桥梁工程中装配式组合钢箱梁的应用
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为解决前述束缚现代化交通发展的瓶颈，邢台路桥建设总公司结合多年的施工经验，研发了一种新型的组合结构桥梁———装配式波形钢腹板组合梁桥，并建成了国内乃至世界上第一条工厂内自动化的组合钢箱梁生产线，真正意义上实现了钢箱梁由钢板原材到成品钢箱梁的工厂内自动化生产，同时使钢-混凝土组合结构的综合造价与钢筋混凝土结构基本持平，力学性能得到极大优化，钢材利用得到充分发挥，混凝土质量通病得到有效克服，各道工序实现了工厂化生产。
1.1装配式钢腹板组合箱梁的基本组成
装配式钢腹板组合箱梁由一个个钢箱组合成叠合单元，结合预应力技术、水泥混凝土技术达到组合受力，组装成钢结构桥梁。其顶板、底板采用聚合物纤维水泥混凝土、腹板采用波形钢板相结合的组合体系。在底板中设计体内预应力，在顶板中设计桥面抗剪筋，钢与混凝土结合截面采用聚合物界面连接喷涂胶。
1.2新型组合结构的创新点
1)组合钢箱梁的钢腹板采用耐候钢，解决了普通钢材的腐蚀问题，省去了传统钢结构及钢-混凝土组合结构的防腐涂装，采用裸装服役极大程度上降低了钢-混凝土组合结构的后期维护费用，此外其主要构件为钢结构，回收价值极高。
2)底板钢套箱及顶板钢-混凝土结合截面采用聚合物界面连接喷涂胶，实现了钢与混凝土的高强度连接，根本上解决了钢-混凝土组合过渡截面的层间滑移问题。底板采用封闭的钢套箱，浇筑微膨胀混凝土，在外壁闭合钢板的抱裹约束下工作，同时施加预应力，使底箱混凝土呈三向受力状态，实现了结构受力的良好传递。
3)组合钢箱梁的腹板部分采用波形钢板，解决了腹板纵向拉伸延缩以及竖向稳定问题，使预应力作用效能得到充分发挥，同时从根本上解决了混凝土腹板的开裂问题，减小了主梁自重。该结构较传统的混凝土主梁结构自重降低40%以上，桩基础及下部结构也可根据其恒载变化而降低原设计荷载要求。
4)组合钢箱梁的钢与混凝土协同变形，其刚度较纯钢结构桥梁的刚度大，且省去了纯钢结构中设计的横、纵、竖向加劲肋，简化了制作程序。
5)实现了组合钢箱梁的工厂自动化流水线生产工艺，自动开平对焊，定尺自动切割，工件自动成型，机械手自动焊接，保证了成型尺寸一致。质量稳定、精度可靠、效率超前。
6)实现了庞大构件的标准化生产，现场安装采用拼装技术，效率较高，极大程度上缩短了施工工期，解决城市道路车辆拥挤问题效果明显。
7)组合钢箱梁其承载能力超过公路Ⅰ级桥梁荷载标准，结构使用安全，且可根据荷载等级的提高在不改变自身结构的基础上引入体外预应力，提高其承载能力。
2装配式波形钢腹板组合钢箱梁的主要施工工艺
1)备料及材料的化学成分、力学性能检验作为特殊用钢耐候钢的检验项目主要包括化学成分、拉伸、弯曲、冲击试验以及焊丝焊剂等相关检验。施焊前应进行焊接工艺评定，确定科学合理的焊接工艺后方可施焊，施焊采用自动焊接技术。
2)板材整形因耐候钢进场原材为钢卷板，因此首道工序即通过板材整形设备将卷板整形为平板，以便于后续对钢板的加工。
3)抛丸除锈因耐候钢卷板长期存放会在钢材表面形成致密的氧化膜，该氧化膜虽然阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展，但对后期的组焊及钢-混凝土结合处施工界面胶的质量影响较大，故需事先将板材进行预处理，除锈等级为Sa2.5，Sa3.0。采用抛丸除锈，也可采用喷砂除锈。
4)号料号料为实现成品箱梁组装前的关键工序，也是控制组合钢箱梁合理消耗的重要环节。号料时应充分考虑钢板的坡口损耗、压缩变形、焊接变形等众多因素，并结合各部分构件合理配料，最大程度上降低消耗，充分确保构件单元的加工精度。
5)构件加工波形钢腹板采用专用的连续模压设备，经整形且号料准确的平钢板经过模压设备进行波形板连续模压，实现了整梁波形板纵向无焊接缝，确保了受弯构件的整体稳定性。底板套箱、波形钢腹板平行作业，同步完成后流水作业转入组拼成型工序。
6)组装成型底板构件、腹板构件、顶板构件采用全自动焊接机器人操作，实行三大构件、两大结合面的全自动焊接作业。对于顶板与腹板焊接处高难度的仰焊作业，采用大型翻转机将箱梁整体进行翻转，将高难度的仰焊变为低难度的平焊，从而确保焊缝的施工质量。要对焊接成型后的组合钢箱梁进行焊缝的无损检测，常规检测方法为射线探伤、超声波探伤。
7)预应力施工为增强钢-混凝土组合结构的整体刚度和承载能力，在底板钢套箱内引入体内预应力钢束，以实现底板弯拉构件提前预压，体内预应力钢束的张拉可根据实际情况采用先张法或后张法，但从经济指标看，先张法要优于后张法施工。
8)混凝土施工底板箱内采用自流平微膨胀水泥混凝土，保证了水泥混凝土对钢绞线和连接件的握裹力，确保了受力均匀分布和力的有效传递。顶板为钢混复合结构，采用高强聚合物界面连接喷涂胶和“Ω”形钢筋连接件与钢筋焊网焊接，浇筑聚合物纤维混凝土使钢顶板与钢筋混凝土网固结成一体、永不分离，协同受力。
9)组合钢箱梁运输运输采用平板运输车，在运输过程中要重点注意对组合钢箱梁的运输安全管理工作，确保其运输过程中牢固稳定，同时加强主要成品组合钢箱梁的保护，在与钢箱梁固定卡索接触部位采用柔性材料进行保护。
10)组合钢箱梁现场安装组合钢箱梁的现场安装工作雷同于常规的先简支后连续预应力混凝土箱梁，但因其自重较小，可采用较小吨位的自行式吊机或架桥机等设备进行吊装作业，同时加强吊装过程中的测量和监测工作，确保就位的精度和安全。
11)组合钢箱梁的梁长设计及横向连接装配式组合箱梁受作业平台、运输安全、吊装便利等诸多因素影响，目前设计梁长为16～35m，横向连接在梁端支座处采用钢-混凝土端横梁做加强设计，梁体部位采用钢-混凝土横隔板连接以增强其横向联系，横隔板设计因跨径不同取3～4m设置1道。
3结语
波形钢腹板组合梁作为钢混组合结构的典型设计，有效解决了传统钢筋混凝土结构的腹板开裂问题，使预应力效能得到最大利用，减小了主梁自重，降低了混凝土用量，节约了建设材料。
1)组合钢箱梁作为一种新型的结构形式，缺乏规范及相关标准的指导和评定。国内尚需加快钢桥及钢-混凝土组合结构体系相关规范的编制工作。
2)组合钢箱梁的加工长度尚受机床作业面、运输安全、吊装便利等诸多因素影响，不能满足任意尺寸的结构形式需要，应进一步研究组合钢箱梁的加速高效、质量可靠的纵向接长技术。
3)组合钢箱梁的受力性能尚需进一步研究和优化。我国对钢桥的研究已趋于成熟，但对于组合结构，尤其是波形钢腹板组合结构的受力特性尚不明确，现行设计中纵向弯曲受力采用“断面的平截面假定”，该分析理论有待进一步论述和验证。
4)组合钢箱梁的横向刚度较混凝土腹板小，应加强横向设计，建议采用钢-混凝土组合横梁，增强横向联系，其较纯钢结构横梁效果明显。
5)组合钢箱梁宜开发装配式单元构件，以满足长距离运输或战备交通的需要。
作者：苏立超 单位：邢台路桥建设总公司