混凝土人行天桥梁端部与钢结构连接的施工探讨

摘要：本文根据我们近年来从事混凝土结构人行天桥与商业大楼之间采用钢结构相连接工程的施工情况，主要探讨人行天桥梁端部与钢结构悬臂梁连接的施工工艺。

关键词：混凝土；人行天桥；钢结构；施工工艺

Abstract: In this paper, according to the situation of adopt the steel structure connected project in concrete structures pedestrian bridges and commercial buildings, which focused on people traveling day’s bridge end connected with the steel cantilever construction technology.Key words: concrete; pedestrian footbridge; steel; construction technology

中图分类号：TU375 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-0

前言

为了满足城市交通需要，在繁华路段都架设了过街人行天桥，随着街道两旁商业大厦的不断兴建，部分路段需要将过街人行天桥与临街商业大厦相连接，以方便行人从人行天桥直接通往商业大楼。人行天桥有混凝土结构和钢结构之分，天桥与大楼之间一般采用钢结构连接。

按照工程设计要求，在人行天桥梁端部采用植筋方法，先将一定数量的高强度螺栓均匀分布植入梁端面，再把加工好的钢结构锚固钢板用高强度螺母固定在梁端面，锚固钢板与混凝土梁端之间浇筑一定厚度的环氧树脂混凝土粘连，待其完全固化后，再进行钢结构件的架设施焊。在整个施工过程中，植筋、钢板连接及环氧树脂混凝土浇筑、纵向连接中焊缝的施焊三项工序是保证工程质量的重要环节。依据工程技术要求，我们对各工序进行了认真研究，确定了钢结构件与混凝土梁的连接为关键部位，施工中的三项工序为重要环节。为保证施工质量，我们事先经过科学实验，针对各工序施工中可能出现的问题，制定了有效地控制办法。具体施工工艺过程如下：

一、混凝土梁端面植筋（连接螺栓的安装）

1.确定孔位：以设计图纸尺寸，在混凝土梁端面划线找出孔位，确定高强度锚固螺栓植筋点位。

2.选取植筋用螺纹钢：具有专业钢厂的材质证明，以及有关产品标识标记，并进行材料力学性能实验，以验证所选螺纹钢的强度、韧性、抗剪强度符合混凝土用钢筋GB1499-84标准要求。加工植筋螺纹段时，应保证用样母（强度为10.9级）手动紧紧旋入，无轴向间隙和松旷等现象。考虑双螺母锁固及锚固钢板厚度，丝杆部分取70～80mm为宜，筋长大于设计长度5%。

3.钻孔：按照划定的孔位点，水平钻入设计深度，钻孔直径比植筋螺纹钢直径大2.5～4.5mm即可。为保证植筋孔成型良好，孔壁圆滑，孔内清洁，建议采用注水钻孔法钻孔。

4.植筋：植筋前做好除尘防锈工作。首先将植筋螺纹钢表面除锈；并用毛刷、水清洗植筋孔内灰尘，保持孔内干净、无水分时方可进行植筋作业。植筋时，应在环境温度大于5℃时进行，采用HILTI喜利得（中国）有限公司DUALFOIL RACK HY150/500/2/RC产品。将两种药剂装入注射枪，经定量比例混合后，在施力状态下通过喷咀挤入植筋孔内，对于深孔用延长管加长，使混合嘴的药剂尽可能进入孔内底部，并排尽孔内空气。在混合药剂注入到设计量时，在孔内旋转插入所植钢筋，直至钢筋到位且植筋胶溢出。作业中最大限度地保证各根筋中心之间相对位置符合设计间距，使钢筋与端面垂直。按照喜利得产品说明，保证凝结时间tgel和固结时间teuye，才可进行下一工序作业。

二、锚固钢板与梁端面植筋之间的连接

锚固钢板孔位的确定。由于植筋后，钢筋螺栓出现不可避免的孔位误差，若采用逐一测量相对尺寸，对于各个孔位的相对位置来讲，工作量较大，且不太方便，出现的误差更大，因此，采用现场实物样板定孔定位置法，效果比较好。钻孔时按GB152-76标准施工。

环氧树脂混凝土施工。该工程设计用环氧树脂砂浆，考虑其强度和梁端面平整度误差较大等方面的因素，征得工程设计、监理人员同意改为环氧树脂混凝土。为使锚固钢板及梁端面填充环氧树脂混凝土达到较高的粘结强度和调整梁端平整度的目的，选择混凝土厚度平均为25～30mm，以此计算所需混凝土最大用量。

为确保环氧树脂混凝土的施工可靠性，按照树脂混凝土要求先做试件的试验，测定其选用配合比的混凝土凝固强度、焊接热影响程度，为现场施工提供可靠的科学依据。

1.选材：①环氧树脂：采用兰州蓝星树脂有限公司E-44环氧树脂及相适应的固化剂；②粗细骨料：为减少空隙率，减少树脂用量，选取含水率小于0.5%的粗细河沙及5～10mm米石，并清除杂质，采用晾晒或烘干的方法除去水分，使其充分干燥；③填充材料：为改善树脂混凝土的性能，减少树脂用量，加入石灰石粉CaCO3或硅石份SiO2、滑石粉等。

2.计量：严格执行树脂混凝土配合比（重量比），施工中常采用配合比为环氧树脂（含固化剂）10、填充材料10、骨料：细沙20，粗砂15，米石45。并按照所需混凝土最大用量计算各用料的重量。

3.搅拌：首先将填充材料及骨料现场拌合均匀，然后再将环氧树脂与固化剂按2﹕1比例在容器内单方向连续搅拌3～5min，使其拌合均匀，若粘度过稠，加入适量的丙酮进行稀释。将容器中拌合均匀的环氧树脂缓缓倒入骨料池中，立即进行拌合，连续拌合5min左右直至树脂与骨料均匀混合。若现场拌合不均匀，出现轻微固化现象，可以加入适量丙酮后反复拌合，直至均匀。

4.浇筑：浇筑树脂混凝土前，应对混凝土梁端面及锚固钢板与树脂混凝土接触面除尘除锈，再将加入固化剂的环氧树脂液涂刷于混凝土梁端面及钢板上，以增加相接触的粘合力。浇筑时，一边填充树脂混凝土，一边振捣，防止出现浇筑空洞，达到混凝土密实无缺陷。与此同时，用螺母调整锚固板钢板表面的平面度、垂直度，反复调整使锚固钢板垂直平整安装于混凝土梁的端面。检验时用垂线和四角挂线找平整度并结合现场水平尺检查。浇筑时还应特别注意：由于环氧树脂混凝土初凝时间短，施工应在准备充分的条件下迅速完成。

5.防护：浇筑后的环氧树脂混凝土，应在表面覆盖防水塑料布，以防止雨水等渗入其中，影响凝固效果，保护必须达到24小时以上，以确保树脂混凝土充分凝固达到结合强度。

三、钢结构悬臂梁与锚固钢板的焊接连接

环氧树脂最薄弱的环节是不能承受高温，而锚固钢板与钢结构件的焊接不可避免要产生局部高温。如何减少焊接热影响，保证连接体的质量是很重要的，采用合理的焊接工艺是该项工序的关键。依据实验阶段试件表面的烧损状况来看，二氧化碳气体保护焊热影响较小，烧损轻微，而手工电弧焊热影响大，烧损树脂混凝土严重。因此，我们决定采用二氧化碳气体保护焊，并严格按照焊接工艺要求执行。

选用二氧化碳气体的纯度≥99.5%（体积），含水量＜0.005%，瓶装气体压力充足，小于1Mpa时停止使用。

焊机调整工作电压20V～22V，焊接电流为180A～200A，焊丝直径为ф1.2mm，焊丝材料为H08Mn2SiA。

施焊前，对钢结构件箱型梁两个边梁及各条纵向筋板的焊接接头，必须除锈及坡口余渣的清理。因全部焊缝为立焊缝，采用T型接头I型坡口角焊缝。

焊接施工，依据钢结构梁的全部立焊位置的特点，选用合理的焊接顺序。首先，对两侧边梁采用定位焊，定位焊缝长度为20～50mm,定位焊缝间距200mm，再对六条纵向筋板定位焊接。施焊时，先焊两边梁的立焊缝，再交错焊接纵向加强筋焊缝。第一遍焊完后，间歇停留一段时间，手感锚固钢板表面温度下降到40℃左右，在进行第二边焊接，如此间断，交错焊接，直到焊接接头的尺寸达到GB985-80标准要求即可。

在市政工程施工中，混凝土结构桥与钢结构桥相连接是经常遇到的，但是混凝土人行天桥梁端部与钢结构悬臂梁相连接是不多见的，特别是混凝土梁端面植筋、锚固钢板连接、环氧树脂混凝土浇筑、锚固钢板与钢梁部件焊接几个关键工序，在实际操作中都有一定的技术难度。在挑战和考验面前，我们所有技术人员团结协作，集思广益，针对关键部位、重要工序，经过多次探讨，反复实验，科学论证，攻克了一道道难关，制定了合理的施工工艺，使各工序的施工质量都得到了有效控制，最终达到了设计要求，为我们今后从事混凝土梁与钢结构桥（件）连接工程的施工积累了丰富的实践经验。