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2016南河钢管砼系杆拱桥钢管拱肋的加工与控制

04-29 20:55:04  浏览次数:771次  栏目:交通工程

标签:交通设计规划,城市轨道交通工程技术, 2016南河钢管砼系杆拱桥钢管拱肋的加工与控制,http://www.jzr88.com

  摘  要:本文通过介绍南河钢管砼系杆拱桥,重点阐述了钢管拱肋的加工与控制要求,意在为同类桥梁的施工提供参考。

  关键词:钢管砼 拱桥 拱肋 施工控制

  1、前言

  钢管砼结构是将混凝土填充到钢管内形成的一种组合结构,兼有钢结构和砼结构的特点,有效的发挥砼和钢材的力学特性,并利用钢管的环箍作用,大大提高结构的抗压能力和抗变形能力。钢管砼系杆拱桥造形美观、结构严谨、受力科学、经济合理,近年来在公路、城市桥梁建设中被广泛采用。但由于其技术含量高、工艺严格、工序繁多、施工难度大,因此,认真总结此类桥梁的施工和管理经验,对今后的设计、施工、管理有实际指导意义。本文以南河桥为例,简要谈谈其钢管拱肋的加工制作和施工控制。

  2、工程概况

  南河桥位于江苏省溧阳市西侧,为新建国道主干线南京至杭州高速公路上跨南河的一座特大型桥梁,全长659.44m.技术标准:设计荷载汽-超20、挂-120;桥面净宽为净-2×15.25m;航道等级为规划5级;净空标准为50.0×5.0m;地震烈度为基本烈度7°。

  南河桥主跨为下承式预应力砼系杆拱结构,采用刚性系梁刚性拱,计算跨径126.28m,拱轴线为二次抛物线,矢高25.256m,矢跨比为1∶5.拱肋采用哑铃型钢管砼,上下钢管外径110cm,钢管与腹板壁厚1.4cm,内充40号微膨胀混凝土。风撑采用K型,由外径110cm和80cm钢管焊接组成。全桥共设4片拱肋、6对风撑、38片中横梁和76根吊杆。

  3、钢管拱肋加工

  3.1、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、排浆孔设安→拱肋预拼装→涂装防锈。

  3.2、加工方案要点

  节段划分:为便于吊装,拱肋钢管分段制作。本桥结合现场吊装能力,每片拱肋划分为2个拱脚预埋段和7个中间吊装段,K型风撑每个为一段。

  制作方法:采用卷板机将钢板卷制成圆管;装配焊接成6m和17m左右拱肋管及设计基本长度的风撑管;上下拱肋管采用火工微弯方法形成设计轴线,其后在设定专用胎架上完成定位、焊接和节段组装;各风撑管节段在另外平面胎架上完成组装。

  大接头余量加放:为保证各步施工方案和工艺都能满足设计要求,达到规定的偏差精度,上下拱肋管大接头加放80mm余量,该余量节段组装时保留,只在分段计算长度处作出正作线。焊接补偿量加放:考虑节段组装时,腹板焊接将使各拱肋节段上下管的距离受到影响,可沿径向线方向加放5mm作为焊接补偿,以保证设计几何尺寸。

  标记线:标明拱肋管0℃和180℃径向线,作为火工、节段组装、检验的标记线。

  安装标示:为便于工地安装,在拱肋预拼装前,通过径向线与站号线测定,标明各接头在工地安装时的控制点,做出标记,涂装时采取一定的保护措施。

  3.3、施工控制要点

  (1)依据设计文件提供的相关验收规范、工艺要求,编制出各工序的具体验收项目与标准。

  (2)放样应保证所有配套表、套料卡、下料草图的正确性与完整性,标明后续工序的样板、样棒的角度、尺寸、名称、数据等。

  (3)所有零部件的下料须报检,超差零件不得流入下道工序;火焰切割零件须清渣、打磨处理,产生热变形的均须矫正后方可使用。

  (4)坡口边缘直线度及角度应符合公差要求。

  (5)工装胎架应具有足够刚度,以控制结构变形,应对胎架中心线、定位基准线、辅助线等作必要标记。

  (6)所有装配不得强制进行,避免母材损伤,严格对线安装并控制好间隙,焊接完成后应及时矫正。

  (7)严格控制拱肋管火工温度,严禁用水冷却。

  (8)制订出周密的专业性测量工艺,检测仪器须经计量部门检验合格,操作时考虑环境的影响。

  (9)健全安全保障措施。

  4、关键工序

  4.1 焊缝焊接

  焊接是一项专业性、规范性较强的工作,在钢结构工程施工中十分重要,因此,在本桥钢管拱肋加工中作为重点全程监控。

  4.1.1 焊前准备

  施工技术部门要依据设计文件,参考有关标准、规范、规程,制订焊接工艺原则,明确焊接方法、工艺措施、质量标准和验收规范等。本桥拱肋钢管焊接方法有手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊。

  工艺评定:焊接工艺评定是钢结构制造的根据,施工单位必须结合工程实际完备工艺评定文件,并作为竣工文件存查。根据对接、搭接、T形接头的焊缝形式,确定相应焊接方法,不得随意改换。

  焊前处理:焊接所有构件的坡口内及正、反面25mm范围,应按要求清理,去除表面油、锈、氧化皮和尘污等,处理干净后方可焊接,陶质衬垫必须按操作细则施工。

  生产试板:为确保焊缝质量,南河桥拱肋结构均设生产试板,试板与相应焊缝同材料、同厚度、同坡口、同轧制方向,并按相应技术标准做机械性能试验,保证其参数符合规范要求。制订《生产试板评定工艺》,对目的、适用范围、参考标准、工艺内容作出明确规定,以确保焊缝焊接质量。

  4.1.2 焊接要求

  工厂焊缝:南河桥拱肋钢管制作、装配时,其纵缝、环缝均采用v型坡口,单面焊接双面成形,反面(管内)贴陶质衬垫。焊缝填充工艺分四道,采用CO2气体保护焊打底填充两道,埋弧自动焊填充一道、盖面一道。纵缝焊接的起止端分别安装引弧板和熄弧板,坡口型式与纵缝相同。环缝焊接采用滚动胎架,以俯焊方式焊接。每道工序焊缝焊接应一次完成,因故停焊又续焊时,不得从母材上引弧,必须将引弧处气刨或打磨成1∶4斜坡搭接,搭接长度不少于50mm.

  工地安装:工地安装均采用手工电弧焊接,风撑与拱肋、风撑间相贯线、节段对接均采用对称焊。拱肋合拢段,在定位后,须待符合设计合拢温度时,方可焊接。

  4.1.3 焊缝质量检验

  南河桥焊缝等级要求达到GB50205的I级焊缝要求。焊缝外观质量要求成形美观、整齐,尺寸符合设计和工艺要求,做到无裂纹、无气孔、无夹渣、无焊瘤、无弧坑等焊接缺陷。其内在质量要求在焊接完成24小时后,按焊缝长度的100%做超声波检测,10%做X射线探伤检查。

  4.2 节段线型加工

  拱肋节段是形成拱轴线的基本单元,其线型取决于节段拱肋管的火工微弯。火工微弯方法是火工加外力形成设计曲线。根据设计拱轴线方程,用计算机计算确定各分段上下拱肋钢管所有控制点的坐标,作为微弯与测控的依据,并编制具体验收标准工艺文件。

  实施步骤:设计建造模型胎架→标明其纵、横中心线及辅助线→确定胎架上各站线位置,准确安装施加外力的支撑与设备→拱肋钢管就位,设置平面坐标→划出加热带→分带加热施加外力。

  控制要点:

  (1)确保上胎架的待弯钢管定位正确,即钢管径向线及其中心线应与胎架纵向中心线及中线相吻合;

  (2)加热应从两端向中部对称进行;

  (3)外力施加点要对称合理,加压要逐步、适量;

  (4)特别强调压力和温度的协调控制;

  (5)加热带应避开环缝位置,约定带宽可依实际适当调整;

  (6)要随时观察、测量拱轴线的坐标,控制傍弯。

  4.3 拱肋预拼

  拱肋成型是否符合设计线型是成桥的关键,因此,拱肋节段制作完成后,须通过预拼对其跨径、拱轴线、水平度(拱轴线横向偏移)及吊杆位置准确性进行全面检查,为工地吊装做好准备。南河桥拱肋工厂预拼采用卧式整片预拼方案。

  预拼方式:完全按照节段工地吊装顺序,由拱脚预埋段开始,自两端对称进行,合拢段保留节段制作余量(待工地安装时切除),其它节段均切除制作余量(仅保留环缝间隙余量)。

  控制要点:

  (1)选择具有足够刚性的平面场地、空间,配备相应吊装设备、胎架工装等。

  (2)检测仪器送专门计量单位校验。

  (3)按编制好的预拼工艺制订预拼方案。

  (4)按预拼方案进行预拼,妥善保管预拼测量数据,并采取一定措施保护好预拼控制点,以备安装时使用。

  通过工厂预拼,检测了拱肋节段的加工精度,最大限度的消除了拱肋节段的加工偏差,完成了工地吊装的各项准备工作。

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