1、鋼-混組合梁橋施工質(zhì)量及施工工藝的研究一立項(xiàng)背景和依據(jù)1、研究背景 鋼-混凝土組合箱梁橋是目前城市橋梁中的一種新型橋梁，該結(jié)構(gòu)形式最早 出現(xiàn)于 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初,經(jīng)過(guò)幾代工程師們近百年深人、細(xì)致、全面地研究 和應(yīng)用,自 20 世紀(jì) 70 年代開始快速發(fā)展。這類橋梁充分發(fā)揮了鋼材與混凝土的 材料性能，在我國(guó)運(yùn)用越來(lái)越多，具有廣闊的應(yīng)用前景。與此同時(shí)，這類橋梁由于本身特點(diǎn)， 在施工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題。 嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性和運(yùn)營(yíng)安全。本文以以廣吉高速寧都北互通寧都北跨線橋鋼混疊合梁為依托， 以可能出現(xiàn) 的施工質(zhì)量問(wèn)題為研究對(duì)象。研究鋼 -混組合梁施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。2、研究

2、目的與意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，江西省高速公路網(wǎng)的不斷建設(shè)， 必將帶動(dòng)本省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 同時(shí)還可通過(guò)公路建設(shè)造就出一條條沿線經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶， 拉動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 以達(dá) 到整個(gè)本省經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的目的。高速公路建設(shè)過(guò)程中必將遇到眾多橋梁。 將混凝土橋面板與鋼箱梁組合成整 體共同受力的結(jié)構(gòu)形式， 充分發(fā)揮了鋼材抗拉、 混凝土抗壓的材料優(yōu)點(diǎn)。 它具有 受力性能好，抗震性能優(yōu)良，自重輕，施工快速方便、省腳手架和模板，保護(hù)環(huán) 境，不影響下部交通等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，相比以單一材料的混凝土結(jié)構(gòu)和純鋼結(jié)構(gòu)， 組合結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與經(jīng)濟(jì)性之間尋求一個(gè)更好的平衡點(diǎn)。這類橋梁結(jié)構(gòu)輕巧、 跨越能力大、 施工速度快且不影響交通為

3、主要特點(diǎn)的鋼 混組合連續(xù)梁能最大程度滿足建設(shè)要求。比如，在城市立交橋建設(shè)中，鋼-混組合梁也以其跨越能力大， 建筑高度小， 抗震性能好以及施工速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了 廣泛的應(yīng)用，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。但是由于鋼材與混凝土本身的材料特點(diǎn)及組合橋梁的結(jié)構(gòu)特征， 在施工過(guò)程 中會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題。橋面板的后澆剪力槽孔、縱橫向板縫、鋼梁焊縫、剪力 連接件等部位都易出現(xiàn)問(wèn)題。 鑒于上述原因?qū)е陆M合梁橋的質(zhì)量和安全得不到保 證，而且影響交通及行人的身體安全。嚴(yán)重影響了橋梁的工作性能和使用壽命。因此，為保證該類橋梁的安全運(yùn)營(yíng)， 延長(zhǎng)其使用壽命。 很有必要對(duì)現(xiàn)有該類型橋 梁進(jìn)行施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)，改善施工工藝。使其更

4、好的為國(guó)家與社會(huì)服務(wù)。橋梁施工控制是橋梁建設(shè)質(zhì)量和安全的保證， 在施工中的每一階段， 結(jié)構(gòu)的 內(nèi)力和變形是可以預(yù)計(jì)的， 同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)手段可以得到各施工階段結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi) 力和變形，從而可以跟蹤掌握施工進(jìn)程和發(fā)展情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，并 加以調(diào)整，避免成橋后調(diào)整困難。應(yīng)該指出的是， 國(guó)內(nèi)外既有鋼混組合梁橋目前的運(yùn)營(yíng)狀況較好， 出現(xiàn)的施工 質(zhì)量問(wèn)題也不算嚴(yán)重， 但是未雨綢繆， 隨著國(guó)內(nèi)高速公路的進(jìn)一步建設(shè)， 該類型 結(jié)構(gòu)形式橋梁也會(huì)得到進(jìn)一步推廣使用， 以及由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的對(duì)橋梁功 能要求的提高， 對(duì)其進(jìn)行施工質(zhì)量的分析及改善施工工藝的研究也是必要的。 盡 早的發(fā)現(xiàn)并且研究這些施工質(zhì)量問(wèn)題

5、并提出相應(yīng)的改善施工工藝的措施， 也能減 少相應(yīng)的損失，讓這類結(jié)構(gòu)的橋梁更好的運(yùn)用于建設(shè)中！3、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)3.1 組合梁橋的發(fā)展現(xiàn)狀通常認(rèn)為，組合結(jié)構(gòu)最早產(chǎn)生于 20 世紀(jì)初期。當(dāng)時(shí)出于抗火的需求，在鋼 梁外側(cè)包裹混凝土而形成了鋼骨混凝土梁（也稱為型鋼混凝土、勁性混凝土） 。 由于施工困難， 因此隨著防火涂料的普及， 這種出于抗火目的而外包混凝土的結(jié) 構(gòu)形式， 已逐漸失去吸引力。 由于剛混凝土組合結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn)， 各國(guó)對(duì)其開 展了大量研究。 此后開始到現(xiàn)今的 100年時(shí)間里，工程師和學(xué)者對(duì)組合結(jié)構(gòu)展開 了全方位的研究，取得了豐碩成果。隨著組合梁的應(yīng)用和發(fā)展，組合梁橋也出現(xiàn)多種形式。

6、常用形式主要包括： 組合板梁橋、組合箱梁橋、組合絎梁橋、組合剛構(gòu)橋、組合斜拉橋、組合結(jié)構(gòu)懸 吊橋面系、波形鋼腹板組合梁橋、預(yù)應(yīng)力組合梁橋等。組合結(jié)構(gòu)橋自 20世紀(jì) 50 年代之后得到了迅速的發(fā)展，從2025m跨徑的中小跨徑梁橋到跨徑近千米的斜 拉橋，都有組合梁的應(yīng)用！上世紀(jì) 80 年代至今這一階段，組合梁形式開始多樣 化，相繼出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力鋼混凝土組合梁、 預(yù)制裝配式鋼混凝土組合梁、 鋼板夾心 組合梁、疊合板組合梁等多種新的結(jié)構(gòu)形式。 同時(shí)，對(duì)組合梁在使用中所產(chǎn)生的 問(wèn)題以及新材料、新工藝的應(yīng)用開展了更加細(xì)致的研究，并由線彈性向非線性， 由平面結(jié)構(gòu)向空間結(jié)構(gòu)的方向進(jìn)行了發(fā)展。在歐美和日本等國(guó)，為

7、降低施工費(fèi)用，在城市道路和高速公路中大量采用鋼 -混組合梁橋，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)性不斷的改進(jìn)！法國(guó)于1990年建成的橋，將鋼主梁間 距加大，數(shù)量減為2根。20世紀(jì)50年代，瑞典建造了跨徑182m的組合梁斜拉 橋，德國(guó)建造了跨徑58.8m的組合梁斜拉橋。日本采用了德國(guó)著名橋梁專家的組 合斜拉橋設(shè)計(jì)方案，采用工字型截面組合梁建設(shè)了騰瀨大橋（128m、英國(guó)采用同樣的設(shè)計(jì)方法建設(shè)了跨徑為152m的新港橋！ 2004年，韓國(guó)首爾建造1560m引 橋時(shí)，采用鋼-全髙預(yù)制混凝土橋面板組合結(jié)構(gòu)橋梁。板梁組合構(gòu)造采用簇釘群 剪力連接件，栓釘直徑25,并采巧抗壓強(qiáng)度50的無(wú)收縮水泥砂漿填充剪力槽孔。我國(guó)橋梁過(guò)去多采用鋼筋

8、混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土以及圬工拱橋等結(jié)構(gòu)形式。但是早在20世紀(jì)五六十年代，我國(guó)建設(shè)的武漢長(zhǎng)江大橋、衡陽(yáng)湘江大橋、川黔 線烏江橋、東蘭紅水河橋的橋面結(jié)構(gòu)已開始采用組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式。但當(dāng)時(shí)在設(shè)計(jì)中并未充分考慮組合作用，而僅僅將其作為強(qiáng)度儲(chǔ)備。近20年來(lái)，鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁在我國(guó)得到迅速發(fā)展。1991年，上海市建成了我國(guó)第一座鋼-混凝土 組合斜拉橋。1993建成的上海楊浦大橋（跨徑為602m），2001建成的福建青州閩 江大橋（跨徑605m），其加勁梁均采用了鋼混組合結(jié)構(gòu)，在同類型橋梁中位居世 界前列。北京市在1993年在國(guó)貿(mào)橋首次采用鋼-混凝土疊合板組合梁，大大加快 了施工速度。2000年，深圳建成

9、的北站大橋是我國(guó)首座采用組合梁懸吊橋面系 的鋼管混凝土拱橋。同年，我國(guó)在蕪湖成功建設(shè)一座主跨為312 m的蕪湖長(zhǎng)江大橋，采用了鋼桁混凝土組合結(jié)構(gòu)，這也是我國(guó)首座公鐵兩用斜拉橋。2004年，云南省采用縱橫組合橋面系結(jié)構(gòu)的加勁梁建成的祥臨滄瀾江大橋是我國(guó)首座鋼-混凝土組合梁懸索橋（主跨380m） 2005年開工建設(shè)中的河南甄城黃河大橋是目 前世界上最長(zhǎng)的波形鋼腹板組合箱梁橋（跨徑58X 50m）。同年，河南省建成了我 國(guó)首座波形鋼腹板組合箱梁公路橋潑河大橋建成通車（跨徑4X 30m）,采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)體外預(yù)應(yīng)力波形鋼腹板組合箱梁結(jié)構(gòu)。2006年建成通車的常州新運(yùn)河平陵大橋?yàn)閲?guó)內(nèi)首例大跨度（主跨11

10、0m）鋼混凝土組合連續(xù)梁橋。2009年開始建 設(shè)的港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔橋采用 85m連續(xù)組合鋼箱梁，是一座全預(yù)制鋼混 組合結(jié)構(gòu)梁橋，組合梁下部是開口的槽型箱梁，上部是全高預(yù)制的混凝土橋面板！ 除此之外，近些年來(lái)，我國(guó)大量科研及施工人員，對(duì)鋼管混凝土拱橋進(jìn)行了豐富的研究并取得了多項(xiàng)突破。3.2 施工質(zhì)量問(wèn)題及施工工藝的研究現(xiàn)狀2008 年，姚瑤、陳民生結(jié)合南京長(zhǎng)江第二橋項(xiàng)目中八卦洲躍進(jìn)河特大橋工 程的實(shí)例 , 就預(yù)應(yīng)力空心板組合箱梁預(yù)制過(guò)程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題的原因和 解決問(wèn)題的方法作簡(jiǎn)要的介紹。 并提出了施工要點(diǎn)和有關(guān)這些問(wèn)題的質(zhì)量控制方 法。2009 年，王略、周慶文針對(duì)先簡(jiǎn)支后連續(xù)的組

11、合箱梁設(shè)計(jì)、施工中經(jīng)常出 現(xiàn)的質(zhì)量通病， 提出了防治措施及建議。 同時(shí)發(fā)表了 后張法預(yù)應(yīng)力砼組合箱梁 在施工中常見質(zhì)量問(wèn)題及防治措施2010 年，崔海軍對(duì)鋼橋疲勞驗(yàn)算采用的荷載及加載方式和疲勞分析方法作 了一些探討。從材料本身的缺陷、施工技術(shù)、施工方法、施工質(zhì)量問(wèn)題等方面進(jìn) 行了研究。2013 年，蘇雪梅結(jié)合工程實(shí)際，從箱梁預(yù)制施工的準(zhǔn)備工作、鋼筋綁扎、 管道布置、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、 孔道壓漿等方面的質(zhì)量控制進(jìn)行了論述和 總結(jié)，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，保證了箱梁預(yù)制的施工質(zhì)量。2014 年，李玉英等以更好的保證高速公路橋梁施工的質(zhì)量，進(jìn)行必要的質(zhì) 量管理為目的， 對(duì)施工中應(yīng)用的技術(shù)措

12、施進(jìn)行研究和分析， 研究了高速公路橋梁 施工中的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題， 并給出了相應(yīng)的解決措施， 更好的保證了高速公路橋梁 施工的使用效果。2014年，李筠、鄔曉光等從焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)、焊縫缺陷檢測(cè)進(jìn)行了深入研究， 分析了焊縫中常見的缺陷及其影響焊接質(zhì)量的主要成因。 對(duì)危害性裂縫進(jìn)行了有 效地識(shí)別，分析總結(jié)了焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載力的影響。2015 年，劉宏剛、張洪玉、彭月燊對(duì)多座大型鐵路鋼橋高強(qiáng)度螺栓施工情 況調(diào)研的基礎(chǔ)上， 結(jié)合現(xiàn)代鋼橋建設(shè)的發(fā)展， 對(duì)現(xiàn)行鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條文進(jìn)行梳 理，其中對(duì)鐵路鋼橋中高強(qiáng)度螺栓的制造工藝、延遲斷裂、質(zhì)量檢查、配套標(biāo)準(zhǔn) 、栓焊混用連接、 施擰方法及工具設(shè)備等問(wèn)題予以探

13、討， 對(duì)擬修訂的相關(guān)內(nèi)容進(jìn) 行了解析，加深了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和正確使用。2015 年，葉黎迪、胡科軍從材料的控制、施工人員的素質(zhì)、橋梁裂縫、機(jī) 械問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題等方面對(duì)工程建設(shè)施工質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。 分析了當(dāng)今 道路橋梁施工中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，并就如何預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題提出了相應(yīng)的措施。2015 年，高金德從現(xiàn)階段高速公路橋梁施工還存在著三大技術(shù)性的難題： 施工易產(chǎn)生裂縫、橋面易漏水和鋼筋易銹蝕出發(fā)， 做了細(xì)致的研究和科學(xué)的論證， 并提出了一系列的預(yù)防和處理措施， 并從橋梁施工的技術(shù)問(wèn)題出發(fā)， 進(jìn)一步分析 闡釋了這些措施。2016 年，方文波等從實(shí)際施工中存在的質(zhì)量問(wèn)題出發(fā)，對(duì)相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn) 行了分

14、析， 并提出采取有效的控制策略去避免這些質(zhì)量問(wèn)題， 從而保證道路橋梁 施工質(zhì)量，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展， 促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 同時(shí)還發(fā)表了道 路橋梁施工中的常見質(zhì)量問(wèn)題及其控制探析4、參考文獻(xiàn)1 聶建國(guó) , 余志斌 . 鋼 - 混凝土組合梁在我國(guó)的研究和應(yīng)用 . 土木工程學(xué)報(bào)J.1999,32（4） ：3-82 聶建國(guó), 孫國(guó)良 . 鋼-混凝土組合梁槽鋼剪力連接件的試驗(yàn)研究 . 鄭州工學(xué)院 學(xué)報(bào) ,1987,6 （2）：10-174 聶建國(guó)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、理論與應(yīng)用 M. 科學(xué)出版社 ,20055 李建軍. 鋼-混凝土栓釘連接件壓型鋼板組合梁動(dòng)載疲勞性能試驗(yàn)研究D.清華大學(xué) ,20

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17、鄔曉光.公路鋼橋焊縫探傷技術(shù)應(yīng)用研究 . 長(zhǎng)安大學(xué) ,2014.17 范立礎(chǔ).橋梁工程（上）M，人民交通出版社，2001.18 蘇雪梅.裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁預(yù)制施工質(zhì)量控制 . 遼寧省路橋建設(shè) 一公司,2013.19 崔海軍. 鋼橋疲勞分析基本理論綜述 . 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,2010.20 葉黎迪,胡科軍. 道路橋梁施工質(zhì)量問(wèn)題分析與預(yù)防 .210521 黃英軍. 鋼-混凝土組合梁橋維修加固質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法研究 .廣東中天市 政工程設(shè)計(jì)有限公司 ,201322 李玉英 . 淺談高速公路橋梁施工中的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題 . 贛州高速公路有限責(zé) 任公司.201423 石雄偉. 鋼板-混凝土組合

18、加固方法試驗(yàn)研究及實(shí)橋應(yīng)用 . 長(zhǎng)安大學(xué)， 201224 何超超.預(yù)應(yīng)力鋼-混組合梁橋的長(zhǎng)期行為分析及修復(fù)加固研究 .浙江大學(xué)， 201625 方文波 . 道路橋梁施工中的常見質(zhì)量問(wèn)題及其控制探析 . 四川省核工業(yè)地 質(zhì)局二八一大隊(duì) .2016二.研究方案1、研究?jī)?nèi)容 結(jié)合江西省實(shí)際情況，根據(jù)已有文獻(xiàn)資料的研究報(bào)道以及本工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研， 確定組合梁橋容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。 本課題圍繞施工質(zhì)量問(wèn)題、 施工監(jiān)測(cè)和標(biāo)準(zhǔn) 化施工指南三個(gè)方面開展研究： 系統(tǒng)的研究組合梁橋出現(xiàn)的各種質(zhì)量問(wèn)題； 提出 相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法以及標(biāo)準(zhǔn)化施工指南。 通過(guò)三個(gè)內(nèi)容成果的有機(jī)集成， 形成組合 梁橋施工質(zhì)量問(wèn)題、施工監(jiān)測(cè)及施工指

19、南的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：1.1 施工質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)及歸類針對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外組合梁橋已經(jīng)出現(xiàn)的各種施工質(zhì)量問(wèn)題， 對(duì)本橋可能出現(xiàn) 的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分類，主要包括：（1）橋梁裂縫。導(dǎo)致橋梁裂縫的原因主要有：第一，混凝土振搗不密實(shí)； 第二，施工過(guò)程有效預(yù)應(yīng)力難以達(dá)到；第三，橋面防水層失效。（2）鋼梁銹蝕。油漆涂裝不規(guī)范，橋面板防水失效時(shí)。鋼梁會(huì)長(zhǎng)期暴露在 空氣、水汽、 工業(yè)煙塵以及其他化學(xué)和污染物的環(huán)境當(dāng)中， 容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或 者是電化學(xué)反應(yīng)。（3）鋼筋銹蝕。施工原因主要與水灰比控制、水泥用量控制、外加劑選擇 和使用量以及混凝土質(zhì)量等施工要素有關(guān)。（4）鋪裝層松落。主要原因有：第一，施工員沒

20、有按照施工工序進(jìn)行作業(yè)； 第二，忽視橋梁鋪裝層的施工質(zhì)量；第三，對(duì)橋梁外觀質(zhì)量過(guò)于關(guān)注。（5）橋面不平整。發(fā)生此問(wèn)題的原因主要包括以下兩個(gè)方面：第一，配置 材料比例失調(diào)。 在對(duì)橋梁進(jìn)行施工時(shí)， 需要對(duì)瀝青等材料進(jìn)行合理配置， 施工材 料一旦發(fā)生比例不調(diào)的情況， 或者會(huì)造成壅包和泛油現(xiàn)象出現(xiàn)， 或者會(huì)造成路邊 松散的情況；第二，選用材料不合格。對(duì)橋梁進(jìn)行施工，需要可靠材料做保證， 材料出現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況， 就容易造成橋面不平整， 比如石料的抗壓能力較差， 集料壓碎值較差，那么將其用于道路橋梁施工建設(shè)，其質(zhì)量自然無(wú)法達(dá)到要求。（6）橋面反拱度過(guò)大 。在橋面系施工中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)反拱度偏大，特別是組 合箱梁邊梁有時(shí)反拱度甚至達(dá)到 45，導(dǎo)致橋面系施工困難。這主要是因?yàn)椋旱?一，邊梁與中梁相比，預(yù)應(yīng)力筋較多，而且邊梁不存在負(fù)彎矩張拉；第二，組合 箱梁正彎矩張拉時(shí)，由于齡期等原因，彈性模量未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85以上，引起張拉后跨中反拱過(guò)大； 第三，儲(chǔ)梁期過(guò)長(zhǎng)， 從正彎矩張拉結(jié)束到負(fù)彎矩張拉 時(shí)間間隔太長(zhǎng)，甚至超過(guò) 60 天。常常引起橋面鋪裝層開裂，此后帶來(lái)橋面水毀 等質(zhì)量問(wèn)題。（7）少筋、漏筋、錯(cuò)筋：主要原因是在箱梁橋面板、張拉孔這些部位未嚴(yán) 格按施工圖紙及規(guī)范要求預(yù)埋環(huán)形鋼筋、縱向受力鋼筋。（8）支座不均勻受力。主要原因有：第一，臨時(shí)支座設(shè)計(jì)時(shí)未考慮臨時(shí)荷 載作用；第二，施工過(guò)程中對(duì)支座頂面