淺談鋼管拱肋及風(fēng)撐制作施工技術(shù)

1、淺談鋼管拱肋及風(fēng)撐制作施工技術(shù)中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津市濱海新區(qū)300450摘要：通過(guò)上海浦東區(qū)浦東北路跨越趙家溝大橋的工程實(shí)例，介紹了鋼 管拱部件制作、預(yù)拼裝、焊接方案等控制環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞：鋼管拱；預(yù)拼裝；焊接1設(shè)計(jì)概述趙家溝大橋主橋?yàn)橄鲁惺饺呦禇U拱橋，計(jì)算跨徑130m o拱肋軸線(xiàn)為懸鏈線(xiàn)m=1.167,矢跨比f(wàn)/l=l/5o主拱肋釆用鋼管混凝土桁架拱，上下弦管內(nèi)灌注混凝土，腹桿為空鋼管, 拱肋四個(gè)小鋼管直徑均為φ700mmo鋼橋主管材為q345c,風(fēng)撐、腹桿為q235。拱肋高度3.2m,中拱肋寬度2m,邊拱肋寬度1.7m。中拱肋上下拱圈 分別是由兩個(gè)厚&

2、delta;=12mm圓形鋼管以厚δ=14mm的鋼板相連形成啞鈴 型截面。邊拱肋高上下拱圈分別是由兩個(gè)厚δ=10mm圓形鋼管以厚 δ=12mm的鋼板相連形成啞鈴型截面，上下拱圈間采用厚δ=10mm> 直徑φ300mm的圓鋼管每隔一定間距相聯(lián)系形成桁架腹桿。風(fēng)撐為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，桁架上下弦桿鋼管為δ=12mm圓形空鋼管, 直徑φ500mm,腹桿為δ=10mm圓形空鋼管，直徑φ300mm,共設(shè)三 道風(fēng)撐。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼管拱分5

3、段安裝。在施工順序上，首先要施工拱腳, 因而先安排拱腳拱肋的加工，其他段的加工隨著進(jìn)行，整體試拼裝完成方可出廠。2施工準(zhǔn)備材料入場(chǎng):根據(jù)施工計(jì)劃安排，編制材料采購(gòu)計(jì)劃，材料提前進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。 材料入庫(kù)嚴(yán)格按照相關(guān)程序進(jìn)行驗(yàn)收、入庫(kù)、保管、領(lǐng)料等過(guò)程有責(zé)任人簽字。預(yù)制加工場(chǎng)地：在施工現(xiàn)場(chǎng)附近租用60m×150m場(chǎng)地一處，作為 施工材料堆放、預(yù)制、組對(duì)、存放場(chǎng)地，搭設(shè)30m×10m鋼平臺(tái)兩個(gè)。3制作方案3.1廠內(nèi)制作內(nèi)容廠內(nèi)制作內(nèi)容包括：鋼管拱主拱肋5×3件，風(fēng)撐3×2件。3.2部件制作工藝部件制作包括鋼管煨制、型鋼下料、

4、連接板加工等內(nèi)容。鋼管拱制作工藝流程：號(hào)料&rarr沏割→邊緣加工→卷管→焊接縱縫（并超聲波檢測(cè)）→矯圓→拼接（接長(zhǎng)，焊接對(duì)接環(huán)境）→ 超聲波檢測(cè)及x射線(xiàn)拍片→熱彎→組裝（焊成分段桁架，超聲波檢測(cè)必要 吋x射線(xiàn)拍片）→試拼（各吊裝段間試拼接，含風(fēng)撐）→涂裝（含弦管、 綴板及封端）→起吊裝船→運(yùn)輸?shù)綐蛭惶?。拱肋弦管直?amp;ge;φ500mm以上采用卷管，

5、直徑<φ500mm的 管采用無(wú)縫鋼管。鋼管拱焊縫采用完全熔透坡口焊縫，加工前按拱肋尺寸進(jìn)行1:1的精確 放樣，注意考慮溫度和焊接變形的影響，拱肋制作的幾何精度必須符合規(guī)范和設(shè) 計(jì)要求。3.3段節(jié)組裝工藝線(xiàn)路選擇組裝前，將所有煨制鋼管部件幾何尺寸、制造質(zhì)量進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行段節(jié)組裝工作，所有組裝工作均在平臺(tái)上進(jìn)行。線(xiàn)路如下：檢查部件編號(hào)→平臺(tái)上1:1放地樣→檢查→按地樣擺放支架→安放煨制好的部件管→安裝腹桿及連接板→檢查→鋪設(shè)另側(cè)連 接

6、板&rarr淞查→多次翻身完成所有平焊→檢查→安裝端口定位塊 →翻身完成所有平焊→總檢。3.4放樣、劃線(xiàn)各部件均按1:1進(jìn)行放樣，放樣用各種量具、工具、儀表均預(yù)先進(jìn)行計(jì) 量檢驗(yàn)合格后方可使用。加工吋先根據(jù)每段長(zhǎng)度確定所用的材料尺寸，排出焊縫 并錯(cuò)開(kāi)。利用計(jì)算機(jī)計(jì)算并畫(huà)圖排版，所有部件首先在計(jì)算機(jī)中做出每個(gè)部件段 節(jié)的相關(guān)線(xiàn)，轉(zhuǎn)化成工人可以直接下料的數(shù)據(jù)。通用部件放樣為保證互換性，在 0.5mm厚鐵皮上進(jìn)行，并做成樣板。劃線(xiàn)根據(jù)切割工藝及坡口加工工藝的要 求預(yù)留余量。3.5鋼管整體熱彎拱肋采用整體熱

7、彎成型，用型鋼制作一個(gè)熱彎用工裝模具，模具形狀與 拱肋線(xiàn)形相符，在鋼管彎內(nèi)側(cè)采用多點(diǎn)式加熱，加熱點(diǎn)間距0.5m,加熱溫度不 超過(guò)800°c,同吋采用兩臺(tái)100t液壓千斤頂施壓，熱彎成型的管肋線(xiàn)形和形位 公差必須符合設(shè)計(jì)要求。3.6切割切割工作采用火焰切割，切割線(xiàn)與材料線(xiàn)的允許偏差2mm；切割截面 與鋼材表面不垂直度不大于鋼板厚度的10%；切割吋要在朝向拱頂側(cè)留余量，并 標(biāo)岀余量位置。3.7管節(jié)加工管節(jié)組對(duì)采用設(shè)計(jì)圖中所示線(xiàn)形進(jìn)行拼接組對(duì)，因此管節(jié)加工時(shí)要嚴(yán)格 控制線(xiàn)形，測(cè)量監(jiān)控，保證各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。在鋼管拱肋加工過(guò)程中，注 意混凝土泵入口、防倒流節(jié)制閥、排氣孔及扣點(diǎn)、吊點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板

8、的設(shè)置。3.8段節(jié)組裝組裝時(shí)，按部件制作工藝中的步驟將各部件依次拼裝到位，只進(jìn)行初步 點(diǎn)焊和加固，將所有部件組裝完畢，經(jīng)總體檢驗(yàn)合格后整體焊接。整體焊接前，對(duì)易變形部件進(jìn)行加固，焊接順序及方式嚴(yán)格按焊接方案 的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。組裝過(guò)程中，設(shè)專(zhuān)人對(duì)段節(jié)的各種形位偏差進(jìn)行監(jiān)測(cè)。4預(yù)拼裝4.1預(yù)拼裝預(yù)拼裝前在拼裝場(chǎng)地上按1:1放岀大樣，在大樣之上按圖紙要求放置剛 性支撐體，支撐體上表面標(biāo)高及形狀按橋拱要求進(jìn)行設(shè)置。采用整跨預(yù)拼，每件 單元體均留余量，余量留在靠拱中心側(cè)。預(yù)拼裝時(shí)每節(jié)單元體盡量一端放置在事 先放好的大樣中，有余量的一端采用經(jīng)緯儀放線(xiàn)，畫(huà)出余量部分，用火焰進(jìn)行切 割；再將下一單元體平移至事

9、先放好的大樣上，以此類(lèi)推。中間段節(jié)必需待兩半 跨都已拼裝好后，再采用上述方法將一側(cè)余量切割，另一側(cè)余量待合攏吋經(jīng)實(shí)測(cè) 后切割。4.2試拼裝試拼裝中要充分考慮氣溫、氣壓及各種影響測(cè)量精度及鋼材物理性能的 因素并做好記錄（安裝時(shí)的條件尤其是氣溫及光照要等同試拼裝時(shí)的氣溫及光 照）。各段節(jié)擺放到位后，進(jìn)行嚴(yán)格檢查，當(dāng)所有技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求后，方可進(jìn) 行下一組拱的預(yù)拼裝。4.3拼裝注意事項(xiàng)在單元體起吊、移位過(guò)程中，根據(jù)具體情況采取有效的防變形措施，吊 裝吋穩(wěn)起穩(wěn)落，并有專(zhuān)人指揮。拼裝時(shí)技術(shù)人員一定要在場(chǎng)，指導(dǎo)施工，發(fā)現(xiàn)問(wèn) 題及時(shí)處理。拼裝時(shí)對(duì)各單元體進(jìn)行編號(hào)，特別是拼裝合格的一組段節(jié)；在各單元體 上要有

10、明顯記號(hào)，以保證作業(yè)安裝吋不出現(xiàn)混亂。進(jìn)行預(yù)拼裝時(shí)，單元體的結(jié)合部要保持自然吻合狀態(tài)，嚴(yán)禁出現(xiàn)強(qiáng)力組 對(duì)現(xiàn)象。鋼性支撐體的設(shè)置，要保證在可能的最大荷載下不出現(xiàn)變形。5焊接方案5.1焊材選用及管理焊接材料必須具有出廠合格證和質(zhì)量證明書(shū)。焊條、焊劑的烘干嚴(yán)格按 生產(chǎn)廠家說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行烘干。嚴(yán)格執(zhí)行焊材烘干、發(fā)放、保管制度，并做好記 錄。焊材庫(kù)房和焊條烘干室設(shè)專(zhuān)人管理，負(fù)責(zé)焊材的貯存、保管、烘干和發(fā) 放。焊接材料按種類(lèi)、牌號(hào)、規(guī)格、批號(hào)分別堆放，并有明顯標(biāo)識(shí)。5.2焊接工藝評(píng)定針對(duì)鋼管拱的焊接施工，對(duì)于不同材質(zhì)、規(guī)格，不同的焊接方法、焊接 材料和焊接位置進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，評(píng)定試驗(yàn)必須與生產(chǎn)中的焊接工

11、藝相同。拱 肋和風(fēng)撐焊接工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)按鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范xgb50205-2001) 的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.3焊前準(zhǔn)備焊接坡口按設(shè)計(jì)圖紙要求加工，坡口加工采用機(jī)械或氧乙烘焰切割，具 體尺寸按焊接工藝卡或技術(shù)交底卡進(jìn)行。焊接必須對(duì)焊接區(qū)100mm范圍內(nèi)的鐵 銹、毛刺、油污清除干凈；焊接時(shí)不得使用藥皮脫落、焊芯生銹和未經(jīng)烘干的焊 條。5.4焊接工藝手工電弧焊焊接時(shí)，定位焊縫長(zhǎng)50100mm,間距400600mm,焊 腳尺寸不得大于設(shè)計(jì)焊腳尺寸的一半，ii距設(shè)計(jì)焊縫端部30mm以上。手工電弧焊時(shí)嚴(yán)禁在非焊接區(qū)域引弧。每層焊縫連續(xù)焊完，因故中斷再 焊接時(shí)，檢查無(wú)裂紋后方可施焊。焊接完成后，將焊

12、縫兩側(cè)的溶渣清除干凈。焊縫外觀尺寸超出允許的焊縫以及咬邊必須修磨勻順，焊縫外觀尺寸超 出允許負(fù)偏差的焊縫用手工電弧焊進(jìn)行補(bǔ)焊。焊縫經(jīng)無(wú)損探傷出現(xiàn)不合格者，要 進(jìn)行返修焊，返修焊采用原焊接工藝。返修焊次數(shù)不能超過(guò)兩次。5.5焊接變形控制為了滿(mǎn)足尺寸要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量，焊接過(guò)程中要盡量減少變形，其措 施有以下幾個(gè)方面：對(duì)接焊縫采用v型坡口，雙面焊接。手工電弧焊采用v型 坡口，背面采用碳弧氣刨或角向磨光機(jī)清根。連接板的角焊縫，采用從中間向兩 側(cè)分?jǐn)嗤撕傅姆椒?。原則是先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫。采用合理的焊接順序和組 裝順序，組裝順序見(jiàn)制作方案。在易變形部位采用剛性加固，對(duì)稱(chēng)焊接防止焊接 變形。5.6焊接

13、質(zhì)量要求(1)外觀檢查氣孔、咬邊及焊縫余高必須符合規(guī)范要求。焊縫表面不得有夾渣、裂紋、未填滿(mǎn)、弧坑等缺陷。角焊縫圓滑過(guò)渡、成形美觀。(2)內(nèi)部質(zhì)量焊縫焊接24h后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，焊縫質(zhì)量須滿(mǎn)足焊接質(zhì)量要求表要求。對(duì)所有的焊縫均100%進(jìn)行超聲波探傷，并抽取不少于焊縫長(zhǎng)度的20% 進(jìn)行射線(xiàn)探傷，兩條焊縫交叉點(diǎn)必須進(jìn)行射線(xiàn)探傷。射線(xiàn)探傷的有關(guān)規(guī)定和質(zhì)量評(píng)定，采用鋼焊縫射線(xiàn)照片及底片分類(lèi)法 (gb3323-82),對(duì)接接頭焊縫達(dá)到i級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其他達(dá)到ii級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。若進(jìn)行超聲波探傷認(rèn)定焊縫存在裂縫，則判斷焊縫質(zhì)量不合格。5.7焊接環(huán)境當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下述情況時(shí)，必須有防護(hù)措施：手工電弧焊風(fēng)速&洋；8 米/秒；雨天或相對(duì)濕度大于80%；溫度低于5°c；焊接部位潮濕；焊接作業(yè)點(diǎn) 10m以