月内架设，否则成桥线形预拱偏大； f）使用架桥机逐片架设预制钢板- 混凝土组合梁； g）拼接组合梁间的横向联结系； h）绑扎端横梁钢筋，并浇筑该段混凝土；

i）绑扎现浇湿接缝及边梁现浇翼缘带钢筋，并浇筑该段混凝土； j）绑扎防撞护栏钢筋，并浇筑该段混凝土； k）完成防水层、桥面铺装及其他附属工程的施工。

4.2 钢板梁制作

钢板梁必须按照设计文件的技术要求及相关国家标准进行制作，预拼装检验合格后，分节段运抵桥位或工地钢梁存放场。钢板梁各制作段间采用高强螺栓全截面拼接，钢梁之间的横联也采用高强螺栓全截面拼接。钢结构应由具有较高加工能力和相应加工经验的专业钢结构企业加工制作。钢梁在出厂前应进行预拼装，梁长及横联等主要尺寸偏差必须在相关规范允许范围内[1-2]。 4.3 剪力钉施工

栓钉出厂前，必须按《电弧焊栓焊用螺柱和瓷环》（GB/T 10433—2002）的各项要求指标做合格试验，只有通过合格试验，栓钉、底面金属及焊接瓷环的组合体才算合格。

4.4 高强螺栓连接施工

a）制孔 钢构件调整就位的钢梁接口处测量确定螺栓孔的位置，制孔时不得使用润滑液，清理孔缘毛刺，沾梁油污者以汽油清洗，摩擦面受损者按规定的工艺处理。 b）栓接顺序 按先底板再腹板后上翼板且从钢梁一端向另一端的顺序进行。 c）高强螺栓应当顺畅穿入，不得强行打入，穿入后方向全桥要一致，注意垫圈使用方向。

d）拧紧旋拧螺母，施拧时要连接、平衡、不间断，冲击作业。拧紧后续螺栓会降低以前拧紧螺栓的预应力，需复拧达终拧扭矩。 4.5 混凝土桥面板施工

a）先在场地将钢梁组装为整跨单梁，每两个单梁组成一个π 形主梁，绑扎桥面板钢筋，浇筑混凝土。预制台座应确保稳定，消除不均匀沉降，并根据钢梁预拱度设置起拱。

b）浇筑混凝土时应清除杂物（含栓钉上的瓷环）及钢箱上翼缘顶板上的灰尘、油脂等，保证钢箱梁上翼缘及栓钉的清洁。

c）预制钢混凝土梁存放至少7 d，混凝土桥面板强度达到设计强度的90%，方可移梁。 5 结论

a）对桥面宽度大，斜交角度大，且跨越通行公路的桥梁，可采用预制钢混组合梁桥，采用架桥机一次架设成桥。

b）对钢混组合梁桥剪力键设计可采用栓钉剪力键。

c）桥面宽度大，斜交角度大的钢混组合梁桥横向联结系采用垂直路线方向设置，结构简单，构造连接可标准化。

d）采用钢混组合梁桥方案可有效降低斜交角度大带来的扭转效应影响。

【相关文献】

[1]吴冲.现代钢桥[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]邵长宇.梁式组合结构桥梁[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]吴丽丽，聂建国.简支槽型钢- 混凝土组合梁的试验研究[J].土木工程学报，2011，44（3）：39-48.

[4]胡少伟，聂建国.钢- 混凝土组合梁的受扭试验与分析[J].建筑结构学报，2006，27（4）：103-109.

[5]樊健生，聂建国.钢- 混凝土组合桥梁研究及应用新进展[J].建筑结构学报，2006，8（5）：35-39.

[6]曹阅，王庆利，吴献，等.钢混凝土组合梁抗剪承载力计算[J].哈尔滨建筑大学学报，1999，32（3）：126-128.

[7]张通.简支钢板组合梁桥合理截面构造研究[D].西安：长安大学，2014. [8]黄平明.斜梁桥设计理论及模型试验研究[D].南京：东南大学，1995. [9]姜爱国.异形斜交T 形梁桥设计研究[D].武汉：华中科技大学，2006.