随着“绿色循环低碳”“可持续发展”成为城市建设的基本理念，城市高架桥的结构选型需更注重从设计、施工、使用期的维护等全寿命周期内的各种性能指标。而根据国家推进钢结构桥梁和装配式建筑的理念，预制装配式钢混组合梁结构受到行业工程界和学术界的高度关注，国内大型设计单位和科研院校正在开展相关研究，部分单位已经研究编制了中等跨径钢混组合结构桥梁的通用图。

钢-混凝土板组合梁桥在工厂预制、在施工现场快速装配施工，减少了桥梁建设过程对交通的干扰以及对环境的不利影响，大大提高了桥梁建设速度。同时，该类桥梁在后续维护上更为便利，损坏的构件可以及时更换，降低了维护成本。本文以全国首例多主梁预制钢混组合梁桥长沙湘府路高架桥为实例，探讨了新型桥梁预制装配施工过程中的关键技术。

湘府路高架桥(图1)中主梁、盖梁和墩柱都采用预制装配技术。主梁采用的是钢板组合梁结构形式，全幅由11片组合梁组成，工字形钢梁与预制混凝土板组合形成单片组合梁，采用现场逐片整跨吊装的施工方式进行架设。

墩柱采用整体预制、运输、安装，预制墩柱设计高度控制在15 m以下，最大质量为95 t，墩柱墩高为2.84～15 m，15 m以上的墩柱采取现场浇筑施工。

图1 高架桥效果

上部结构

主梁采用钢混组合梁(图2)，桥梁宽度为25.0 m，主梁横向设置11片预制小组合梁，单片组合梁的间距为2.3 m，单片组合梁质量不超过30 t，组合梁只在墩顶处设置混凝土横梁连接(图3)。

图2 组合梁断面

图3 单片组合梁示意

下部结构

主线高架桥标准段下部结构采用双柱式框架墩。基础采用桩基础，直径为2 m，平均长度为25 m；墩柱截面尺寸为1.6 m×1.6 m、1.6 m×1.8 m、1.6 m×2.2 m，采用预制装配式工法施工；承台平面尺寸2.5 m×2.5 m，厚度2 m，现场现浇施工(图4)。

图4 高架桥墩形

盖梁长为24.6 m，宽为2 m，高为1.7～2.4 m。盖梁采用预制装配式工法施工，因运输和吊装条件受限制，盖梁可分段预制，现场预留湿接缝现浇拼接。

墩柱与承台、盖梁与墩柱之间设置灌浆套筒连接，套筒位置分别设置在墩柱和盖梁底面。灌浆式钢筋连接构造由连接套筒、螺纹钢筋、高强砂浆(或称灌浆料)及配件组成。

钢混组合梁制作

钢混组合梁制作流程：工字钢梁在钢结构制造厂进行分节段制作→成品运输至工地预制装配梁厂→工字钢梁组拼为吊装节段→10 cm底层混凝土板现浇施工→保养存放。

钢混组合梁运输

钢混组合梁下部采用钢结构，上部为厚10 cm的混凝土板，长度有28～40 m不等，运输过程中，不允许结构变形。

钢混组合梁因长度超长的特点，为提高运梁车的机动灵活性，运输时需克服纵坡时梁与车组的运动干涉，减少转弯半径。为此，针对组合梁配备了转盘+液压动力转向炮车。

根据钢混组合梁的规格和重量，运梁车每车装载一片。成品组合梁在预制梁厂加工完成后由两台30 t龙门吊抬吊至液压板炮车上，并运送至现场。成品组合梁运输过程中应采用辅助撑架，防止变形或倾倒。

钢混组合梁安装技术方案

2.3.1临时支撑搭设

装配支架采用钢管立柱及分配梁做主受力结构，钢管柱顶布置横向分配梁，其中外侧横向分配梁上设横移滑道，内侧分配梁上设组合梁垫座。装配支架钢管立柱采用φ630×8的钢管，主要联结系为φ219×6的钢管，基础采用扩大基础。支架方案如图5所示。

图5 支架横桥向立面

2.3.2梁段现场吊装

根据不同吊装工况选择合适的吊装设备对工字钢梁进行吊装。结合现场组合梁安装条件、组合梁结构特点、外形尺寸、吊装重量等，通过计算机模拟站位位置、作业半径、作业臂长等，选用130 t、160 t汽车吊吊机，采用双机抬吊吊装方式。现场吊装示意如图6所示。

图6 吊装横桥向立面

2.3.3组合梁精调定位

在组合梁封板正下方、底板两侧各布设一台三向千斤顶，单片组合梁共需设4台三向千斤顶，用于组合梁纵向、横向以及标高的精确调整(图7)，梁段调整到位后落梁至沙桶临时支座上，拆卸三向千斤顶。梁段调高采取的措施是准备一批4，6，8，14，16 mm钢板作为沙桶支撑加高梁体；梁段降低的措施是拧开沙桶底部的螺栓，掏出沙桶内的沙来调低梁体。

图7 组合梁精确调整装置布置

2.3.4顶层混凝土桥面板施工

组合梁定位无误后，用弹性橡胶条密封各单片组合梁之间的板缝，然后吊装预制好的钢筋网，与组合梁上的锚固钢筋做好连接，整体现浇顶层混凝土。

2.3.5永久支座锚栓孔灌浆施工

组合梁支座的规格和质量应符合设计要求，支座与墩帽接触面间必须确保平整密贴，灌浆过程应从支座中心向四周注浆，观察到全部灌满为止。

2.3.6组合梁焊接

焊接包括两相邻桥跨组合梁间腹板和底板横向对接焊缝的焊接、单跨组合梁间纵向和竖向对接焊缝的焊接、支座底板环缝位置少量剪力钉的焊接。对接焊缝采取单面焊焊接，反面贴陶质衬垫，焊接完成后经外观检验合格后，24 h内进行100%UT探伤，探伤等级为B级检验，Ⅰ级合格。

2.3.7落梁至永久支座

永久支座锚栓孔灌浆施工完成后，一联钢混组合梁整体落梁，整联桥梁上部荷载从临时支撑转移至永久支座。沙桶临时支撑通过拧开沙桶底部的螺栓，掏出沙桶内的沙完成卸载。

2.3.8墩顶横梁混凝土施工

墩顶横梁采用吊挂体系模板施工，绑扎墩顶横梁钢筋网后，浇筑墩顶横梁混凝土。

墩柱制作

在墩柱预制时，套管应提前预埋，固定在底模上，并确保套筒的垂直度；为预防漏浆现象，应在套筒端部安装密封环；灌浆管应根据设计要求精准定位，安装稳固；钢筋、模板就位后浇筑混凝土，并严格做好养护工作，达到设计强度后方可吊装。

墩柱运输

墩柱高度15 m以下为预制构件，现场进行安装，根据墩柱高度及重量选用不同类型运输车辆对其进行运输。墩柱运输采用13 m平板车，车辆自重为160 kN，轴线核载为129.2 kN/轴(图8)。

图8 墩柱运输效果

墩柱安装技术方案

3.3.1承台表面清理

施工前对墩柱区域内的承台表面进行凿毛，以露出混凝土粗骨料为宜，凿毛后应清理承台表面的杂质，并用水润湿表面，同时注意表面不能积水。

3.3.2坐浆挡板安装

坐浆挡板采用不同规格的钢结构加工形成，坐浆挡板的高度应满足设计和施工的需求，确保坐浆效果。

3.3.3墩柱翻身吊装

墩柱在预制场时先进行其端部凿毛处理，墩柱底部中心位置也应提前做好平整度的处理工作。预制墩柱水平运到安装位置，由260 t履带吊或220 t汽车吊吊起墩柱进行翻身。

3.3.4墩柱安装对位

安装墩柱前，对墩柱中心线、承台中心线提前做好标志点，在墩柱安装时，可以通过墩柱下端标志点与承台标志点对齐情况来判断墩柱安装是否到位。

3.3.5墩柱精调

立柱起吊后对准定位框架，在定位框架内缓缓下落，直至坐落在钢板上进行初调，然后在立柱周围安置四台50 t千斤顶校正立柱的垂直度，通过修正千斤顶行程进行垂直度校正，当校正符合要求后，立即锁紧定位框四角的调整钢锲，完成墩柱的精调工作。

3.3.6承台顶面坐浆

承台顶面坐浆时，先由吊机将墩柱调离承台顶面，再进行承台顶面坐浆施工。将坐浆料人工浇筑到承台顶面的坐浆挡板内，并收平到位，坐浆厚度要确保达到20 mm。

3.3.7墩柱微调及套筒灌浆

在承台顶面坐浆、安装墩柱后，通过千斤顶的微调，即可使墩柱达到设计要求，同时将墩柱通过定位框处的限位板、钢楔固定牢固。套筒灌浆流程：施工准备→拆除临时支撑装置→搅拌压浆料→预制构件套筒内压浆→压浆孔封闭→养护。

盖梁制作

盖梁采用分段建造工艺，二段盖梁为对称结构。在盖梁预制时，套管应提前预埋，固定在底模上，并确保套筒的垂直度；为预防漏浆现象，应在套筒端部安装密封环；灌浆管应根据设计要求精准定位，安装稳固；钢筋、模板就位后浇筑混凝土，并严格做好养护工作，达到设计强度后方可吊装。

盖梁运输

通过综合比选，盖梁运输采用9轴运输车，满足既有道路和桥梁通行荷载的要求，同时运输成本较为经济。

盖梁安装技术方案

4.3.1盖梁支架安装

盖梁支架主要由牛腿、型钢等结构组成。牛腿通过从墩柱预埋孔穿入钢棒，将两端牛腿锚固于已施工完成的墩柱上；横向分配梁采用双拼型钢，在跨中处断开并采用螺栓连接，便于吊装与拆除；纵向分配梁采用双拼型钢，并在其上设置两个垫块及两个千斤顶，用于调整预制盖梁的标高(图9)。

图9 盖梁施工横桥向立面

4.3.2坐浆挡板安装

墩柱顶部的坐浆挡板为抱箍式外包结构，共分为四个节段，相邻节段通过螺栓进行连接，挡板高度为15 cm，下包墩柱10 cm，墩柱顶部伸出5 cm，在挡板与墩柱之间设置1 cm厚橡胶垫，以保证挡板的固定，同时也防止坐浆时发生漏浆现象。

4.3.3盖梁安装

盖梁吊装时，利用360 t履带吊将半幅盖梁节段吊起，定位至坐浆挡板，盖梁支架上设置2台100 t千斤顶，千斤顶与盖梁底部之间设置楔块，以保证千斤顶受力竖直，在楔块与盖梁混凝土之间设置橡胶垫，防止楔块直接作用在盖梁上。通过修正千斤顶行程，对盖梁标高进行调整。在确定盖梁标高时，需计算得出组合梁架设后盖梁悬臂端的挠度变化值，提前确定预抬值(图10)。

图10 盖梁吊装示意

4.3.4墩柱顶坐浆

盖梁调整完成后，依然由吊机将盖梁暂调离墩柱顶部，对墩柱顶面进行坐浆施工，其坐浆流程与承台顶部坐浆一致。

4.3.5盖梁微调及套筒灌浆

墩柱顶部坐浆完成后，再由吊机将盖梁安装至墩柱顶部，通过千斤顶对盖梁标高进行微调，直至达到设计要求。另外半幅盖梁也按照此流程进行安装施工，并完成套筒灌浆施工。

4.3.6湿接缝施工

盖梁全部安装到位后，即可开始施工盖梁中间2 m湿接缝。盖梁湿接缝采用吊模法施工，湿接缝处波纹管在盖梁预制时已提前预留了波纹管接头，利用套管将两端波纹管连接成整体，并确保波纹管的密闭性。

4.3.7预应力施工

混凝土强度达到100%设计强度，龄期达到7～10 d后，应及时张拉预应力钢束，张拉过程采用双控，张拉控制力为主，伸长值为辅；孔道压浆应在张拉结束后48 h内完成。

本文以全国首例多主梁预制钢混组合梁桥为实例，对桥梁墩柱、盖梁和钢混组合梁的制作、运输和现场装配等施工关键技术进行了研究。形成如下结论：

1)多主梁预制钢混组合梁桥主梁改善了桥梁结构自重、解决了运输问题，是对钢混组合梁结构的优化设计；

2)墩柱、盖梁、钢混梁吊装施工研制了标准化的临时支撑结构、吊装方案和施工工序，提高了施工现场管理水平，促进了管理的精细化；

3)墩柱与承台、盖梁与墩柱通过设置灌浆套筒进行连接，研制了标准化的施工工艺，解决了预制装配施工的关键技术问题，为同类工程提供参考；

4)桥梁主体结构采用预制装配技术，转变了传统的施工工艺，产生了良好的社会效益，是桥梁发展的必然趋势。