左釗
本工程為上海國際航運中心洋山深水港區一期工程蘆潮港口岸查驗區南北閘橋工程,建設地點(diǎn)位于上海市蘆潮港鎮東；其主要作用為洋山深水港口“中國海關(guān)”檢查橋，結構形式主要為大跨度管桁架鋼結構及混凝土框架結構。南、北兩座閘橋主拱結構基本相同，鋼結構總重約1600噸。建筑面積共約15734?，其中北閘橋8484?，南閘橋7748?。
2 工程特點(diǎn)
本工程工作量大，質(zhì)量要求嚴格，工期緊迫，而且涉及專(zhuān)業(yè)面廣。我公司為本工程總承包，對工程所包括內容全權負責，工程所包含內容有樁基基礎、混凝土框架結構、大跨度管桁架鋼結構、景觀(guān)照明、屋面結構和海關(guān)專(zhuān)用檢查系統制作安裝調試等。主拱結構為大跨度鋼管桁架空間結構，兩條主桁架呈圓弧形，且朝中間方向靠攏，十條次桁架支撐在主拱中間，從側面看，主拱結構其外形似一只飛翔的蝴蝶。下圖為主拱結構側面圖：
3 施工難點(diǎn)
主拱結構部分為大跨度鋼管桁架，主要由主桁架、次桁架以及鋼立柱組成，跨度237.4m,高度23.5m, 其跨度之大，國內少見(jiàn)。本工程施工難點(diǎn)主要在于主拱結構中主桁架以及次桁架的制作和安裝。
3.1 主拱結構的制作：
3.1.1 加工工藝
主桁架呈圓弧形狀，由三根弦桿和多根腹桿組成，三條弦桿為無(wú)縫鋼管，管徑φ203*8；腹桿為焊管，管徑φ89*5。其結構立面形式為圓弧形，斷面形式為倒三角形狀（見(jiàn)附圖）。圓心半徑R=305872mm,圓心角45.26度，圓弧長(cháng)243686mm?？紤]組裝、運輸等多方面原因在制作時(shí)被分為21段，3種規格形式。
HJ-1 1段 上弦長(cháng) 11715.7mm 下弦長(cháng) 9293.6mm
HJ-2 18段 上弦長(cháng) 11715.7mm 下弦長(cháng) 11617.0mm
HJ-3 2段 上弦長(cháng) 10544.2mm 下弦長(cháng) 11617.0mm
次桁架也是鋼管桁架結構，截面呈倒三角形式，每根桿件長(cháng)2m左右，共由兩種規格管徑組成，弦桿為無(wú)縫鋼管，腹桿為焊管。其中最長(cháng)一段為47.608m，最短為39.303m，在工廠(chǎng)加工時(shí)其每一根次桁架分成了三段制作，運到現場(chǎng)，在現場(chǎng)組拼好后按常規起拱。
本工程質(zhì)量要求非常嚴格；線(xiàn)形，外表美觀(guān)也很是重要；而且存在多管相貫，技術(shù)要求很高，故主拱結構的鋼管的下料全部選用數控等離子相貫線(xiàn)切割機，此切割機六軸連動(dòng)，等離子切割，由電腦控制切割機的切割速度，各種角度變換。故構件的下料達到了設計制作技術(shù)方面精度上的要求，而且形成了所要求的坡口。下料完后，主弦桿與腹桿組裝好，然后在預先制作好的胎架上進(jìn)行起拱，起拱高度h根據圓心半徑、每段弧長(cháng)計算得出。
3.1.2 焊接工藝
鋼管桁架結構的線(xiàn)條要求流暢，形體優(yōu)美；鋼管的連接主要采用焊接，因而焊接技術(shù)在鋼管結構中占有重要地位。無(wú)論從焊接節點(diǎn)構造，焊接工藝和無(wú)損檢測技術(shù)都有特殊的要求。
本工程管桁架鋼管的規格多樣：最大的為鋼管立柱Ф450*10，最小的為裝飾桁架腹桿Ф42*3mm，且管壁普遍較薄，所以焊接變形較大，且對焊接的掌握要求較高，否則很容易出現焊穿管壁的情況。鋼管連接形式有如下幾種：T形、Y形、K形、T-Y形、T-K形復合形及X形節點(diǎn)
主管與支管的連接呈T、Y、K或復合形相貫節點(diǎn)形式，支管端部為馬鞍形曲線(xiàn)。此類(lèi)圓管相貫接頭分為4個(gè)區，即趾部、兩側部、根區部。
主管與支管的連接呈T、Y、K或復合形相貫節點(diǎn)形式，支管端部為馬鞍形曲線(xiàn)。此類(lèi)圓管相貫接頭分為4個(gè)區，即趾部、兩側部、根區部。
相貫形節點(diǎn)的焊縫可分為全溶透焊、部分溶透焊和角焊縫3類(lèi)，根據設計承載要求不同而不同。而由于管壁厚度的不同及支管與主管之間不同的夾角，能夠采用的焊接形式和焊縫的高度也有所不同。如對應不同的管壁有的需要在支管馬鞍形曲線(xiàn)處切割出一定的坡口角度才能焊透。而本工程支管的壁厚都較小不用切割出坡口角度也能焊透；如支管與主管之間的夾角小于30º時(shí)，根部區難于施焊，必須在夾角底部填焊至一定寬度后才可正常施焊，其焊縫有效值必須取樣檢驗進(jìn)行焊接工藝評定加以驗證。
由于材料、加工、運輸、安裝條件的限制桁架必須分段加工、運輸和安裝，鋼管必須進(jìn)行拼接。而鋼管的拼接形式常用以下3種形式，對應不同的要求和材料特性。
桁架的組裝在組裝胎架上進(jìn)行單榀桁架的焊接，在桁架組裝時(shí)必須按照先焊中間節點(diǎn)，再向桁架兩端節點(diǎn)擴展的焊接順序，以免由于焊縫收縮向一端累計而引起的桁架各節點(diǎn)間尺寸誤差。并且不得在同一支管的兩端同時(shí)施焊。
焊縫尺寸應符合設計要求的計算厚度或焊縫大小，但也要避免過(guò)多的堆焊加高而產(chǎn)生較大的焊接殘余應力。
焊縫坡口的根部間隙大于標準規定值（1.5mm）時(shí)，可以按超標間隙值增加焊縫尺寸。但間隙大于5 mm時(shí)應事先采用堆焊和打磨方法修整支管端頭或在接口處主管表面堆焊焊道，以減少焊縫間隙。
本工程管桁架的管徑較小，Y、K形節點(diǎn)中支管之間間隙也較小，焊接空間較狹窄，各節點(diǎn)各焊縫應采用先用3~4點(diǎn)定位焊后，在采取對稱(chēng)焊接法完成。
焊接方法一般采用低氫型焊條手工電弧焊，焊接參數可按下表選取。
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焊條直徑（mm）
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焊接電流
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平焊
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橫焊
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立焊
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仰焊
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Ф3.2
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120~140
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100~130
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85~120
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90~120
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Ф4
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160~180
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150~170
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140~170
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140~170
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Ф5
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190~240
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170~220
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注：此表僅供參考，實(shí)際制作時(shí)以焊接實(shí)驗為準。
管—管桁架結構中包含大量T、Y、K、X形節點(diǎn)。焊工施焊時(shí)焊接位置包含平、橫、立、仰全位置施焊，并針對支管與主管間的不同角度有不同的焊接要求。
由于本工程鋼管結構規格較統一，為提高工程質(zhì)量和減少工期。在初期根據基本桁架形式制作了標準胎架。
3.2 主拱結構的安裝
3. 2.1吊裝的準備工作
主拱結構安裝精度要求很高，每一段桁架都要精確計算得出的三維坐標x、y、z三個(gè)方向來(lái)控制，安裝過(guò)程中不能出現±3mm的誤差，誤差稍大就會(huì )影響線(xiàn)型流暢，故在主拱結構的吊裝前作了大量的準備工作
a) 復核每一段主拱制作的精度
主要是檢查主拱各弦桿的尺寸長(cháng)度、起拱度、以及焊縫質(zhì)量。
胎架、路基箱的準備
現場(chǎng)地處海邊，土質(zhì)比較疏松，容易下沉。故在搭設胎架時(shí)，在胎架下面鋪設了路基箱，以防止胎架在固定好后下沉，影響安裝質(zhì)量。
c) 根據電腦放樣計算得出胎架的定位坐標（x、y、z）
胎架的定位計算尤為重要，技術(shù)人員在安裝前做了大量的計算，計算得出每根桁架三條弦桿端點(diǎn)的三維坐標，主拱安裝時(shí)主要控制點(diǎn)就在每一段主拱三個(gè)弦桿的端點(diǎn)，據端點(diǎn) x、y、z三軸來(lái)控制。
附：主拱胎架定位x,y方向平面圖
主拱胎架定位y,z方向平面圖
胎架定位安裝以及胎架上格構架
胎架安裝定位是很關(guān)鍵的一步，其在主拱的精確安裝起了很重要的作用。其一，對主拱還未完全固定時(shí)起了支撐作用；其二，胎架上格構架對主拱安裝起了定位作用。在胎架安裝好后，主桁架三個(gè)弦桿端頭放在胎架上的格構架上，故胎架在安裝時(shí)，對其進(jìn)行了嚴格的定位控制。應用水準儀、精緯儀現場(chǎng)測量。
胎架安裝好后，根據計算后采用浪風(fēng)繩和角鋼支撐將胎架固定好。調整好胎架頂部標高。如下圖所示：
3.2.2吊機的選用以及吊裝順序
主拱的安裝主拱架采用50噸履帶吊車(chē)吊裝（同級別吊車(chē)按下述性能選配），主桿選用31m，作業(yè)半徑控制在8米，主鉤額定吊重為15.05噸，桁架長(cháng)度在運輸條件許可為前提的情況下盡可能做到最長(cháng)，重量不能超過(guò)15噸，由南北分別在各列間行走向中間進(jìn)行依次安裝，主桁架直接運到安裝位置，進(jìn)行堆放，桁架間的次桁架采用50噸履帶吊進(jìn)行吊裝。鋼絲繩：6*37+1 Ø39，每根周長(cháng)控制在6~8米，采用對繩吊裝。吊裝時(shí)吊機站在兩主拱主桁架之間，從兩端向中間順序吊裝；先安裝主桁架，再安裝次桁架。吊機行走路線(xiàn)和吊裝順序見(jiàn)下圖：
應用四臺吊機從左右兩邊同時(shí)開(kāi)始，順序依次向前，在中間處合攏。
3.2.3 吊裝方法
a) 每段主拱的吊裝，采用四點(diǎn)起吊，吊裝到安裝位置后，將主拱前端放到胎架定位處，后端采用連接板初步固定。主拱安裝到位，調整好位置和標高、接口良好、點(diǎn)焊強度穩固后松鉤開(kāi)始下一步吊裝。
b) 次桁架的吊裝，首先在主拱上次桁架的安裝點(diǎn)劃好安裝位置和設置連接板。次桁架在地面組對成整體后，用50噸履帶吊二臺進(jìn)行吊裝，吊裝到位后首先應對好安裝位置、找好標高、用點(diǎn)焊進(jìn)行固定。在次桁架下方設置支架對桁架進(jìn)行支撐，待接點(diǎn)調整好，支架支撐好后，松鉤進(jìn)行下一組主拱的吊裝。
c) 鋼立柱最高為+27.9m，柱重約8噸，采用50噸履帶吊進(jìn)行吊裝，桿長(cháng)為37米，作業(yè)半徑控制在8m，額定吊重為14.9噸，吊機型號為KH180-2系列，所以選用 50噸履帶吊吊裝柱，吊裝順序為：先吊北、南側柱。
立柱吊裝的吊點(diǎn)直接利用柱上部進(jìn)行鋼絲繩綁扎吊裝，鋼絲繩采用雙繩，待垂直度偏差控制在20mm以?xún)惹业啬_螺栓螺帽擰上并且初步固定后，方可使起重機脫鉤。檢查鋼柱的垂直度及上表面標高，如有偏差，用螺旋千斤頂或油壓千斤頂進(jìn)行校正。
示意圖如鋼柱吊裝立面圖：
附：1 主拱吊裝立面圖
2 次桁架吊裝立面圖
3 鋼柱吊裝立面圖
4 鋼拱架臨時(shí)支撐立面圖
5 施工小結：
主拱結構安裝好后，構件承受到屋面等部分重力后發(fā)現主桁架有下?lián)?，主桁架最高點(diǎn)處下?lián)献畲?，約有20mm（在允許范圍內）。主桁架在制作時(shí)起拱高度按實(shí)際計算數值起拱，如果每段主桁架在制作時(shí)適當增加起拱高度，則可以抵消其下?lián)隙?，增加線(xiàn)形流暢、美觀(guān)。
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