韩 石，王永亮，王文帅，Jian YANG

（1．青海省高等级公路建设管理局，青海 西宁 810008；2．长安大学 公路学院 ，陕西 西安 7100643；3．STV．Inc，纽约 10003）

0 引 言

从20世纪80年代提出组合梁斜拉桥的思想之后，它一直被认为是综合混凝土斜拉桥和钢斜拉桥两者优势的一种斜拉桥结构方案［1－4］。混凝土桥面板与钢梁之间采用抗剪连接件连接，通过现浇接缝将钢和混凝土有效地结合成整体主梁共同受力，充分发挥了混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能，因此在中国得到广泛应用［5－7］。组合梁斜拉桥相比混凝土斜拉桥与钢梁斜拉桥具有较大的经济性，弥补了混凝土斜拉桥和钢斜拉桥在跨度为300～600m时经济指标不理想的缺陷，是一种极具竞争力的大跨桥梁结构形式［8］。

组合梁斜拉桥主梁的施工普遍采用钢梁与混凝土分步进行的方法：一般先将钢梁架设就位，再施工桥面板［9－10］。桥面板可以采用现场立模浇筑和提前预制现场安装2种方式进行施工。为了减少混凝土桥面板的收缩，防止桥面板开裂，现有的组合梁斜拉桥桥面板施工多采用预制安装的思路［11］。通常的做法是：先连接安装钢主梁，以钢梁作为桥面板施工的支撑平台，在钢主梁安装预制混凝土桥面板，并浇筑湿接缝，形成组合结构主梁［12］，这种预制安装的桥面板施工方法可以实现桥梁的快速施工，缩短施工周期［13］。

对于大跨的组合梁斜拉桥，实现桥面板的快速施工，需要综合考虑机械设备、施工部署、工序优化等多个方面［14－15］。本文针对上述问题，介绍青海省主跨560m的海黄大桥主梁桥面板预制和安装关键技术，为今后类似桥梁的设计和施工提供参考和借鉴。

1 工程概况

海黄大桥主桥为（104＋116＋560＋116＋104）m的双塔双索面钢－混凝土组合梁斜拉桥，结构为半漂浮体系，边中跨比约为0．393，是目前黄河流域已建成的跨度最大的斜拉桥，桥梁的总体布置如图1所示。为了提高主桥总体刚度，减少索塔弯矩及中跨跨中挠度，在边跨设有一个辅助墩，距主塔116 m，2个主塔的高度分别为186．2m和193．6m。斜拉索呈空间平行双索面扇形布置，全桥共176根斜拉索，梁上索距为12m或8m。主梁采用双边“上”字形边主梁结合桥面板的整体断面，如图2所示，通过摩擦型高强螺栓与横梁、小纵梁连接形成钢梁段，桥面全宽为28m，中心线处梁高3．76m；预制桥面板采用C60混凝土，纵横向湿接缝采用C60微膨胀混凝土。

图1 桥梁总体布置

图2 主梁标准断面

海黄大桥所在地属于高原凉温干旱大陆性气候，为青藏高原特殊型气候区，气温呈现垂直分布，差异明显；区内地形复杂，高差大，气温随海拔升高而递减，降水量随着海拔的升高而增加，且降水量主要集中在夏季，冬季基本无雨，降雨季节性强。针对这种特殊气候，可采取一定的防护手段及优化施工工序等措施。

海黄大桥上部结构的施工工序为：首先使用桥面吊机同步对称交错安装边主梁，全桥边主梁划分为 A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N共13种类型梁段，长度分为4．86、8、12m三种，共95个梁段，最大吊装质量43．4t（A梁段）；然后继续使用桥面吊机由远及近依次安装横梁，由近及远逐块安装稳定板及小纵梁；完成钢主梁架设后，安装斜拉索并进行第一次张拉，张拉完成后安装预制桥面板并现浇湿接缝，使预制桥面板形成整体共同发挥作用，最后进行斜拉索的第二次张拉，完成此梁段的安装工作。采用预制桥面板来克服现场特殊气候对混凝土现浇的影响，下文对桥面板的预制及安装进行详述。

2 桥面板的预制

根据小纵梁及横梁的布置，以主梁为中心线对称布置4块预制板，主梁中心线侧预制板定义为内侧预制板，边主梁侧预制板定义为外侧预制板，在预制板编号前分别注明N（内侧）或 W（外侧）以示区别，桥面板在顺桥向的布置如图3所示。内侧预制板和外侧预制板标准块平面尺寸分别为600cm×350cm和568cm×350cm。标准段内侧预制板厚度为28cm，外侧预制板厚度在边主梁附近由28cm渐变至50cm，桥面板详细尺寸见图4。

图3 桥面板顺桥向总体布置

图4 预制桥面板一般构造

2．1 桥面板预制流程

首先钢筋在工厂进行调直和除锈，完成对钢筋的加工后将其运到现场进行绑扎安装；预应力筋张拉采用后张法，为此需要在绑扎时留有钢束孔道，钢束孔道采用塑料管成孔，且在波纹管处的连接管采用大一个直径级别的同类管道，底模和侧模的安装可以与管道安装同步进行；完成后进行混凝土的浇筑，桥面板采用C60混凝土，C60混凝土配合比如表1所示，当混凝土抗压强度达到2．5MPa时方可拆除侧模板，并采用土工布或养生毡覆盖配合喷淋洒水（温水）的方法对混凝土进行养生；当桥面板强度达到90%时，采用龙门吊机、平板车以及履带吊配合，将桥面板存放于存梁场。预制桥面板施工工艺如图5所示，桥面板现场预制典型阶段如图6所示。

表1 桥面板C60混凝土配合比

2．2 质量控制措施

图5 预制桥面板施工工艺

图6 预制桥面板制作典型阶段

为保证钢筋能够更好地配合混凝土发挥作用，钢筋接头不设置在桥面板最大应力处，且钢筋接头采用双面搭接焊，并保证其具有足够的搭接长度［16］；为了保证在混凝土浇筑期间不产生位移，钢束管道采用定位钢筋固定安装，使其能牢固固定在模板内的设计位置；为保证混凝土的质量，混凝土配制所需的砂、碎石、水泥、外加剂等材料必须是同一生产厂家、同一料源，严禁混用；为防止浇筑过程中产生离析、泌水等问题，混凝土振捣应遵循“分段负责、二次振捣、深入透层、表面泛浆”的原则；在进行沥青铺装以前，先对桥面板进行界面处理，以提高桥面板和桥面铺装之间的黏结效果和整体性［17］；为了减小混凝土收缩、徐变对结构的影响，预制桥面板要保证6个月以上的存梁时间；为防止地基下沉，存梁场地应平整夯实，并用C25混凝土对地面进行硬化，同时在存梁支点以枕木支垫。

图7 施工设备总体布置

3 桥面板的安装

桥面板完成预制并满足桥面存梁时间的要求后，将预制桥面板运输到索塔处栈桥附近，通过索塔边跨侧的提升站，将桥面板提升起吊后，水平旋转90°，平移至桥面，放置于平板车上，平板车将其运送至待架设点，通过桥面吊机完成构件的吊装、定位等工作。施工设备总体布置如图7所示。

3．1主要施工设备

（1）提升站。提升站安装在索塔边跨侧附近，用于提升钢梁及桥面板，起吊能力为50t，提升站结构布置如图8所示。当钢梁杆件长度超过7m时，通过提升站起吊后，水平旋转90°，平移至桥面上，再利用缆风旋转90°，放置于平板车上。提升站柱脚与钢梁焊接成一体，在提升站范围内桥面板湿接缝先不施工，待钢梁架设完成后，拆除提升站，割除柱脚与钢梁间焊缝，磨平并补焊剪力钉后，再施工该部分桥面板湿接缝。

（2）运梁平板车。提升站提升桥面板后，通过桥面上设置的平板车将桥面板由提升区转运至桥面吊机下方完成安装作业。运梁平板车采用P23铁轨作为滑道，最大运梁质量为50t。

（3）桥面吊机。桥面吊机为动臂塔式吊机，布置如图9所示，吊机采用液压顶推方式移动。全回转桥面吊机锚固采用焊接吊耳，吊耳下方的横梁设置竖向加筋进行加固，吊耳与横梁焊接，横桥向吊耳间距为16m，顺桥向索塔区每道钢横梁均需布置，其余区域每12m布置一道。主梁安装过程需要4台桥面吊机协同工作，桥面吊机的最大起重质量为50 t，满足使用要求。

图8 提升站布置

图9 桥面吊机布置

主要施工设备现场照片如图10所示。

3．2 桥面板吊装

桥面板吊装施工工序为：桥面吊机首先完成钢梁构件吊装，为防止现浇湿接缝时混凝土漏浆，在钢梁纵、横梁桥面板支承面上粘贴5mm厚橡胶垫片，橡胶垫片不但可以保证钢梁和混凝土紧密接触，而且可以防止运营阶段钢混交界面钢筋及栓钉的锈蚀，提高主梁耐久性；准备工作完成后，利用提升站及运梁车将桥面板运至吊装位置处，将桥面吊机大钩与桥面板临时吊点连接，准备起吊桥面板；回转桥面吊机，起升桥面吊机扒杆，并将桥面吊机回转至桥面板安装位置，缓慢下放桥面板，并进行精确调位，保证相邻桥面板的基准线在一条直线上；以同样方法安装其余桥面板。

海黄大桥主梁在钢梁上搁置预制桥面板，预制桥面板之间浇筑混凝土，通过剪力连接件形成整体共同受力［18－19］。在桥面板预制过程中，如未考虑到湿接缝处钢筋与钢筋的连接、钢筋与栓钉的相对位置，就会导致在湿接缝处钢筋与钢筋、钢筋与栓钉存在碰撞现象（图11（a）），为此须对钢筋或栓钉进行一定的弯曲或切断处理，这样会影响湿接缝的连接，进一步降低钢主梁与混凝土桥面板的整体工作性能。海黄大桥通过对预制板进行编号，并在预制前充分考虑到相邻桥面板之间的钢筋与栓钉相互碰撞的问题，实现桥面板高效有序的安装过程和高精度的桥面板定位工作，从而使得桥面板之间钢筋连接平顺，无钢筋与栓钉之间的碰撞现象（图11（b）、（c）），避免了对桥面板钢筋的切断及弯曲，保证了海黄大桥施工快速、高效。

3．3 湿接缝施工

桥面板吊装完成后，现场浇筑桥面板间湿接缝，待钢梁与桥面板形成整体后，张拉桥面板预应力，根据设计要求，每架设完成2个钢梁节段后，浇筑一次湿接缝，以缩短施工工期。当活载作用到桥面上时，湿接缝处上缘混凝土可能承受拉力而产生裂缝，为此湿接缝混凝土采用C60微膨胀混凝土，配合比如

图10 主要施工设备

图11 桥面板连接处布置

表2所示，可以给湿接缝施加一个压应力储备，防止其开裂。

表2 湿接缝C60微膨胀混凝土配合比

湿接缝施工采用现浇混凝土，因湿接缝浇筑同钢梁安装穿插进行，导致部分湿接缝的浇筑需要在冬季进行。混凝土在低温下水化凝结作用减缓，其强度及耐久性受到很大的影响；而且桥所在地区属于高原凉温干旱大陆性气候，雨水多且集中于夏季，这些都对现浇混凝土产生不利影响。为此，需要通过采取一定措施保证混凝土浇筑的质量。

在冬季施工的不利条件下，拌制混凝土应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热；搅拌前应用热水或蒸汽冲洗搅拌机，搅拌时间应较常温延长50%；应尽量缩短混凝土的运输距离，运输及浇筑混凝土的部位应有保温措施；浇筑完成后采用塑料薄膜、土工布、电热毯、棉被、彩条布的复合覆盖层对湿接缝混凝土进行养护，如图12所示。

图12 湿接缝养生

海黄大桥桥位处降雨季节性强，主要集中于夏季，冬季基本无雨，故现浇混凝土前应及时收集天气预报资料，使混凝土施工尽可能避开大风大雨天气，并准备必要的塑料薄膜遮蔽在已浇筑混凝土表面以防突降雨水。若混凝土浇筑遇到雨天，雨量较小时，及时测定砂、石含水量，调整施工配合比用水量；中雨时，加大砂、石含水量测量次数并及时调整水泥用量，设防雨棚；当雨量很大时，为避免恶劣天气对混凝土施工质量产生的不利影响，应暂停施工。

4 结 语

（1）海黄大桥主桥采用预制桥面板，可以减少现场施工条件对混凝土浇筑的不利影响，并且通过保证桥面板6个月的存梁时间，有效地减少了混凝土收缩、徐变对结构的影响。

（2）桥面板预制主要在工厂进行，在现场只需要进行少量的拼接、连接等工作，通过对预制桥面板进行编号及提高定位精度，保证了桥面板安装能高效有序地进行，施工过程中并无返工现象，缩短了施工工期。

（3）主梁安装过程中，完成单节梁段吊装、安装桥面板及湿接缝施工共需6d左右，施工速度快，充分体现装配化施工的特点，实现了桥梁的快速施工。

海黄大桥采用钢－混组合梁，杆件自重轻，工业化程度高，很好地解决了高原地区运输困难的问题，工厂完成大部分预制工作，现场进行少量拼连工作，实现桥梁快速施工，可为同类桥梁的设计和施工提供指导和借鉴。