大跨度斜拉橋鋼混結(jié)合段施工工藝一、結(jié)合段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)大跨度斜拉橋鋼混結(jié)合段是連接主塔（或橋墩）混凝土結(jié)構(gòu)與鋼箱梁的關(guān)鍵部位，其核心功能是實(shí)現(xiàn)鋼-混凝土兩種材料的力學(xué)傳遞與變形協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)需重點(diǎn)解決三個(gè)矛盾：鋼構(gòu)件的高彈性模量與混凝土的低彈性模量差異、鋼材與混凝土的溫度變形系數(shù)不同、鋼箱梁的集中荷載向混凝土結(jié)構(gòu)的分散傳遞。1.結(jié)構(gòu)形式選擇常見結(jié)構(gòu)形式包括承壓型結(jié)合段、承剪型結(jié)合段和復(fù)合受力型結(jié)合段，具體選型需根據(jù)橋梁跨度、荷載等級(jí)及施工條件確定：承壓型：通過鋼構(gòu)件（如鋼錨箱、鋼套筒）與混凝土的承壓面?zhèn)鬟f豎向荷載，適用于荷載較小的中小跨度斜拉橋。承剪型：設(shè)置抗剪鍵（如PBL剪力鍵、栓釘群）傳遞水平剪力，是大跨度斜拉橋的主流形式。其中，PBL剪力鍵（開孔鋼板混凝土剪力鍵）通過在鋼腹板上開孔，混凝土穿過孔洞形成“銷栓”效應(yīng)，抗剪能力強(qiáng)且變形協(xié)調(diào)好，已在蘇通大橋、虎門二橋等工程中廣泛應(yīng)用。復(fù)合受力型：同時(shí)設(shè)置承壓面、抗剪鍵和預(yù)應(yīng)力體系，適用于超大跨度（主跨≥1000m）斜拉橋，如滬蘇通長江公鐵大橋結(jié)合段采用“鋼錨箱+PBL剪力鍵+體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力”的復(fù)合結(jié)構(gòu)。2.力學(xué)傳遞路徑設(shè)計(jì)結(jié)合段的力學(xué)傳遞需形成“鋼箱梁→結(jié)合段鋼構(gòu)件→剪力鍵/承壓面→混凝土結(jié)構(gòu)”的連續(xù)路徑：豎向荷載：通過鋼箱梁底板與混凝土的承壓面?zhèn)鬟f，需驗(yàn)算承壓面的局部抗壓強(qiáng)度（按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG3362-2018，局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)β≤1.5）。水平剪力：通過PBL剪力鍵或栓釘群傳遞，設(shè)計(jì)時(shí)需控制單根剪力鍵的抗剪承載力（如PBL剪力鍵抗剪承載力按混凝土榫的剪切破壞計(jì)算）。彎矩：通過預(yù)應(yīng)力束（體內(nèi)束或體外束）平衡，預(yù)應(yīng)力束需貫穿結(jié)合段鋼構(gòu)件與混凝土結(jié)構(gòu)，確保彎矩傳遞的連續(xù)性。3.變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)為減小鋼-混凝土變形差異（如溫度變形、收縮徐變），設(shè)計(jì)需采取以下措施：設(shè)置過渡段：在結(jié)合段兩側(cè)分別設(shè)置1~2m長的鋼-混凝土過渡區(qū)，通過漸變的剛度（如鋼箱梁底板厚度漸變、混凝土配筋漸變）實(shí)現(xiàn)變形平滑過渡?？刂苹炷潦湛s：采用低收縮混凝土，同時(shí)在結(jié)合段混凝土中設(shè)置膨脹劑（膨脹率0.02%~0.03%），補(bǔ)償混凝土收縮。溫度應(yīng)力控制：結(jié)合段鋼構(gòu)件需涂刷隔熱涂層，減小日照溫差引起的溫度應(yīng)力；必要時(shí)設(shè)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變形。二、材料選擇結(jié)合段材料需滿足“強(qiáng)度匹配、變形協(xié)調(diào)、耐久性好”的原則，核心材料包括鋼材、混凝土、剪力鍵材料及預(yù)應(yīng)力材料。1.鋼材結(jié)合段鋼構(gòu)件：采用Q370qE或Q420qE橋梁用鋼，要求具有良好的焊接性能和低溫沖擊韌性（-40℃沖擊功≥47J）。PBL剪力鍵鋼板：采用與鋼箱梁同牌號(hào)鋼材，厚度≥20mm，開孔直徑通常為100~120mm，孔間距為孔徑的3~5倍（如孔徑100mm時(shí)，孔間距300~500mm）。栓釘：采用ML15鋼（低碳鋼），直徑16~22mm，長度為直徑的4~6倍，焊接后需進(jìn)行拉拔試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度≥400MPa）。2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)：采用C50~C60高性能混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度≥50MPa，彈性模量≥3.45×10?MPa（與鋼材彈性模量的比值控制在0.15~0.2，減小變形差異）。工作性能：坍落度≥200mm，擴(kuò)展度≥500mm，初凝時(shí)間≥12h（滿足大體積混凝土澆筑需求），同時(shí)需控制混凝土的收縮率（60d收縮率≤4×10??）。耐久性：抗?jié)B等級(jí)≥P8，抗凍等級(jí)≥F300，氯離子含量≤0.06%（按膠凝材料質(zhì)量計(jì)），適用于海洋環(huán)境或寒冷地區(qū)橋梁。3.預(yù)應(yīng)力材料預(yù)應(yīng)力鋼束：采用Φs15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≥1860MPa，延伸率≥3.5%。錨具：采用OVM型錨具，錨具效率系數(shù)≥0.95，極限拉力下總應(yīng)變≥2.0%。管道：采用金屬波紋管或塑料波紋管，要求密封性好（抗?jié)B壓力≥0.05MPa），剛度滿足預(yù)應(yīng)力束張拉要求。4.其他材料界面粘結(jié)劑：鋼構(gòu)件與混凝土接觸面需涂刷環(huán)氧粘結(jié)劑（粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5MPa），增強(qiáng)界面粘結(jié)力。防腐材料：結(jié)合段鋼構(gòu)件需進(jìn)行防腐處理（如熱浸鍍鋅、環(huán)氧富鋅底漆+中間漆+面漆），防腐年限≥20年。三、施工關(guān)鍵工序結(jié)合段施工需遵循“鋼構(gòu)件加工→現(xiàn)場安裝→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力張拉→體系轉(zhuǎn)換”的流程，各工序需嚴(yán)格控制精度與質(zhì)量。1.鋼構(gòu)件加工結(jié)合段鋼構(gòu)件（如鋼錨箱、PBL剪力鍵鋼板、鋼套筒）的加工精度直接影響施工質(zhì)量，需在工廠內(nèi)采用數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行預(yù)制：下料與切割：采用數(shù)控等離子切割或激光切割，鋼板切割精度控制在±1mm，坡口角度誤差≤±1°。開孔與鉆孔：PBL剪力鍵鋼板的開孔采用數(shù)控鉆床，孔徑誤差≤±0.5mm，孔位偏差≤±1mm；栓釘焊接采用栓釘焊機(jī)，焊接高度誤差≤±2mm。組裝與焊接：采用胎架組裝，組裝精度控制在±2mm；焊接采用CO?氣體保護(hù)焊或埋弧焊，焊接變形需通過反變形法、剛性固定法控制（如焊接前預(yù)彎鋼板，焊接時(shí)采用對(duì)稱焊接順序）。檢驗(yàn)與驗(yàn)收：鋼構(gòu)件加工完成后，需進(jìn)行超聲波探傷（UT）和磁粉探傷（MT），確保焊縫無裂紋、氣孔等缺陷；同時(shí)進(jìn)行三維坐標(biāo)測量，驗(yàn)證外形尺寸與設(shè)計(jì)相符。2.現(xiàn)場安裝結(jié)合段鋼構(gòu)件需與主塔（或橋墩）混凝土結(jié)構(gòu)、鋼箱梁精準(zhǔn)對(duì)接，安裝流程如下：測量放線：采用全站儀建立三維控制網(wǎng)，在混凝土結(jié)構(gòu)頂部放出結(jié)合段的平面位置線、高程控制線，精度控制在±2mm。鋼構(gòu)件吊裝：采用大型吊車（如250t汽車吊）吊裝鋼構(gòu)件，吊裝時(shí)需設(shè)置臨時(shí)支撐（如鋼支架、千斤頂），調(diào)整鋼構(gòu)件的平面位置、高程和垂直度（垂直度偏差≤1/1000）。臨時(shí)固定：鋼構(gòu)件調(diào)整到位后，采用高強(qiáng)螺栓（M24~M30，扭矩系數(shù)0.11~0.15）與混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋鋼板臨時(shí)固定，螺栓預(yù)緊扭矩按設(shè)計(jì)要求控制（如M30螺栓預(yù)緊扭矩≥1500N·m）。對(duì)接與焊接：鋼構(gòu)件與鋼箱梁的對(duì)接采用全熔透焊接，焊接前需預(yù)熱（預(yù)熱溫度100~150℃），焊接過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度（層間溫度≤250℃），焊接完成后進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。3.混凝土澆筑結(jié)合段混凝土澆筑屬于大體積混凝土施工，需重點(diǎn)控制溫度裂縫與收縮裂縫：模板安裝：采用鋼模板或木模板，模板剛度滿足混凝土側(cè)壓力要求（側(cè)壓力按ρgh計(jì)算，ρ為混凝土密度，g為重力加速度，h為澆筑高度），模板接縫處粘貼止水條，防止漏漿。鋼筋綁扎：結(jié)合段混凝土內(nèi)需設(shè)置構(gòu)造鋼筋（如φ16@200鋼筋網(wǎng)），鋼筋與鋼構(gòu)件的凈距≥30mm，確保混凝土澆筑時(shí)的流動(dòng)性?；炷吝\(yùn)輸與澆筑：采用混凝土攪拌車運(yùn)輸（運(yùn)輸時(shí)間≤1h），澆筑時(shí)采用泵送方式，分層澆筑（每層厚度300~500mm），振搗采用插入式振搗器（振搗時(shí)間15~20s/點(diǎn)），確保混凝土密實(shí)。溫度控制：混凝土澆筑溫度控制在5~30℃（夏季需對(duì)骨料灑水降溫，冬季需對(duì)混凝土加熱）；澆筑后采用覆蓋保溫（如土工布+塑料薄膜），控制內(nèi)外溫差≤25℃，同時(shí)設(shè)置溫度傳感器（每50m3混凝土設(shè)置1個(gè)），實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變化。4.預(yù)應(yīng)力張拉預(yù)應(yīng)力張拉需在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的85%后進(jìn)行，張拉流程如下：張拉設(shè)備標(biāo)定：張拉千斤頂與壓力表需配套標(biāo)定（標(biāo)定有效期≤1個(gè)月），標(biāo)定精度≤±1%。預(yù)應(yīng)力束穿束：采用人工穿束或機(jī)械穿束，穿束前需檢查預(yù)應(yīng)力束的外觀（無銹蝕、斷絲），穿束后需梳理預(yù)應(yīng)力束，避免纏繞。張拉順序：按“先縱向后橫向，先長束后短束，對(duì)稱張拉”的原則進(jìn)行，如結(jié)合段預(yù)應(yīng)力束分為體內(nèi)束和體外束，需先張拉體內(nèi)束（平衡豎向荷載），再張拉體外束（平衡水平剪力）。張拉控制：采用“雙控法”控制（張拉力控制為主，伸長值校核為輔），張拉力誤差≤±1%，伸長值偏差≤±6%。張拉過程中需監(jiān)測鋼構(gòu)件的變形（如豎向位移、水平位移），變形量需符合設(shè)計(jì)要求。錨固與封錨：張拉完成后，采用砂輪鋸切割多余預(yù)應(yīng)力束（預(yù)留長度≥30mm），然后進(jìn)行封錨（采用C50微膨脹混凝土），封錨前需對(duì)錨具進(jìn)行防腐處理。5.體系轉(zhuǎn)換結(jié)合段施工完成后，需進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換（從臨時(shí)支撐體系轉(zhuǎn)換為永久受力體系）：臨時(shí)支撐拆除：待預(yù)應(yīng)力張拉完成且封錨混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除臨時(shí)支撐（如千斤頂、鋼支架），拆除順序需對(duì)稱進(jìn)行（如從中間向兩側(cè)拆除）。變形監(jiān)測：體系轉(zhuǎn)換過程中，需實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)合段的變形（如豎向沉降、水平位移），變形量需控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)（如豎向沉降≤5mm，水平位移≤3mm）。驗(yàn)收與評(píng)估：體系轉(zhuǎn)換完成后，需進(jìn)行荷載試驗(yàn)（如靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)），驗(yàn)證結(jié)合段的受力性能是否符合設(shè)計(jì)要求。四、質(zhì)量控制措施結(jié)合段施工質(zhì)量控制需貫穿“原材料→加工→安裝→澆筑→張拉”全過程，重點(diǎn)控制以下環(huán)節(jié)：1.原材料質(zhì)量控制鋼材：每批鋼材需進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率）和化學(xué)成分分析，合格后方可使用?；炷粒好颗炷列柽M(jìn)行坍落度、擴(kuò)展度試驗(yàn)，同時(shí)制作抗壓強(qiáng)度試件（每100m3混凝土制作3組試件）和彈性模量試件（每200m3混凝土制作1組試件）。預(yù)應(yīng)力材料：每批預(yù)應(yīng)力鋼束需進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度、伸長率、松弛率），錨具需進(jìn)行硬度試驗(yàn)和靜載錨固試驗(yàn)。2.加工與安裝精度控制鋼構(gòu)件加工精度：采用三維坐標(biāo)測量儀檢測鋼構(gòu)件的外形尺寸，偏差超過允許值（如平面位置偏差≥3mm、高程偏差≥2mm）需進(jìn)行修整?，F(xiàn)場安裝精度：安裝過程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼構(gòu)件的平面位置、高程和垂直度，偏差超過允許值需調(diào)整臨時(shí)支撐（如采用千斤頂頂推調(diào)整）。3.混凝土澆筑質(zhì)量控制坍落度與擴(kuò)展度：混凝土入模前需檢測坍落度（≥200mm）和擴(kuò)展度（≥500mm），不符合要求的混凝土需退回?cái)嚢枵尽Ｕ駬v質(zhì)量：采用“快插慢拔”的振搗方式，振搗器插入下層混凝土50~100mm，確保上下層混凝土結(jié)合密實(shí)；振搗完成后，需檢查混凝土表面是否有氣泡、蜂窩等缺陷，如有需及時(shí)處理。養(yǎng)護(hù)質(zhì)量：混凝土澆筑后需及時(shí)覆蓋保濕（養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14d），冬季需采取保溫措施（如覆蓋棉被、加熱養(yǎng)護(hù)），確保混凝土強(qiáng)度正常增長。4.預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制張拉設(shè)備標(biāo)定：張拉前需檢查張拉設(shè)備的標(biāo)定證書，確保在有效期內(nèi)；張拉過程中如出現(xiàn)設(shè)備故障，需重新標(biāo)定后方可使用。伸長值校核：張拉時(shí)需記錄預(yù)應(yīng)力束的伸長值，如伸長值偏差超過±6%，需暫停張拉，分析原因（如預(yù)應(yīng)力束纏繞、孔道摩阻過大）并采取措施（如重新梳理預(yù)應(yīng)力束、調(diào)整張拉力）后再繼續(xù)張拉。錨具防腐：張拉完成后，需及時(shí)對(duì)錨具進(jìn)行防腐處理（如涂刷防腐涂料、包裹防腐膠帶），防止錨具銹蝕。5.監(jiān)測與檢測變形監(jiān)測：在結(jié)合段鋼構(gòu)件和混凝土結(jié)構(gòu)上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)（如位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)），實(shí)時(shí)監(jiān)測施工過程中的變形與應(yīng)力變化，監(jiān)測數(shù)據(jù)需及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位。無損檢測：混凝土澆筑完成后，需進(jìn)行超聲波檢測（UT）和回彈法檢測，確?；炷翢o內(nèi)部缺陷、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求；鋼構(gòu)件焊縫需進(jìn)行超聲波探傷（UT）和磁粉探傷（MT），焊縫質(zhì)量等級(jí)需達(dá)到一級(jí)。五、常見問題及解決方案結(jié)合段施工中常見問題包括鋼構(gòu)件安裝偏差大、混凝土裂縫、預(yù)應(yīng)力張拉異常、界面粘結(jié)不良等，需采取針對(duì)性措施解決。常見問題產(chǎn)生原因解決方案鋼構(gòu)件安裝偏差大測量放線誤差、吊裝設(shè)備精度不足、臨時(shí)支撐剛度不夠1.采用高精度全站儀測量（精度±1mm）；2.選用大噸位吊車（吊裝誤差≤±2mm）；3.加強(qiáng)臨時(shí)支撐剛度（如采用型鋼支架）混凝土裂縫溫度應(yīng)力過大、收縮徐變、振搗不密實(shí)1.控制混凝土澆筑溫度（5~30℃），加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)；2.采用低收縮混凝土，添加膨脹劑；3.優(yōu)化振搗工藝（分層振搗、振搗到位）預(yù)應(yīng)力張拉伸長值偏差大預(yù)應(yīng)力束纏繞、孔道摩阻過大、張拉設(shè)備標(biāo)定不準(zhǔn)確1.穿束前梳理預(yù)應(yīng)力束，避免纏繞；2.孔道壓漿前進(jìn)行摩阻試驗(yàn)，調(diào)整張拉力；3.定期標(biāo)定張拉設(shè)備（每月1次）界面粘結(jié)不良鋼構(gòu)件表面未清理干凈、界面粘結(jié)劑涂刷不均勻1.鋼構(gòu)件表面采用噴砂除銹（除銹等級(jí)Sa2.5），清理油污、灰塵；2.界面粘結(jié)劑涂刷厚度控制在0.5~1mm，確保均勻覆蓋焊縫缺陷焊接工藝不當(dāng)、焊接材料質(zhì)量差、焊接環(huán)境惡劣1.采用CO?氣體保護(hù)焊（焊接質(zhì)量穩(wěn)定）；2.選用合格焊接材料（與鋼材匹配）；3.焊接環(huán)境溫度≥5℃，濕度≤80%，風(fēng)速≤2m/s預(yù)應(yīng)力束斷絲、滑絲預(yù)應(yīng)力束銹蝕、錨具質(zhì)量差、張拉控制不當(dāng)1.預(yù)應(yīng)力束儲(chǔ)存時(shí)需防潮、防銹；2.選用合格錨具（進(jìn)行靜載錨固試驗(yàn)）；3.采用“雙控法”張拉，控制張拉力與伸長值六、工程案例以滬蘇通長江公鐵大橋（主跨1092m，世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋）結(jié)合段施工為例，其關(guān)鍵技術(shù)如下：結(jié)構(gòu)形式：采用“鋼錨箱+PBL剪力鍵+體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力”的復(fù)合結(jié)構(gòu)，PBL剪力鍵鋼板厚度30mm，開孔直徑100mm，孔間距300mm。材料選擇：混凝土采用C60低收縮混凝土（收縮率0.025%），預(yù)應(yīng)力束采用Φs15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線（抗拉強(qiáng)度1860MPa）。施工工藝：鋼構(gòu)件在工廠內(nèi)采用數(shù)控加工，現(xiàn)場安裝精度控制在±2mm；混凝土澆筑采用泵送方式，分層澆筑厚度300mm；預(yù)應(yīng)力張拉采用“雙控法”，伸長