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懸鏈線(xiàn)結構鋼管拱橋的制作與安裝

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文結合北京通州懸鏈線(xiàn)結構鋼管拱橋工程介紹鋼管拱橋制作安裝的經(jīng)驗，供同行參考
    關(guān)鍵詞：懸鏈線(xiàn) 鋼管拱橋 制作與安裝

    一、工程概況
    工程名稱(chēng)：北京市通州區通順路上跨京承鐵路立交橋工程
    工程地點(diǎn)：通順路上跨京承鐵路立交橋工程起點(diǎn)為北京市通州區北關(guān)島，
    1、按《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004），該橋屬于大橋，安全等級為二級，但考慮到該橋跨越京承鐵路的重要性和安全性要求，設計中考慮該橋為重要大橋，安全等級為一級。
    2、道路等級：城市道路級
    3、設計荷載：汽車(chē)活載：城?A級
    4、計算行車(chē)速度：60km/h；
    5、橋面路幅寬度：0.5m（防撞墻）+0.5m（路緣帶）+10.75m（三車(chē)道）+0.5m（路緣帶）+3.5m（吊桿錨固區）+0.5m（路緣帶）+10.75m（三車(chē)道）+0.5m（路緣帶）+0.5m（防撞墻），橋面全寬28.0m
    6、橋下凈空：既有京承鐵路及遠期規劃城際鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)凈空不小于7.60m；
    主橋上部結構設計[/B]
    主橋為下承式鋼管混凝土系桿橋，采用剛性系梁剛性拱結構形式。拱肋的理論計算跨徑為128m，計算矢高25.6m，矢跨比1/5，拱肋拱軸線(xiàn)采用懸鏈線(xiàn)，拱軸系數1.167。
    全橋共設一榀鋼管混凝土拱肋，拱肋截面為桁架式，主拱肋由四根Φ1200×20mm鋼管組成上下弦，上下弦之間用豎鋼管與斜腹管連接，水平連接由橫撐、斜撐組成，吊桿處豎桿為Φ500×20mm鋼管，其他豎桿為Φ402×14mm鋼管，斜腹管采用Φ273×12mm，橫撐、斜撐為Φ402×14mm鋼管；拱肋截面高3.8m，寬3.4m。

    [B]制造安裝中應注意的問(wèn)題
    1、拱肋拱軸線(xiàn)為懸鏈線(xiàn)結構，如何采用直縫焊管保證拱軸線(xiàn)的曲線(xiàn)線(xiàn)型是施工安裝中應注意的一個(gè)問(wèn)題。
    2、所有對接焊縫等級為Ⅰ級，尤其是管對管的焊接，在設備無(wú)法安裝靠人工焊接時(shí)，對人員的培訓、考核選拔至關(guān)重要
    3、相貫節點(diǎn)是本橋鋼管拱的主要節點(diǎn)型式，相貫節點(diǎn)中鋼管相貫線(xiàn)種類(lèi)多有K型、T型、Z型，而且曲線(xiàn)復雜，每件腹管、豎管的長(cháng)度、相貫節點(diǎn)都不一樣，所以在鋼管拱橋制造安裝中要特別注意這一點(diǎn)。
    4、在制造過(guò)程中下料、預拼是必須要控制的二個(gè)環(huán)節。。
    5、如何保證拱橋安裝的軸線(xiàn)和順利合攏是安裝中應掌握的控制點(diǎn)。一是掌握好預拱度，二是掌握好天氣溫度。
    二、 制造中應注意的問(wèn)題
    1、編制工藝方案，根據工程特點(diǎn)我們編制了制作工藝以供參考
    鋼管拱肋制作工藝流程


    2、繪制施工詳圖
    繪制鋼管拱施工詳圖時(shí)，首先將設計院半孔鋼管拱節點(diǎn)施工坐標放樣圖輸入計算機，然后選取其中一個(gè)吊裝節段節點(diǎn)圖，根據吊裝節段制造時(shí)所需最小施工平臺為原則確定制造坐標系放出施工時(shí)的實(shí)際圖樣。
    依據實(shí)際施工圖樣結合制作要求，將拱軸線(xiàn)按照每段2米左右進(jìn)行分段，將分段圖繪制后，下發(fā)到車(chē)間生產(chǎn)。
    3、 根據鋼管拱施工祥圖，提出鋼管拱定尺材料定額，特別是主弦管管節的定尺材料定額，事先考慮了主弦管管節卷制焊接和對接完畢后，主弦管上各相貫節點(diǎn)焊縫避免二次疊加。
    4、 主弦管管節對接形成單元管節注意以下幾點(diǎn)：
    1） 主弦管每個(gè)單元管節由多個(gè)管節對接而成，管節對接用轉胎進(jìn)行拼裝。
    2） 檢查圓管對接焊胎，管接管端不平度和管節橢圓度是否符合設計要求，若不滿(mǎn)足要求，則必須調校到位。
    3） 將檢驗合格的管節固定在圓管地接焊胎型上，管節與管節對接縱向焊縫錯開(kāi)距離500mm左右。
    4）將管節與管節之間對接環(huán)焊縫點(diǎn)固焊。
    5）采用自動(dòng)焊焊接管節間的對接環(huán)焊縫。
    5、鋼管拱助拼裝應注意的問(wèn)題：
    1）在平臺上，按單桁片施工祥圖1：1放地樣，確定上，下弦管單元管節和腹管的中心線(xiàn)位置和輪廓位置，檢查合格后，在做好標記并安裝好相應定位板。
    2) 先將上弦管單元管節按地樣位置放好，再將腹管按地樣位置放好，最后放置下弦管單元管節。
    3) 檢查各節點(diǎn)坐標，單元管節輪廓曲線(xiàn)以及腹管和單元管節相貫是否密實(shí)，相貫縫間隙不大于3mm。
    4) 先將單桁片相關(guān)部件點(diǎn)固焊，然后從單桁片中間向兩端對稱(chēng)施焊，以便盡可能減少焊接應力。
    5) 檢查單桁片各節點(diǎn)坐標、鋼管輪廓曲線(xiàn)、鋼管橢圓度、組合誤差和焊縫質(zhì)量。
    6) 兩個(gè)單桁片和腹管組成的拱肋節段拼裝。
    7) 在胎架上，按拱肋節段施工祥圖，1：1臥式放樣確定拱肋節段各節點(diǎn)位置、上弦管單元管節處輪廓線(xiàn)位置和下弦管節內輪廓線(xiàn)位置。
    8) 將上部單桁片吊入胎架上，吊線(xiàn)和地樣，采用千斤頂調整到位后固定。
    9) 將下部單桁片吊入胎架上，采用吊線(xiàn)方法和千斤頂調整，使下部單桁片合樣到位并固定。
    10) 在上、下單桁片主弦管單元管節上確定上、下腹管的組拼位置。
    11) 吊入上下腹管，定位并焊好。
    12) 檢查拱肋節段節點(diǎn)坐標、鋼管輪廓線(xiàn)、空間幾何尺寸、鋼管橢圓度和焊縫質(zhì)量。
    6、試拼裝注意的問(wèn)題
    ⑴ 根據半孔拱肋節段試拼施工放樣坐標圖，在試拼平臺上按1：1臥式半孔放樣，確定各拱肋節段節點(diǎn)位置、輪廓線(xiàn)位置和節段臨時(shí)連接法蘭位置。
    ⑵ 將各拱肋節段吊入試拼臺上，符合大樣后固定。
    ⑶ 在節段臨時(shí)連接法蘭上，用臨時(shí)連接螺栓將拱肋節段間的法蘭連接好，然后將法蘭，勁板與弦管焊好。
    ⑷ 檢查鋼管拱肋的拱度曲線(xiàn)、鋼管橢圓度、空間幾何尺寸組合誤差和焊縫質(zhì)量；試裝允許偏差應符合下表：

    ⑸ 試拼裝合格后在接口處的兩個(gè)弦管外圓拱頂劃出對應標記并加打樣沖；在兩個(gè)下弦管外圓拱底（最底處）同樣劃出對應時(shí)測量準確，還在每個(gè)運輸單元兩個(gè)上弦管的拱頂距上部接口100mm處打出樣沖十字線(xiàn)（合攏段在兩個(gè)上弦管拱頂處中心既整拱的對稱(chēng)中心）打出樣沖十字線(xiàn)，這些十字線(xiàn)的中心點(diǎn)作為拱肋安裝及檢測的重要基準。


    三、 鋼拱橋安裝應注意的問(wèn)題
    依據鋼拱橋吊裝位置以及拱軸線(xiàn)安裝精度要求高的技術(shù)特點(diǎn)，在安裝過(guò)程中 注意以下幾點(diǎn)：
    1.吊裝前的準備工作
    當現場(chǎng)工作面及吊裝設施準備就緒后，對有關(guān)人員一定要進(jìn)行技術(shù)及施工交底，要求所有施工人員對吊裝方案中每一個(gè)細節的施工方法認真討論落實(shí)，做到目標明確，心中有數，一切行動(dòng)服從指揮，使拱肋吊裝工作高效、優(yōu)質(zhì)順利地完成：
    2.復核凈跨徑，起拱線(xiàn)位置和標高，拱座傾斜面，并在拱座上標出起拱線(xiàn)及軸線(xiàn)位置。復核水準測量點(diǎn)及中軸線(xiàn)樁位。

    3.檢查拱肋弦長(cháng)及接頭端情況，檢查臨時(shí)栓接位置，對存在安裝的不利因素，提前排除。
    風(fēng)纜設置等滿(mǎn)足施工需要。
    做好拱肋安裝中的測量標記。
    做好吊裝的指揮協(xié)調及安全工作。
    對拱肋運輸通道進(jìn)行全面檢查。
    檢查拱肋水平觀(guān)測及中軸線(xiàn)觀(guān)測的測點(diǎn)，標尺記錄，聯(lián)絡(luò )及組織分工等準備工作。
    檢查施工安全設備，落實(shí)各項安全措施。
    4.構件符合
    在工廠(chǎng)試拼裝驗收合格運至現場(chǎng)的拱段，仔細地檢測一遍拱肋的幾何尺寸，檢測無(wú)誤后進(jìn)行吊裝段的組裝。
    5.拱肋吊裝段組裝
    根據現場(chǎng)施工實(shí)際條件，拱肋組裝在高空上進(jìn)行。在橋面上按拱肋曲線(xiàn)大樣搭好臨時(shí)組裝支架，用汽車(chē)吊將拱肋豎吊至支架上，并用纜風(fēng)繩固定好鋼拱肋，以確保拱肋安全性。
    吊裝拱段組裝的工藝流程：拱肋裝車(chē)、固定、纜風(fēng)繩固定?拱肋捆綁起吊。
    6.拱段吊裝
    拱段吊裝前，由起重負責人、技術(shù)負責人、安全負責人共同仔細檢查扣索、纜風(fēng)等設施是否固定牢固，提前消除安全隱患，確保吊裝安全。


    7.拱段吊裝工藝流程：拱肋段起吊?調整角度?與預埋段就位?初步穩定纜風(fēng)繩?拱肋測量（軸線(xiàn)、坐標、標高、傾角及溫差偏移）?調整至符合設計要求?緊固纜風(fēng)繩?松吊鉤?再測量（是否符合設計要求，如果達到要求即可緊固纜風(fēng)繩）?摘吊鉤?拼裝－焊接－下一段拱段。

    吊裝第二段拱肋前，測量第一段拱肋是否因溫度差，沉降等因素而改變拱肋曲線(xiàn)，如果曲線(xiàn)發(fā)生了變化，再進(jìn)行調整直至符合設計要求后方能對接第二段拱肋，該段拱肋施工工藝流程同前一段。


    安裝最后合攏段時(shí)，首先在制作時(shí)將此段長(cháng)度兩端各預留100?，現場(chǎng)測量后，現場(chǎng)切割，并考慮安裝溫度的影響，一般選擇在溫度在15度左右，按整個(gè)拱橋的收縮量此時(shí)安裝最為有利。
    8.拱肋安裝的預拱
    為了保證拱橋安裝的拱度達到設計要求，除了在制作時(shí)按照要求加了預拱高度，每段安裝時(shí)在接口處另外預拱15?，從而保證在脫離支撐加載后達到設計要求。


    四、有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題
    1 、采用數控火焰相貫線(xiàn)切割機進(jìn)行下料該方法操作簡(jiǎn)單,工藝先進(jìn)，切割精度和效率高。腹管貫口體現出自動(dòng)切割、高效切割、高質(zhì)量切割的優(yōu)點(diǎn)并且保證了相貫焊接的質(zhì)量。
    2 、采用在滾輪胎架上進(jìn)行縱、環(huán)縫焊接拱肋結構主管均為廠(chǎng)內卷制加工，焊接鋼管的縱、環(huán)縫較多且都是熔透焊接，以前手工操作上焊接質(zhì)量難以保證，現在將手工操作改為機械操作（爬焊機），這樣使得焊接操作難度降低，大大提高了焊接質(zhì)量。

    3、采用全站儀進(jìn)行現場(chǎng)安裝和錨頭精確定位拱肋安裝各點(diǎn)位置及高程各不相同；位置和角度都不一樣，焊接變形等影響因數多，采用全站儀進(jìn)行測量定位可以大大提高安裝精度，更能實(shí)現對鋼結構制作質(zhì)量的精確控制
    4、結合實(shí)際經(jīng)驗通過(guò)計算機模擬保證拱橋整體預拼精度及預拱度達到設計要求。

    5.構件在裝卸車(chē)時(shí)，吊點(diǎn)用墊木或橡膠墊等進(jìn)行保護，避免損傷涂漆層，車(chē)箱板用木方或草墊墊好，分層堆放的構件，每層中用木方或草墊墊好，避免構件在運輸途中顛簸摩擦造成損傷。構件在規堆放完全畢后，用纜繩將構件固定，纜繩與構直接接觸的地方用草墊或其它物品襯墊。車(chē)輛行進(jìn)途中，對運輸司機進(jìn)行交底。
    6.各項安全措施的落實(shí)，并注意隨時(shí)檢查。項目總工安全技術(shù)負責人，審定各項安全生產(chǎn)技術(shù)措施，并負責特殊作業(yè)和吊裝等安全技術(shù)措施的制定。質(zhì)量安全專(zhuān)業(yè)工程師一定要設并監督本專(zhuān)業(yè)施工中的安全生產(chǎn)，善于發(fā)現安全隱患，經(jīng)常性地與質(zhì)量安全科及其它責任人溝通，共同做好安全生產(chǎn)工作。
    安全技術(shù)措施:配備專(zhuān)職的持證電工，負責臨時(shí)用電的管理。所有用電現場(chǎng)必須有專(zhuān)業(yè)電工值班，非專(zhuān)業(yè)電工不準私自接線(xiàn)用電。按照有關(guān)規定設置符合標準的臨時(shí)配電箱，安裝漏電保護開(kāi)關(guān)，堅持“一機一閘一保焊接施工場(chǎng)地周?chē)宄兹家妆锲坊蜻M(jìn)行覆蓋、隔離。電焊機外殼良好接地，其電源的裝拆由專(zhuān)業(yè)電工進(jìn)行，并設獨立的防雨開(kāi)關(guān)箱，拉全閘時(shí)戴手套側向操作。焊鉗與把線(xiàn)絕緣良好，連接牢固，更換焊條戴手套。在潮濕地點(diǎn)工作，站在絕緣膠板或木板上。更換場(chǎng)地移動(dòng)把線(xiàn)時(shí)，先切斷電源或汽源，不得手持把線(xiàn)或連接脫管的氣焊槍爬梯登高，清除焊渣時(shí)，戴防護眼鏡或面罩，防止鐵渣飛濺傷人。
    7.鋼管拱吊裝:采取防滑措施，防止高空墜落。高空作業(yè)人員使用的工具、螺栓等放入隨身工具包，嚴禁隨意高空扔下，特別是保護作業(yè)平臺不受損壞。高空作業(yè)人員系好安全帶。構件起重綁扎可靠，安裝牢固后方可松鉤。起吊前計算好重心位置，防止重心偏移使構件傾翻和滑墜,防止意外墜落。
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