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大跨徑鋼管拱加工與現(xiàn)場預(yù)拼施工施工工藝（1）
- 評論：0 瀏覽：2807 發(fā)布時(shí)間：2006/5/11
- 1 前 言
鋼管混凝土拱橋的發(fā)展與應(yīng)用在我國僅有十余年的歷史，但發(fā)展很快，已遍及全國廣大地區(qū)，目前已經(jīng)建成的就達(dá)20余座，在建的也有20余座。這主要是因?yàn)殇摗炷两M合材料的優(yōu)越性決定的。關(guān)于鋼管拱肋的加工、拼裝和成拱工藝，對此類結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)、施工規(guī)范、質(zhì)檢和監(jiān)理程序與指標(biāo)、施工定額及管理等方面的研究和經(jīng)驗(yàn)雖然有所積累，但仍不多見。廣泛交流施工經(jīng)驗(yàn)，研究制定和完善該類橋梁統(tǒng)一可行的規(guī)范規(guī)程，探討其施工經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，是目前建造此類橋梁急待解決的課題之一。本文結(jié)合秭歸龍?zhí)逗哟髽虻氖┕?shí)踐，主要對鋼管拱加工與現(xiàn)場預(yù)拼施工工藝和技術(shù)作簡要介紹，以期能拋磚引玉，供同仁參考。
2 工程概況
秭歸龍?zhí)逗哟髽蛭挥诤笔★鰵w縣，是三峽工程秭歸移民區(qū)交通復(fù)建工程蒲(莊河)文(化)公路上的一座特大橋。全長280.40m，孔跨布置為(20+20+208+20) m，橋幅布置為凈-9 m+2×1.0 m人行道。該橋由鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，湖北省公路建設(shè)總公司(湖北省路橋公司)施工。
本橋主跨為208 m的中承式鋼管混凝土拱橋，主拱為雙肋桁式無鉸拱，矢高40.530 m，矢跨比1/4.935。拱軸線采用以懸鏈線為基礎(chǔ)的三次樣條曲線。變截面主拱肋上下弦管中心間距拱腳處為4.439 m，拱頂處為2.2 m。兩條主拱肋橫橋向中心距為11.60 m。全跨共設(shè)11道橫撐和6道X形撐，且均為空鋼管構(gòu)成的桁式梁。每條鋼管拱分19節(jié)段加工制作、預(yù)拼和空中焊接。每節(jié)段一般長度為12m(拱腳段14.4m，合龍段4.297 m)，重量為20～30 t。全橋鋼管拱總重928t，其中主拱管重785 t，橫撐(X形撐)重128 t，其余約15t。主拱架設(shè)采用纜索吊裝法施工，最大設(shè)計(jì)吊裝重量為30t。
3 鋼管拱工廠加工制作
鋼管拱的加工制作和現(xiàn)場安裝質(zhì)量直接決定著橋梁的功能和使用壽命。因此，應(yīng)選擇有資質(zhì)、有能力、有經(jīng)驗(yàn)和有條件的生產(chǎn)廠家在工廠內(nèi)加工制作。當(dāng)工廠內(nèi)拼裝場地和運(yùn)輸條件受到限制時(shí)，也可以選擇工廠加工與現(xiàn)場預(yù)拼相結(jié)合的辦法。
3.1 選材
鋼材質(zhì)量是鋼管質(zhì)量的基礎(chǔ)。本橋設(shè)計(jì)采用16Mn、16Mnq、A3鋼材，其機(jī)械性能和化學(xué)成分指標(biāo)應(yīng)符合文獻(xiàn)［6］的標(biāo)準(zhǔn)。施工采用武鋼生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鋼材。由監(jiān)理工程師和施工單位負(fù)責(zé)人對每批進(jìn)場的鋼材作質(zhì)量檢查，驗(yàn)證出廠合格證書和材質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告單。其它焊接加工材料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和文獻(xiàn)［3］中的要求。
3.2 鋼管卷制
根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)線形、座標(biāo)表、預(yù)拱度表等文件資料，在工廠內(nèi)預(yù)拼臺座上將鋼管拱(包括主拱管、綴板、腹桿、斜撐、橫撐和X形撐)以1：1比例放出施工大樣，量取各構(gòu)件的設(shè)計(jì)下料尺寸，并對部分單元構(gòu)件制作紙樣。然后對主拱管2.0 m設(shè)計(jì)基本管節(jié)進(jìn)行卷制。基本管節(jié)必須是整塊鋼板沿鋼板壓延方向卷制而成，采用半自動氧割機(jī)下料、滾床卷板機(jī)卷制。卷制前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求將與鋼管縱縫和環(huán)縫相對應(yīng)的板邊分別開好坡口，采用縱向氧吹雙面坡口。縱縫在設(shè)置的專用夾具上分3次焊接。成形的鋼管，要采用糾圓機(jī)整體校圓。在無應(yīng)力狀態(tài)下管口橢圓度控制在3mm誤差以內(nèi)。
3.3 焊接
焊接施工以文獻(xiàn)［3］的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。焊縫均按設(shè)計(jì)要求全部做超聲波探傷檢查和X射線抽樣檢查(抽樣率大于5%)。焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。焊接施工前，必須做焊接工藝試驗(yàn)評定，可參照文獻(xiàn)［4］附錄15-2的要求進(jìn)行。通過試驗(yàn)評定，確定各鋼材焊接所需合理的焊條、焊劑、電流、電壓、焊接方式及速度和焊縫的層數(shù)、平焊、立焊、仰焊的運(yùn)條手法等，確定溫度影響對構(gòu)件幾何尺寸及變形形態(tài)的影響程度，制定合理的焊接工藝與工藝規(guī)程，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
基本管節(jié)制作時(shí)，在卷制成管后先用手工電焊打底，然后焊接管內(nèi)4.5 mm厚，再用自動電焊機(jī)對管外自動焊接。縱縫略高于母材1～2 mm。制作主拱管12.0m安裝節(jié)段時(shí)，在加工胎架上先進(jìn)行平面放置組裝。胎架在豎直面內(nèi)按施工拱軸線起拱。胎架長度不小于30m，用于鋼管對接、上綴板和下綴板的組裝焊接。鋼管對接時(shí)，縱縫布置相互錯(cuò)開，環(huán)縫分布與管軸線嚴(yán)格垂直。環(huán)縫采用人工電焊打底，自動電焊成形。焊縫經(jīng)檢驗(yàn)合格后才進(jìn)行綴板焊接。
單啞鈴形鋼管拱構(gòu)件制作時(shí)，先焊接桁拱拱軸線內(nèi)側(cè)的綴板，然后焊接其處側(cè)的綴板。在施工內(nèi)側(cè)綴板之前，須先將外側(cè)綴板安裝到位并手工電焊打底和定位。焊接過程中應(yīng)注意胎架及構(gòu)件自身的臨時(shí)剛性定位和對稱交錯(cuò)施焊，防止結(jié)構(gòu)變形，減少初應(yīng)力影響。
3.4 腹桿、橫撐(X形撐)單件制作
根據(jù)廠內(nèi)1：1比例放樣及紙樣，結(jié)合焊接工藝試驗(yàn)評定參數(shù)，進(jìn)行φ400×10 mm腹桿、φ500×12 mm橫撐(及X形撐)、φ299×8 mm橫聯(lián)撐桿和隔板等構(gòu)件的放樣與下料。本橋所有鋼管構(gòu)件均在工廠卷制成型。
3.5 防腐處理
全橋鋼結(jié)構(gòu)在出廠前均采用長效復(fù)合防護(hù)涂層技術(shù)進(jìn)行防腐處理。處理方案為：1～3號節(jié)段噴砂等級為國標(biāo)Sa3級，4～10號節(jié)段噴砂等級不低于Sa2.5級；防腐結(jié)構(gòu)1～3號節(jié)段第1層為200μm熱噴鋅，第2層為75 μm SZ-1G無機(jī)富鋅，第3層為30 μm SA-1面漆，第4層為20 μm 881聚胺脂飾鋅面漆；防腐結(jié)構(gòu)4～10號節(jié)段第1層為100 μm熱噴鋅，第2層為30 μm SZ-1G面漆，第3層為20 μm聚胺脂鋁粉裝漆(注：1～3號節(jié)段將被三峽工程庫區(qū)蓄水淹沒)。
構(gòu)件經(jīng)運(yùn)輸進(jìn)場、現(xiàn)場預(yù)拼、起吊安裝及最終成拱之后，對運(yùn)輸和施工過程中被損傷的防護(hù)層，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場防護(hù)處理，確保鋼管拱在25～30年內(nèi)不受腐蝕(30年后應(yīng)進(jìn)行第2次防腐處理)。
3.6 半成品構(gòu)件的運(yùn)輸與存放
由于該橋鋼管拱安裝節(jié)段外形尺寸和安裝重量均很大，這給工廠制作后的運(yùn)輸問題帶來較大困難。該橋地處中低山區(qū)，水陸交通不便，施工環(huán)境較差。大型構(gòu)件從武漢至香溪走水路很方便，但從香溪港起吊上岸，轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場困難較大。大橋所在的新建蒲文公路，兩岸引道尚未施工。設(shè)備、材料和鋼管拱構(gòu)件進(jìn)場，只能依靠沿龍?zhí)逗幽掀滦滦薜氖┕け愕馈Ｒ虼耍ㄟ^與鋼管拱生產(chǎn)廠家、交通部第二航務(wù)工程局第六工程公司協(xié)商，并征求業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計(jì)等方同意，最后決定將原定方案中要求在工廠預(yù)拼的工作量轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場進(jìn)行。在工廠內(nèi)將原材料依設(shè)計(jì)與施工要求加工成半成品的組合單元構(gòu)件，并作長效防腐處理之后，再運(yùn)入現(xiàn)場完成剩下的整體桁式拱結(jié)構(gòu)的預(yù)拼焊接成型工作。如此出廠的構(gòu)件一般為12m長、重約8.35 t的單啞鈴形鋼管拱分片和組拼用單元桿件。
根據(jù)施工安裝順序，統(tǒng)一對全橋鋼管拱各半成品構(gòu)件進(jìn)行順序編號、標(biāo)記和存放。在轉(zhuǎn)運(yùn)、堆放過程中，嚴(yán)防構(gòu)件被碰撞、擠壓而變形或損傷。
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