無應(yīng)力安裝大跨度鋼桁架拱橋合攏技術(shù)控制

1、二00七年四月無應(yīng)力安裝大跨度鋼桁架拱橋合龍精度控制 發(fā)表人：吳軍國中鐵四局集團第二工程有限公司常州經(jīng)理部QC小組一、工程簡介 新龍大橋是江蘇省常州市京杭運河改線工程上的一座重要橋梁，該橋單跨過河，主橋采用三跨（30.7+100+30.7m）中承式連續(xù)鋼桁架拱橋。橋?qū)?6m，長161.4m，桁寬25m，桁梁節(jié)間長度5m，節(jié)點采用M24高強度螺栓栓接，桿件最長25m，最大起重量17.5噸；拱肋上下弦均為圓曲線型，矢高27.5m，矢跨比3.64，拱頂至中間支座高度為29.5m；全橋鋼結(jié)構(gòu)重1930t，鋼桁架構(gòu)件采用工廠加工制作，滿樘支架法逐段安裝，桁梁拱肋跨中合龍。新龍大橋鋼桁架拱橋全景圖二、小組

2、概況鋼桁架拱橋順利合龍、整體線型達到設(shè)計要求活動目標(biāo)60h活動時間3次/月活動頻次2006.32006.11活動時間組員技術(shù)員資料員中專29男吳紅星組員助工施工員中專38男楊文勝組員技術(shù)員技術(shù)主管大專25男楊海豐組員高工安裝負責(zé)人大學(xué)58男鮑順義組員高工工程部長大學(xué)35男馬彬友副組長工程師項目經(jīng)理大專39男吳曙光組長工程師項目總工大學(xué)27男吳軍國小組職務(wù)職稱職務(wù)文化程度年齡性別姓 名吳軍國組長2006.3.10建組時間7人小組成員人均48hTQC教育攻關(guān)型類 型無應(yīng)力安裝大跨度鋼桁架拱橋合龍精度控制課題名稱中鐵四局二公司常州經(jīng)理部QC小組小組名稱主橋橋面系預(yù)拱度通過調(diào)整鋼吊桿實施，橋面豎曲線通

3、過變截面橫梁調(diào)整，拱肋上、下弦采用不同直徑圓曲線形，線型控制難度大。全橋采用高強度螺栓連接，高栓達76000余套，高栓與栓孔僅-2mm的間隙，合龍段安裝精度要求極高。桁梁拱橋節(jié)點均為空間三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，安裝節(jié)段剛度大，空間約束多，不易進行偏差調(diào)整，安裝控制較難。主橋下原為深約6米的取土坑，后用灰土填筑滿樘支架法施工，回填土及支架沉降量對橋梁線型影響較大。 三、選題理由四、設(shè)定目標(biāo)確保鋼桁梁拱肋順利合龍，整體線型達到設(shè)計要求 。確保合攏喲QC小組經(jīng)過咨詢鋼結(jié)構(gòu)安裝專業(yè)公司、外出觀摩鋼梁施工現(xiàn)場、聘請有經(jīng)驗的專家學(xué)者舉行專題講座，聯(lián)合監(jiān)控單位進行了理論計算，收集、掌握了部分鋼桁架拱橋安裝控制的相關(guān)資

4、料。在充分掌握資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程實際情況，QC 小組召開了專題會議，會上各小組成員暢所欲言，對 可能影響拱肋合龍、全橋整體線型的原因進行了分析和 討論，分析出各種影響因素。五、原因分析因果分析圖桁架拱肋不能順利合龍施工經(jīng)驗少人新工人未教育技術(shù)水平低施工未交底制作公差大圖紙轉(zhuǎn)化精度低加工制作加工設(shè)備精度低桿件變形運輸?shù)跹b不規(guī)范焊縫收縮除變外部環(huán)境溫度應(yīng)力監(jiān)控監(jiān)測測量精度低測量儀器精度低測量方案不合理施工方法支承體系沉降量大支架變形量大回填土沉降量大體系轉(zhuǎn)換不合理安裝順序不合理桿件變形量大要因確認表非要因現(xiàn)場驗證圖紙轉(zhuǎn)化深度、精度關(guān)系到桿件加工制作的精度，大型鋼結(jié)構(gòu)廠現(xiàn)在多采用CAD軟件自動

5、轉(zhuǎn)化，提高了設(shè)計圖紙精度。 圖紙轉(zhuǎn)化精度低4非要因調(diào)查分析技術(shù)交底不完善，不能較好指導(dǎo)施工，聘請了有經(jīng)驗的技術(shù)員進行講課。 施工未交底 3非要因調(diào)查分析對新進場工人進行了專職培訓(xùn)，以老帶新，提高了操作技能。 新進場工人未教育 2非要因調(diào)查分析大跨度鋼桁架拱橋?qū)偌瘓F公司首次施工，可借鑒經(jīng)驗少。通過培訓(xùn)、講課掌握了測量監(jiān)控方法，選擇了有鋼桁梁安裝經(jīng)驗的單位合作施工。 鋼桁梁施工經(jīng)驗少 1確認結(jié)果確認方法確認內(nèi)容末端原因序號之一要因現(xiàn)場監(jiān)測由于桁梁安裝正值夏季，鋼梁上下面溫差達20，溫差對桁梁軸線影響最大達32mm，合龍溫度的選擇至關(guān)重要。 溫度應(yīng)力變形8非要因現(xiàn)場監(jiān)測拱肋合龍后，桁梁自重仍由支架承

6、重，支架拆除不當(dāng)將引起桿件內(nèi)力變化不均勻，從而影響橋梁整體線型效果。 體系轉(zhuǎn)換不合理 9非要因現(xiàn)場監(jiān)測鋼桁梁桿件全部由板材組焊而成，焊縫收縮引起桿件徐變，對桁梁制作公差有一定影響。 焊縫收縮徐變7非要因現(xiàn)場驗證較長鋼梁桿件比較柔軟，運輸不當(dāng)或吊點不對易造成桿件變形或嚴(yán)重旁彎 運輸?shù)跹b不規(guī)范6要因現(xiàn)場驗證桁梁節(jié)點栓孔達76000余個、最大重疊層達5層，制孔精度要求較高，采用機械下料、組焊、制孔等才能確保桁梁加工精度。 加工設(shè)備精度低 5確認結(jié)果確認方法確認內(nèi)容末端原因序號之二要因現(xiàn)場監(jiān)測主橋位于深達6米的取土坑內(nèi)，基坑回填土沉降量過大將會嚴(yán)重影響桁梁安裝線型及增加拱肋合龍難度。 回填土沉降量大

7、12非要因現(xiàn)場監(jiān)測桁梁采用滿樘膺架承重，拱肋支架高達32米，其變形量將嚴(yán)重影響拱肋標(biāo)高，造成合龍、線型控制困難，支架搭好后進行預(yù)壓，消除了非彈性變形。 支架變形量大 11要因現(xiàn)場驗證桁梁桿件空間穩(wěn)定，安裝后很難進行偏差調(diào)整，合理的安裝順序能較好保證高栓未施擰前鋼梁處于少應(yīng)力狀態(tài)，保證了桿件不變形、旁彎。 安裝順序不合理 10確認結(jié)果確認方法確認內(nèi)容末端原因序號之三確認結(jié)果確認方法確認內(nèi)容末端原因序號非要因現(xiàn)場驗證鋼桁拱橋節(jié)點均處于三維空間體系，測量控制較難，測量方案是否合理關(guān)系到桁架安裝的精度及合龍段的安裝。 測量方案不合理 14非要因現(xiàn)場驗證由于拱肋合龍段安裝精度較高，普通的測量儀器將無法滿

8、足合龍精度要求，桁梁線型較難控制。 測量儀器精度低 13之四回填土沉降量大安裝順序不合理溫度應(yīng)力變形加工設(shè)備精度低通過QC小組活動，組內(nèi)成員對14條末端因素進行充分分析，一致認為影響鋼桁梁拱肋順利合龍、線型整體效果的主要原因有以下4條結(jié)論六、制定對策06.3.1006.6.30吳曙光楊海豐楊文勝 提高回填土質(zhì)量；預(yù)留固結(jié)時間；節(jié)點設(shè)置向上預(yù)拋高量；節(jié)點設(shè)置千斤頂；壓密注漿?；靥钔涟惭b期內(nèi)沉降量小于15mm 制定專項回填土施工方案回填土沉降量大4全過程 吳軍國鮑順義楊海豐 召開專家論證會；對各工況進行防真分析；分三個階段逐步調(diào)整安裝誤差。安裝方案科學(xué)合理制定專項安裝方案安裝順序不合理3全過程 吳

9、軍國鮑順義楊文勝 監(jiān)測溫度變化對桁梁變形的影響，為合龍段安裝提供參考依據(jù)；合龍溫度選擇在212；合理解除臨時支座約束。盡可能地減少溫度應(yīng)力對合龍段安裝的影響 合龍段安裝時的現(xiàn)場溫度與加工期平均溫度接近溫度應(yīng)力變形206.3.1006.5.10 吳曙光吳軍國楊海豐 桿件下料、組焊、校正、制孔均采用先進的全自動化數(shù)控設(shè)備，提高加工精度桿件加工完成后進行半跨80m預(yù)拼裝。確保桿件加工公差符合鐵路鋼橋制造規(guī)范相關(guān)要求采用數(shù)控鉆床提高加工精度加工設(shè)備精度低1完成時間負責(zé)人措 施目 標(biāo)對策要因序號七、對策實施實施一針對加工設(shè)備精度低 數(shù)控鉆床措施1：選擇擁有豐富桁梁加工經(jīng)驗的山海關(guān)橋梁廠負責(zé)桁梁加工制作，

10、其先進的等離子切割機、全自動數(shù)控鉆床等機械設(shè)備確保了桁梁桿件制作公差及栓孔的精度 。精密制孔的預(yù)拼節(jié)點板高栓施擰節(jié)點板措施2：每類桿件實行首檢制，第一根加工完成后進行制作公差檢查，檢查合格后才批量生產(chǎn)，出廠前進行半跨80m預(yù)拼裝，檢查栓孔重合率及加工精度，確保工地一次安裝合格。橋面系試拼中跨試拼99%100%12.0箱型桿件對角線差100%100%0+0.33.0主桁中心距100%100%-0.2+0.33.0對角線100%100%-0.2+0.25拱度100%100%-0.102.0節(jié)間長度100%100%-0.1+0.12.0桁高96%70%2.03.0工型、箱型桿件的彎曲98%70%2.

11、53.0工型、箱型桿件的扭曲100%60%-0.1+0.31.0L11m100%60%-0.4+0.20.8l11m兩端孔群中心距100%60%-0.2+0.30.8多組孔群兩相鄰孔群中心距99%80%-0.1+0.30.4兩相鄰孔距合格率檢查頻率平均實測值(mm)允許偏差(mm)項 目預(yù)拼裝現(xiàn)場質(zhì)量檢驗對比表實施二針對溫度應(yīng)力變形措施1:在安裝過程中監(jiān)測溫度變化與桁梁變形量的對應(yīng)關(guān)系，作為桁梁拱肋合龍段安裝誤差分析的重要參考依據(jù)。y=0.01357+0.01474x溫度變化T與桁梁伸長量對應(yīng)關(guān)系圖措施2:合龍段安裝溫度選擇在212，使安裝時桿件溫度應(yīng)力等效于加工制作時的初始應(yīng)力，最大限度減少

12、溫度應(yīng)力對拱肋合龍段安裝的影響。措施3:桁梁拱肋合龍后，固結(jié)永久支座，解除臨時支座約束，防止產(chǎn)生溫度集中應(yīng)力破壞桁梁桿件線型。21措施1: 根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)實情況，擬定多種安裝施工方案，邀請國內(nèi)知名鋼結(jié)構(gòu)專家參與方案論證，確定采用橋面系支點合龍，拱肋跨中合龍的滿樘支架法方案。實施三針對安裝順序不合理滿樘支架法措施2:分別就安裝過程、下拱弦、上拱弦合龍等工況進行仿真分析，加密拼接節(jié)點支架，設(shè)置分配梁，確保桁梁處于少應(yīng)力狀態(tài)，從理論上保證鋼桁梁順利合龍的可行性及線型的整體效果。 措施3: QC小組經(jīng)過認真分析，將全橋合龍分解成三個合龍階段，工況為橋面系在支點處合龍，利用活動支座調(diào)整基座軸線及標(biāo)高；工況為

13、拱肋下弦在跨中合龍，合龍段安裝前精密測量合龍誤差，選擇合龍溫度，吊入合龍段，利用沖釘分次校正達到拱肋合龍；工況為拱肋上弦在跨中合龍。三個階段有效地將合龍段安裝誤差層層減少，確保全橋最終順利合龍。 各工況合龍誤差值對比實施四針對回填土沉降量大措施1:制定詳細的施工作業(yè)指導(dǎo)書，徹底清除基底淤泥后分層用石灰土回填，每層壓實度96%，灰劑量5%。措施2:提前完成土坑回填土施工，沉降穩(wěn)定后再澆筑頂層砼墊層。沉降觀測曲線沉降值預(yù)拋高量設(shè)置表措施3: 根據(jù)理論計算的結(jié)果，在設(shè)計預(yù)拱度的基礎(chǔ)上加設(shè)0.4/1000線性預(yù)拋高量，補償基礎(chǔ)及支架沉降。 措施4: QC小組結(jié)合滿樘支架法安裝方案，在桁梁節(jié)點中心處設(shè)置

14、千斤頂，根據(jù)安裝階段節(jié)點監(jiān)測變形量調(diào)整桁梁節(jié)點標(biāo)高，使鋼桁拱橋預(yù)拱度始終符合設(shè)計要求。措施5: QC小組成員在桁梁安裝過程中對受力節(jié)點支架處砼墊層鉆孔取芯，發(fā)現(xiàn)砼墊層脫空，進行壓密注漿，保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定。節(jié)點調(diào)整示意圖質(zhì)量通過近五個月的QC攻關(guān)，新龍大橋鋼桁架拱肋順利合龍，合龍段無后鉆孔及擴孔，栓孔重合率達100%，落架后預(yù)拱度完全滿足設(shè)計要求，全橋線型達到設(shè)計整體效果，得到業(yè)主及設(shè)計院等的一致好評。 八、效果確認不錯不錯 鋼桁梁安裝施工期間，未發(fā)生一例機械吊裝、人員傷亡事故，現(xiàn)正在審報集團公司安全文明標(biāo)準(zhǔn)工地。 于2006年4月30日開始吊裝至2006年9月10日全橋支架拆除，用時133天，比計劃工期提前21天。安全工期很重要的喲！縮短不少 經(jīng)過QC攻關(guān)，鋼桁拱橋安全順利合龍，節(jié)約成本約60萬元。 成本縮短了21天！節(jié)約了60萬！440萬元380萬元預(yù)算成本實際成本成本154天133天工期計劃時間完工時間很可觀！社會效益通過科技攻關(guān)和現(xiàn)場調(diào)研，本項目QC小組不但在大跨度鋼桁梁拱橋安裝過程中積累了實踐經(jīng)驗，并成功解決了一系列鋼桁梁合龍的質(zhì)量問題，較好地完成了公司部署的重點科技攻關(guān)，填補了集團公司在大跨度鋼桁架拱橋施工領(lǐng)域的技術(shù)空白，提高了企業(yè)形象，取得