2024年2月24日发(作者：)

波形钢腹板梁的加工及安装技术浅析

【摘要】波形钢腹板梁是一种较为新型的桥梁结构形式，近些年来在国内得到了越来越多的应用。国内波形钢腹板梁以悬臂浇筑施工为主，简支预制梁较少应用。现以沿江通道高速公路改建工程为例，对波形杠腹板梁的预制加工和安装进行研究，为后续采用该桥梁结构的工程提供借鉴和参考。

【关键词】 桥梁工程；波形钢腹板；预制加工；安装

1、引言

波形钢腹板梁是一种用波形钢腹板代替混凝土腹板，进而减轻箱梁自重、减小预应力筋用量的一种结构，一开始出现在法国。20世纪90年代，我国开始波形钢腹板梁的研究工作，并于2005年以后开始在国内实际应用，由于自重轻，经济效益高、耐久性好等优点在国内得到了越来越多的应用。

波形钢腹板梁在国内较多的采用悬臂浇筑法施工，简支预制梁较少采用，本文结合在建项目的两跨简支预制梁，对波形钢腹板梁这种桥梁结构形式的预制加工和安装进行研究。

2、工程概况

2.1 工程简介

沿江通道西延伸（江杨北路—富长路）改建工程主线高速公路位于宝山区中部，呈东西走向，西起规划富长路，接现状G1503，东至江杨北路，接G1503越江隧道浦西接线段工程，全长约3.863km。

主线1标（以下简称本工程）里程桩号K11+097~K12+760（PZXB-031~PZXB-085），共55跨，全长约1.66km。始于蕰川路西侧，由西向东依次跨越蕰川路、杨盛河后，沿富锦路跨越德都路、春雷路，止于江杨北路西侧。其中PZXB031~032和PZXB056~057两跨桥梁上部结构采用波形钢腹板箱梁结构形式。

图1波形钢腹板梁位置示意图

2.2 波形钢腹板梁结构形式

1）桥面结构为跨径 43m和46m的简支波形钢腹板组合梁桥，桥面设置 2.0%横坡。

2）桥梁宽度分为32m和36m两种，梁高2.4m，由七~八片波形钢腹板箱梁组成，梁距 4.45m。梁间通过0.35～0.45m宽C60无收缩混凝土梯形湿接缝横向连接。单片预制箱梁混凝土底板宽度为2.42m~1.98m，底板厚度20cm~25cm。腹板为竖直布置，采用波形钢腹板。中梁顶板宽度4.1m，厚度20~25cm，挑臂长

0.95m。边梁顶板宽度4.325m，厚度20~25cm，内侧挑臂长0.95m，外侧挑臂长1.175m。

3）腹板为竖直布置，采用波形钢腹板板厚（板厚10mm、12mm、14mm），钢腹板波长1.6m，波高0.22m，水平面板宽0.43m；钢顶底板采用16mm厚钢板，焊钉采用19×150mm、19×100mm两种。

4）波形钢腹板组合梁设置 3道横隔板，跨中的一道为跨中横隔板，其余两道为转向横隔板。跨中横隔板厚30cm。转向横隔板箱室内部厚50cm，箱室外部厚30cm。

5）波形钢腹板组合梁在端横梁附近0.4m范围的波形钢腹板内侧设置内衬混凝土。

图2 波形钢腹板梁结构横断面示意图

2.3 工程重难点分析

序号

重难点分析

针对性措施

波形钢腹板板厚为1

10~14mm，传统波形钢腹板机器无法压型；

针对本工程波形钢腹板压型，采用1台6000t无牵制模压机进行专业压型；

波形钢腹板与顶底板2

变形较大，尺寸精度不好控制；

焊缝为全熔透焊缝，焊接针对各种焊接接头形式，制定对应的焊接工艺，加强焊接过程中的监督检查。对焊接变形较大的零部件，进行校正。尺寸精度满足设计要求后，方可进入下道工序；

波形钢腹板跨度过3

长，板厚较薄，运输及拼装过程中容易发生变形；

针对波形钢腹板运输及运输，将单片钢腹板分为三段（每段长度15m左右）在加工厂内加工，加工完成后运输至箱梁预制厂内进行拼装；

3、波形钢腹板梁的加工及安装

3.1 波形钢腹板加工

3.1.1 钢腹板分段

波形腹板梁采用10mm~16mm的Q345qD钢材，厚度较薄，综合考虑结构运输过程中整体变形及后道拼装工序施工工期，波形钢腹板在沿长度方向分为3段进行加工，每段长度约15m。

3.1.2 钢腹板压型

采用1600型6000吨大型无牵制连续模压机组进行波形钢板冷弯加工。

图36000吨大型无牵制连续模压机组图4模压机组冷压模块

3.1.3 组装、焊接成型

根据波形钢腹板桥梁结构特点和梁节段制作需要，波形钢腹板梁单元件划分为上、下翼缘板单元件，腹板组合单元件等，其中腹板节段单元件由腹板及上、下翼缘板部件组合成节段单元件。

各个单元组件在组立拼装胎架上组装完成后，采用埋弧焊、CO2气体保护焊以及低氢型焊条手工焊方法焊接成型。

图5 波形钢腹板组立专用拼装胎架

3.1.4 车间预拼装

钢腹板组件焊接成形后需采用专用的工装设备进行整形，以满足整体的拼装要求，组件矫正宜采用冷矫，冷矫正时环境温度不宜低于-12℃，矫正后的钢料表面不应有明显的凹痕和其它损伤。

单片（3段）钢腹板组件检验合格后，按相邻号段进行车间预拼装，拼装方法采用卧拼法。确保单片钢腹板总体尺寸符合设计和规范要求。

预拼装应重点检查腹板连接处上翼板和腹板是否对接平齐与扭曲、腹板之间的连接是否对接平齐。全部预拼装后还应检查单片波形钢腹板是否扭曲、检查各个节段钢腹板的线形和几何尺寸。对预拼装的各个组件进行编号、登记，为预制场的现场安装、焊接提供方便。

3.2 波形钢腹板梁的加工制作

3.2.1 钢筋的弯配和绑扎

波形钢腹板梁的钢筋规格为Φ12mm~Φ32mm，钢筋加工车间内储存的直条钢筋安放于专门设计的钢筋堆放架中，有利于不同规格直径、不同规格长度钢筋的分开放置，调整后的钢筋堆放架减少了分隔间距有效解决了底层钢筋的长期堆放不使用的情况，减少了棒材钢筋的浪费。

图6原设计钢筋堆放架 图7 调整后钢筋堆放架

钢筋的主筋连接采用镦粗直螺纹机械连接接头，为保证连接性能可靠的同时增加钢筋的使用效率减少废料钢筋的总量，整个直螺纹加工成套设备由锯床、400t油压机、滚丝机以及钢筋摆放平台组成。

图8 锯床（GB4240） 图9 直螺纹滚丝机

波形腹板梁钢筋弯配，钢筋加工方面直条钢筋采用MEP钢筋数控弯曲剪切中心（Syntax Line 28）进行剪切及弯曲，而盘圆钢筋采用MEP盘钢全自动钢筋成型弯箍机（Mini Syntax 16 HS）进行调直、剪切及弯曲，以保证钢筋加工尺寸精度控制在±2mm以内。

图10 MEP钢筋弯曲机28型 图11 MEP钢筋弯曲机16型

根据钢腹板梁的结构特性，钢筋绑扎需分为五步骤进行，先进行底板钢筋绑扎，其次进行端横梁、中横梁位置钢筋绑扎，然后进行体内深埋锚、锚垫板、螺旋筋安装、预应力管道设置，再进行体外深埋锚、锚垫板、螺旋筋、导管、索体、减震器、转向器安装，最后进行顶板位置钢筋绑扎。

3.2.2 箱梁的模板配置和混凝土浇筑

波形钢腹板梁为空箱式结构，端头脱模空间狭小，预应力体系布置复杂，因此外露面模板采用钢模体系，内模采用木模体系。

1）第一次浇筑时模板配置

底板浇筑无需其他模板，设置浇筑高度后可直接在波形钢腹板梁内进行浇筑。底板与顶板模板安装定位完成后，安装已分段的波形钢腹板，垂直度与拼缝调节

到位后进行焊接，组成整体一整块波形钢腹板，波形钢腹板焊接完成后直接作为侧模面板。

安装顺序，先配置底模；接着安装翼板侧模模板，然后吊人钢腹板临时固定并焊接成整体，安放底层钢筋笼，安放锚垫板等预埋件，之后进行浇筑底板。

图12 第一次浇筑混凝土时模板配置

2）第二次浇筑时模板配置

为防止端板及腹板浇筑时混凝土流淌，需待底板浇筑初凝后进行，在第一次浇筑的基础上，清理凿毛，绑扎端头及中横梁的钢筋设置，外测配置钢模板体系，内侧直接采用木模结构。内模采用16#槽钢双拼间距50cm加4*8cm间距15cm的木方作为背肋体系，设置三段式对拉杆固定木模。

图13 第二次浇筑混凝土时模板配置

3）第三次浇筑时模板配置

钢腹板梁的顶板，其模板与顶板混凝土每平方重660kg，内模采用40mm×80mm的木方，横向间距为400mm，纵向间距为600mm，竖向支撑为600mm，

内模面板采用18mm木模板组合，因钢腹板梁体系特殊，内模需待全部预应力体系张拉完成后由专人从人孔进入，切碎木模板体系后，由人孔清出。

翼板侧模采用木模，便于涂刷缓凝剂水枪凿毛，支撑体系采用角钢支撑，45mm角钢间距1.5m设置。

顶板钢筋绑扎采用高精度的梳齿板胎架，胎架间距根据图纸要求布置，组合成长条形胎架后，根据腹板梁的长度在胎架上进行绑扎，形成整体钢筋笼，之后采用钢筋吊具整体移运至模板上。

翼板侧模木模采用高精度自动雕刻机进行割孔，根据钢筋的间距及尺寸大小设置腰型孔，便于安拆。

图14 梳齿板胎架 图15 木板雕刻机

图16 第三次浇筑混凝土时模板配置

每次浇筑的接触面都采用缓凝剂凿毛工艺，在每层浇筑层的顶面涂刷缓凝剂，混凝土终凝之后采用高压水枪冲洗缓凝土涂刷的混凝土面，以石子外露无浮浆为标注，且满足接触面5mm的粗糙度。

4）吊点埋设

吊点选用钢绞线吊点，埋设至波形腹板梁的两端内，埋设深度大于1.2m，外露200mm，采用四点吊装，每点设置5股钢绞线。

5）混凝土浇筑

预制波形腹板梁混凝土等级C55，高性能混凝土分为底板、腹板和底板三次性浇筑完成。C55高性能混凝土的供应由项目部自建拌站提供。

混凝土浇筑拟采用橡胶导管浇筑方式，有效控制跌落高度在1~1.5m范围内，不允许超过2m的跌落高度。

腹板梁自最后一方混凝土浇筑结束后，一般24小时即可安排拆除模板。模板拆除后，应及时对箱梁混凝土进行喷淋养护工作。构件养护采用水管直接喷淋养护，根据天气情况，确保每2小时不少一次喷淋养护。高温天气（38℃以上），必须采取土工布润湿覆盖措施，确保每1小时不少一次喷淋养护。

3.2.3 预应力张拉

波形钢腹板梁按照设计要求，共设置N1、N2、N3三对预应力钢束，其中N3为体内索，钢绞线采用1×7—15.20—1860；N1、N2为体外索，索体采用欧维姆OVM-S4型，减震器选用A型减震装置，转向器选用圆型散束式，锚具设置全密封防护罩，对可更换的体外束，保留满足张拉要求的预应力筋长度，在防护罩内灌注专用防腐油脂等防腐材料。

图17 预应力张拉主要材料

根据设计要求，波形腹板梁混凝土强度必须达到100%才能张拉第一批钢绞线，并且此时混凝土的龄期不得小于10天。腹板梁的钢束均采用两端张拉，张拉时采用张拉力和延伸量双控，同时两侧各级荷载下的伸长读数，以便测定各钢束的引伸量。

3.3 波形钢腹板梁的安装

3.3.1 履带吊行走及起吊区域地基处理

履带吊吊装位置及行走路线部分区域为既有市政道路，无需额外进行处理；剩余其它区域为搬迁后绿化带及素土地基，先将地基开挖至路面标高以下0.6m，再依次回填600mm建筑道渣及200mm厚碎石层，最后在路基上方350t履带吊行走及起吊区域铺设1.0m×6.0m路基箱。

3.3.2 PZXB-031~032跨吊装

本跨波形钢腹板梁使用2台350t履带吊跨内双机抬吊，由北向南依次吊装。350t履带吊配重125+50t，主臂长度L=24m，作业半径R=10m，起重量Q=179t，单根波形钢腹板梁自重G=225.12t

0.75Q=134. 25t＞1/2G=225.12/2=112.56t，满足吊装要求。

图18 PZXB-031~032跨吊装工况图

3.3.3 PZXB-056~057跨吊装

本跨波形钢腹板梁使用2台350t履带吊跨内双机抬吊，由北向南依次吊装。350t履带吊配重125+50t，主臂长度L=42m，作业半径R=10m，起重量Q=176.6，单根波形钢腹板梁自重G=237.17t。

0.75Q=134.25t＞1/2G=237.17/2=118.6t，满足吊装要求。

图19 PZXB-056~057跨吊装工况图

3.4 横隔板施工

波形钢腹板梁安装就位后，绑扎横隔板钢筋及竖立模板，浇筑C60无收缩混凝土，使得波形钢腹板梁形成整体。

4、结语

波形钢腹板梁采用波形钢腹板代替混凝土腹板，预应力采用体内预应力和体外索相结合的方式，解决了大跨度箱梁混凝土腹板开裂的问题。其具有结构轻盈、外形美观、受力合理、抗震性能好、工程造价经济、绿色环保等优点，适合在大跨度箱梁桥中应用。

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