墩柱劲性骨架施工方案.docx

高速公路第十二合同段墩柱劲性骨架施工方案一、 工程概况”高速公路第十二合同段起止里程：K45+70L K48+700,路线长度为3.09Km,主要包括路基土 方2.5万m，石方27.1万m;桥梁2361m/5座；防护、排水圬工0.9657万m本合同跨越永顺县 的青坪和石堤两个镇，线路位置地形险峻，地势陡峭，地质复杂本合同以中低山为主，局部地段几 乎直立，区内流水侵蚀作用明显，地表切割强烈，侵蚀地貌发育三角岩大桥及张家洞大桥作为本合 同段控制性工程，施工难度较大，为满足施工及结构受力要求，保证外观质量，薄壁空心墩内加设劲 性骨架，由 L100X 100X 8角钢以及2cm钢板相互焊接拼装组成，设计用钢量每方混凝土 58.4Kg,共计用角钢约1931.76t每2m为一节段，采用吊装，现场焊接而成二、 施工质量要求1、劲性骨架施工质量要求：骨架角钢下料长度、结构尺寸满足设计要求；2、 角钢与角钢节点板之间，应加焊侧面焊缝和端焊缝1 — 3层，焊缝应饱满3、 从接缝处垫板引弧后应连续施焊，并应使钢筋端部熔合，防止未焊透、有气孔或夹渣4、 可停焊清渣一次，焊平后，再进行焊接余高的焊接，其高度应不大于 3m5、 焊缝表面不应有缺陷及削弱现象，焊接时以节点板为辅材，不得伤害角钢，在节点板处角钢 中心线位移不大于钢板厚度。

6、 材料尺寸：角钢100mnX 100mrX 8mm三、 施工工艺及技术措施：（1）施工焊接措施方案分析根据实践经验可得，应用等边角钢焊接劲性骨架时采用搭接和对接方式焊接与三面围焊对比有以下 弊端：（见附件二、图）搭接长度不够，无法保证连接强度；焊接长度不够，在无法保证连接强度的同时还会因为焊缝集中在一很短距离内而引起焊件的应力集中也较大；焊缝长度过小时焊件局部加热严重，焊缝起落弧缺陷相距太近，加上可能有其他缺陷（气孑L、夹 杂等），对焊缝的影响必然较为敏感，使焊缝可靠性降低；1）劲性骨架中，在节点处（几根角钢对接、搭接的地方）最少有四个方向、最多有八个方向的角钢搭接和对接在一起，这样会引起以下的弊端：（1） 、在只有短短100mm的角钢边上搭接、对接这么多角钢位置不够2） 、翌向、横向角钢对接处只能采用对接焊缝，然而要保证对接焊缝的质量，就会对母材造成 损害，降低角钢的承载能力3） 、节点处的翌钢、横钢、斜钢搭接、对接不在同一平面内，受力就不在同一平面，这样，对 焊缝、角钢的受力很不利，大大减小劲性骨架在节点处的承载力4） 由于节点处搭接、对接位置不够，在施工中会随意改变其在节点处的焊接位置，这样不仅使 角钢在节点处的焊接混乱、对母材的损伤面积增多、角钢的长度也随情况而改变，更重要的是角钢受 力在节点处不能相互抵消而使角钢所受轴力、剪力力增大（并在节点处增加了弯矩），对结构的受力 不利。

5） 不能成批、规范的加工为了消除和减小以上弊端带来的不利，特对劲性骨架节点处的连接方式进行了改进，在劲性骨 架的节点处采用节点板来连接各方向的构件，构件端部与节点板的连接焊缝采用三面围焊，如图（三 角围焊示意图），围焊中有端面直角焊缝和侧面直角焊缝，端焊缝的静力强度较高，刚度较大而侧面 角焊缝静力强度较低但塑性较好，所以三面围焊时，构件强度大，破坏时较两面侧焊为突然，且塑性 变形较小对于构件来说，三面围焊使构件截面中的应力较为均匀，与两面侧焊相比，焊缝附近的构 件主体金属疲劳强度较高采用凹面式如下图所示：焊缝尺寸：（1） 、最小焊角尺寸：如果板件厚度较大而焊缝过小，则施焊时焊缝冷却速度过快而产生淬硬 组织，易使焊缝附近主体金属产生裂纹这种现象在低合金高强度钢中尤为严重据此并参考国内外资料，规定：hf1.5,t本例中hf> 5mm公式中，t为较厚板件的厚度，单位 mm，计算时小数点以后均进为1）（2） 、最大焊角尺寸：角焊缝的焊角尺寸不能过大，否则易使母材形成“过烧”现象，而且使构件产生较大的焊接残余变形和残余应力所以规定： hf1.2tmin，tmin为较薄焊件的厚度本例中hf < 9.6mm。

综上上可取hf =8mm（3）、侧面角焊缝的最小长度：侧面角焊缝的焊角尺寸过大而长度过小时，焊件局部加热严重，焊缝起落弧缺陷相距太近，加上可能有其他缺陷（气孔、夹杂等） ，对焊缝的影响必然较为敏感，使焊缝可靠性降低；另外，焊缝集中在一很短的距离内，焊件的应力集中也较大此外，产生偏心弯矩如果焊缝长度过小，偏心弯矩影响就较大，使焊缝承载能上板应力力降低所以规范规定侧面角焊缝的计算长度不得小于? • v I 厂IT ;…门…8hf 和 40mm本例中 lf > 64mm用，为避免 用线应与于 截面形背焊 缝和受力大而焊仑下板应力 （4）、侧面角焊缝的最大计算长度：侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小， 如左图所示故一般规定侧面角焊缝的计算长度lf60hf本例中If <侧面角焊缝的应力分布480mm焊缝受力计算及分析:承受轴心力的角钢角焊缝计算，在钢桁架中，弦杆、腹杆承受中心拉力和压力，这些杆件常常采用角钢组成，在节点处角钢腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两面侧焊, 也可采用三面围焊，腹杆受轴心力作焊 缝偏心受力，焊缝所传递的合力作角钢 件的轴心重合，此时应注意，由心到角 钢肢背和肢尖的距离不等，肢肢尖焊缝 的受力是不相等的：肢背处'二角围焊肢背、肢尖受力示意图肢尖处受力小，可用内力分配系数量化。

查规范可得：对于等肢角钢而言内力分配系数为肢背ki0.7，肢尖k2N3 ・7 hffffw0.3如右图所示'w3本设计中，根据角钢的极限抗拉和角钢尺寸先选用厚度为20mm的钢板作为节点板，计算中将角钢的极限抗拉、抗压、抗弯强度作为角钢所受的最大轴心力来设计焊缝的长度（本例中由 附表一----设计用钢材强度值可知N=215N/mm2X 1536mn=330240N,A=1536m2rjfc角钢截面积）对于三面围焊，可先计算正面角焊缝所分担的轴心力n3式中：hf —焊角尺寸；本例中hf =8mmf 一正面角焊缝的强度增大系数（对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构f=1.22);ff 一角焊缝抗拉、抗剪、抗压强度设计值；有附表可查得: lwffw=160N/mmlw3 一端角焊缝的计算长度；本例中为角钢的直角边长，Iw3=100mm从而可得：N3 0.70 fffWlw3 =0.7X 8X 1.22 X 160X 100=109312N.对于等肢角钢而言内力分配系数为肢背k10.7，肢尖k2 0.3再通过平衡关系可解得：N1N3N12N322解得:k2N叫2N1=176512N； N2=44416N；fffw(ffw=160N/mm) n= N3;heiw由上式可得侧焊缝的长度:―lw> 245mm但对于三面围焊，一由于在杆件端部转角处必须连续施焊，因而侧面角焊缝实际长度等于计算长度加hf,在加上焊缝质量有时有缺陷，从而由实践经验可得，两边侧焊缝施焊150m m的角焊缝，即总的侧焊缝长度lw=300mn>245mm抗剪验算:角钢：抗剪强度设计值fV由附表一可查的fV=125 N/mnl角钢截面积为A=1536mm从而得：NG=125N/mm2 X 1536mi2ff192000N三围角焊缝：抗剪强度设计值 静160N/mm, he=0.7hf=5.6mm, 1=360 mm。

从而可得：N：=160 N/mm2X 5.6mmX 360mm=322560N （满足要求）节点处角钢焊接的布置:1、两角钢之间的最小净距离为16 24 mm二倍焊角尺寸三倍焊角尺寸）2、腹杆各个方向的角钢中心线（轴 力线）汇交与一点，汇交点可以与主力杆中 心线偏离一定距离3、翌向角钢节点处连接两面角钢 时，节点板有一处超出肢背长度为节点板厚 度，本设计中为了将两块厚20mm的节点 板对接处焊透，节点板超出角钢肢背长度为0mm 或 15mm1、 550mm X 550mm2、 550mm X 330mm3、 400mm X 400mm4、 330mm X 330mm5、 600mm X 330mm（每个空心薄壁墩每2米2个）（每个空心薄壁墩2米8个）（每个空心薄壁墩每2米6个）（每个空心薄壁墩8个）（每个空心薄壁墩2个）由以上角钢尺寸、角焊缝尺寸、节点处角钢焊接布置要求可得不同节点板的用料（长X宽+切详见附图（1） 施工准备用全站仪测出原承台预埋劲性骨架位置施工前后偏差，并按照设计尺寸进行调整施工前搞好三 通一平，平整场地，布置原材料的堆放场地，保证各类材料分类堆码，放置，确保文明施工。

2） 骨架制作① 所用材料必须符合有关技术标准规定，使用前必须严格审核所选用材料的出厂合格证和试验 报告，并送往试验室进行验证，合格材料才可使用，不合格的材料一律清除出场材料进场后应存放在仓库或料棚内，不得直接堆放在地面上，必须用方木或其它方法垫起30cm以 上，工地临时保管角钢时，应选择地势高，地面干燥的场所，根据天气情况，在雨天要时加盖棚布② 骨架在制作加工前，为保证骨架线性精度，现场技术人员在平整场地后应放出骨架标准框架 样线，待复核确认后方可下料焊接加工③ 角钢应在加工场统一下料，再倒运至拼装焊接点进行下步施工在角钢下料过程中，必须 对施工图中角钢拼装长度、数量进行核对，无误后方可进行下料，根据角钢长度与图纸设计长度并结 合规范要求，在满足设计、规范要求的同时，尽量减少角钢的损耗，合理搭配角钢，最终确定其下料长度④ 角钢搭焊接前，必须根据施工条件进行试焊，合格后方可进行正式施焊焊工必须持考试合 格证上岗，确保施焊质量⑤ 劲性骨架在拼装焊接时，应按照先加工标准节的单根桁架柱，再根据图纸提供的数据加工好 平联及斜撑角钢杆件，依次进行拼焊接具体操作过程中，先确定出桁架柱位置，并按照固定桁架 柱，然后焊接平联，最后焊接斜撑，组成单块劲性骨架片。

每块劲性骨架加工完成后，技术人员对骨 架外形尺寸进行复核检查，控制好骨架制作时的每个环节，确保外形尺寸准确每节劲性骨架分2-3 块加工，现场安装形成单节整片骨架，防止在吊装，转运过程造成骨架变形3）骨架安装首节劲性骨架的安装采用25t吊车配合人工吊装就位，与承台预埋角钢基础连接，并有现场施 工技术人员严格控制预埋角钢基础的平面位置及标高，并及时进行调整待连接位置确定后，上下劲 性骨架之间先点焊试拼连接，经测量精确定位后，再进行焊接连接劲性骨架的安装即相当于钢筋、 模板位置的确定，所以在劲性骨架安装定位时，必须由施工技术人员现场实时跟踪测量，以免返工 首节劲性骨架定位时，先按设计位置放样出劲性骨架底部边线，同时测出四个角点的标高，然后按照 设计要求依次进行骨架的安装焊接三、质量控制措施1、 劲性骨架角钢的下料规格尺寸，长度必须符合设计要求，并安排现场技术人员进行复核后，方可 投入使用2、 首节劲性骨架安装时，首先复核承台预埋劲性骨架基础角钢的平面位置及标高，如承台浇筑时造 成位移，倾斜，应及时进行调整3、 做好钢材防护措施，严禁钢材暴晒，雨天及时进行覆盖4、 所有材料经（试）检验合格之后方可使用，必须经监理工程师验收合格后方可进行焊接拼装。

5、 施工过程中设专人对劲性骨架拼装位置及尺寸进行跟踪监控， 发现骨架有变形或偏位时立 即进行处理。