大跨钢管拱肋施工技术.doc

大跨钢管拱肋施工技术1工程概况1.1工程设计概况格丑沟特大桥主桥为一孔136m钢管混凝土系杆拱桥该桥为单线刚性系梁刚性拱桥，系梁与拱肋固接，整个结构为内部超静定外部静定跨径L=136m,全长139.6m拱轴线采用二次抛物线,矢跨比为f/L=1:5，矢高为27.2m,理论拱轴线方程为Z=0.8X-0.005882353X2桥横向设置两道拱肋，拱肋中心间距为8m，拱肋采用外径110cm壁厚18mm的钢管混凝土截面，上下两拱肋中心距2.5m，拱肋截面高3.6m上下拱肋之间采用厚14cm的腹板连接，腹板间距65cm，腹板间除吊杆处1.5m范围内灌注混凝土外，其余部分均不灌注混凝土拱脚混凝土内上下弦管由缀条连接拱肋及腹板、缀条均采用Q345qE钢板拱肋之间共设1组米字形横撑、6道K撑，每道横撑均为空钢管组成的桁式结构横撑横向钢管外径600mm、K形钢管外径450mm，壁厚均为12mm拱肋上弦管横撑及K撑与下弦管横撑及K撑分别采用外径29.9mm和24.5mm壁厚为10mm的腹杆连接1.2 钢管拱肋施工工艺流程钢管拱肋的制作与安装是钢管混凝土系杆拱桥施工的重要工序，它影响钢管拱肋的线形和结构受力钢管拱肋的施工工序主要包括拱肋的制作加工、钢管拱肋的安装组拼、焊接对位、钢管拱肋混凝土灌注和防腐施工5个主要阶段，详见拱肋施工流程图。

图3-1 钢管拱肋施工工艺流程图钢材预处理下料加工主拱肋加工横撑、斜撑及附属构件主拱肋试拼装检查构件尺寸合格合格节段运输安装、焊接拱肋100%超声波探伤波波100%射线探伤合格压注混凝土超声波无损检测合格防锈、涂装制作试件检查结构尺寸绘制1:1大样图制作加工、拼装平台2 拱肋的加工制作板材质量和焊接质量直接影响着钢管拱的整体质量钢管拱加工前，首先要严格控制母材的质量母材到场后，必须提供质量合格证书，同时对母材每批均进行物理、化学及焊接试验检验标准必须满足《铁路桥涵施工规范》和《铁路钢桥制造规范》的要求对本桥母材进行冷弯、抗拉、焊接等试验检测均满足规范要求2.1 绘制施工详图，制定加工标准 先根据设计图的要求绘制施工详图施工详图按工艺程序要求，绘制零部件图、单元构件图、节段构成图（即试装图）为防止出现失误，同时需明确施工工艺程序，绘制从零件至单元构件至节段单元的加工、组焊、试装工艺流程图 再制定拱肋加工精度标准，其精度应符合以下技术标准：卷制钢管：直径±2.5mm、圆度2.5mm、接口错边t/10；拱肋宽B： ≤拱肋宽/1000；拱肋高H： ≤拱肋高/1000；拱肋段内弧长L：±2.5mm ；拱肋段内弧偏离设计弧线：≤8.0mm ；拱肋对接错台：≤0.2倍板厚拱肋旁弯：≤拱肋长度/5000吊杆位置：横向偏移≤2.5mm、纵向偏差≤5.0mm。

为便于保证钢管拱肋的加工质量达到要求，本次钢管拱加工选择在工厂加工，以便于保证加工质量和控制质量，同时方便检测 2.2 钢管的卷制 钢管卷制方向必须与钢板压延方向一致，自动双面焊接，钢管焊接完成后必须进行二次校圆成管尺寸和焊缝质量检查符合规范要求检查范围：对所用卷管全部进行检查 2.3 放样 根据正置时的理论拱轴线，同时结合设计院计算所提供的钢管拱肋所设10.30cm的预拱度（上拱），（预拱度按照二次抛物线布置），对设计的理论拱轴线方程进行修正，使之成为施工拱轴线理论拱轴线方程：Y=0.8x-0.005882353x2预拱度方程：Y=0.003029x-0.00002275087x2 式中y为该点预拱度值，x为该点坐标，坐标原点、方向与原图相同.施工轴线方程:Y=0.803029X-0.00590510387X2按照施工拱轴线方程式，结合施工详图放样钢管拱肋1：1地胎大样图大样图设在钢板上，要求钢板必须垫实稳固，抄平各点高差必须小于2mm，各基准点、基准线大样冲标记并用油漆标示明显拱肋的上下弦管按照拱轴线进行平移放样按坐标法进行放样，采用全站仪和Ⅰ级钢尺，放样点偏差不得大于2mm,并用油漆标明各点位置及所控制的位置。

1：1地胎大样及煨弯拼装图见下图所示主拱肋地胎大样、煨弯拼装图2.4 弯管钢管煨弯必须在煨弯台座上进行，首先根据拟弯管节的设计轴线形式调整模架、并对其反复测量，确保弯管符合设计要求；然后将直管吊运至模架上，旋紧管两端螺杆，采用氧炔焰加热，加热前应进行现场试验，对照规范要求，以确定加热范围、加热温度等参数本桥根据现场试验确定钢管加热控制在800℃～900℃，加热宽度为30mm～50mm，其余按照规范要求进行热弯曲时先从一端开始，过半后，再从另一端开始，煨弯时必须注意，顶压钢管幅度不易过大，以避免中部加热区域变形过大而造成钢管壁变薄煨弯好的钢管在空气中自然缓慢冷却，严禁采用浇水的方法进行冷却待钢管温度冷却后才能松开千斤顶2.5 弯管接长，加工成型根据1：1大样图拼装第一次煨弯弯管，并焊接接长，当钢管拼装后与线性不符时，再进行热弯修整使其成设计弯曲段将钢管根据1：1大样加工、拼装时，纵缝需错开，纵缝布置间距为150mm，以钢管母线为基准，间隔、对称布置，上弦钢管纵缝布置在下缘，下弦钢管纵缝布置在上缘钢管拼装应严格对线安装，不得强制装配，并且定位焊长度不得小于25mm，不得有裂纹、加渣、焊瘤、焊偏、弧坑等缺陷。

拼装完成后，两端和中部采用工艺隔板控制为1500mm,焊接腹板及各种附属配件腹板焊接时，在吊杆处预留1000mm，待吊杆孔加工完成后再组装拼焊系杆拱为应力转换体系，吊杆孔分别在拱肋和系梁上预留，因此预留孔的位置和尺寸的准确性，直接影响着吊杆受力情况吊杆孔位置确定仍然按照1：1地胎大样上所绘制的坐标系，依据设计图纸要求在拱肋上进行精确定位，要求吊杆孔中心位置必须达到规范要求标准2.6 拱肋分段及运输根据设计图纸并结合实际施工情况对钢管拱进行分段，拱脚按照设计要求，其余部分每片根据运输能力分为九段拱肋分段完成后，标记清楚其对应位置，将对接口处理为坡口，以方便现场施工拱肋运输要防止变形，同时注意安全，安排专人进行负责3 拱肋的安装工艺对拱肋安装而言，施工方案大多采用无支架缆索吊装法根据本桥工期紧迫的实际情况并结合现场现有工程器材，经反复进行分析比对，特制定了汽车吊吊装、碗扣式支架支撑的施工方案见图三所示 3.1 施工准备 拱肋安装前，放样理论轴线，复测起拱线高程和拱脚倾角，检查预埋拱脚的准确性根据实际情况对轴线进行调整，采用墨线在系梁上标出实际轴线，保证两侧拱肋的轴线的相对位置符合规范要求。

轴线检测采用全站仪和Ⅰ级钢尺进行3.2 支架验算图3-2 拱肋支架布置图拱肋节段在计算过程中可近似看作是一段斜梁，斜梁的计算模型适用于本设计和工程用材估算每一支点在受到竖向压力外还有水平推力所以在支架的设计计算中，除考虑竖向承载力外，对支架的整体稳定性也予以充分考虑根据计算结果,施工支架采用φ48×3.5碗扣式满堂支架，钢管之间用钢管扣件连接碗扣式钢脚手架支架在每6米范围内加密设为支墩（为现场拼装接口处支墩），支墩处支架加密，加密区纵向为600mm，非加密区纵向为1200mm；横向加密区在拱肋下边的部分为600mm，其余为1200mm高度按实际抛物线定高度在各加密区两侧沿横向断面内布设从底至上设剪刀撑（其中合拢段中间加一道剪刀撑），为增加支架刚度及稳定性，纵向两侧用φ50mm钢管间隔4m设置一道剪刀撑，在底部设置纵横向扫地撑为满足支架高度调整的需要，所有支架立杆均设可调式底托，在接口支墩受力面处支架设有顶托，在顶托上顺桥向布设10cm×10cm方木（大楞），大楞上铺设5cm×10cm楞木（小楞），支墩区外可不设纵楞木，只设横楞木，拱肋吊装完成后，横楞木与拱肋顶紧，每个支墩顶处需设传力装置，以扩散集中力，使支架受力均匀，拱肋支架与系梁支梁加强联系，以增加拱肋支架的整体稳定性。

3.3 拱肋安装 由于吊装施工系高空作业，且拱肋节段为多弦管结构并向内侧倾斜，截面尺寸大，节段长度大，加上拱轴精度标准高，同时安装又受到交通管制时间和温差的限制，使得施工难度大，工艺复杂，工序繁杂，技术要求高等，针对这一问题，我们采用了以下几种方法进行处理根据施工拱轴线，按照坐标法电脑模拟制图绘制出拱肋各节段上测量定位点在卧拼状态下的理论坐标值，然后现场通过全站仪和钢尺定位拱肋段接口处的标准位置（预留10cm作调整）由于拱肋节段在卧拼状态下拱脚处低，中间处高，因此在起吊前通过计算确定起吊钢丝绳的长短，使拱肋节段吊起后呈基本就位后的角度，起吊钢丝绳长度的计算根据吊点定位布置图中吊点位置、拱肋卧拼状态及保证吊起后钢丝绳与两吊点间连线的最小夹角不小于60°来确定施工选择温度变化不大时进行，以尽量减少温差对拱肋长度的影响，并且根据温度精确量测拱肋节段长度，同时对拱肋节段长度进行修正拱肋吊装采用分段吊装，从拱脚开始，依次逐段向上，拱顶合拢方式为了能够快速定位拱肋，拱肋节段单侧焊接定位板，安装时两节拱肋中心线按照在工厂预拼时下弦板所定的中心线确定，要求中心线基本重合初步定位完成后为防止拱肋发生滑移及失稳倾覆，在松吊钩前在支架上拱肋节段安装焊接支撑架，同时拱肋节段焊接限位板。

初步安装要求拱肋轴线偏移控制到纵向符合规范要求,横向偏移不大于30mm高度偏差不大于20mm因本桥采用正做斜置设计,进行拱肋安装时必须将正置施工坐标转换成斜置坐标,通过全站仪检测各点的实际坐标值，并与计算坐标值进行比较，根据差值进行调整调整采用汽车吊、手动葫芦和千斤顶，使拱肋稍稍脱离支架上锲形块通过葫芦左右移动，千斤顶上下移动控制调整就位，直至满足规范要求定位完成后及时在支架上采用斜撑拉接撑顶并焊接限位板将拱肋节段加固牢固后即进行施焊焊接完成后，对主拱肋采用全站仪、水准仪和钢尺进行检测，将误差控制在规范允许的范围内. 节段吊装 合龙段吊装4主要施工技术4.1重要位置焊接技术4.1.1焊接技术要求(1）焊接工人的选择及焊接工艺必须按《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）的规定办理，工厂焊接应采用自动焊接2）焊条的选择应通过焊接工艺评定确定，保证焊缝强度不低于目材3）焊缝质量检验应按照以下要求办理：a.钢管拱肋环向及纵向对接焊缝需做100%超声波探伤以及射线探伤检验，其数量及验收标准为：a.1 射线探伤数量焊缝长度≤1200mm,每条焊缝透照1张焊缝长度＞1200mm,每条焊缝透照2张环向及纵向对接焊缝交叉处必须透照1张a.2 射线探伤检验像质要求按GB/T3323-2005规范中AB级执行焊缝质量验收按GB/T11345-89规范中Ⅱ执行a.3 超声波探伤检验要求检验等级按GB/T11345-89规范中B级执行焊缝质量验收按GB/T11345-89规范中Ⅱ执行b.拱肋与横撑等构件连接处的角焊缝按50%做超声波探伤检验以及25%做磁粉探伤检验，检验、验收标准为：b.1 超声波探伤检验要求检验等级按GB/T11345-89规范中B级执行焊缝质量验收按GB/T11345-89规范中Ⅱ执行b.2 磁粉探伤检验要求检验工艺按JB/T6061-92规范执行焊缝质量验收按JB/T6061-92规范中Ⅰ执行4.1.2主要工艺流程原材料检验→放样→下料→加工→装配与焊接→火工微弯→节段组装与腹板焊接→吊杆相关部(附)件组装→焊接过程检测→排气、排浆孔预留→拱肋预拼装→涂装防锈。