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懸鏈線結(jié)構(gòu)鋼管拱橋的制作與安裝

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文結(jié)合北京通州懸鏈線結(jié)構(gòu)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 鋼管拱橋 制作與安裝

    一、工程概況
    工程名稱：北京市通州區(qū)通順路上跨京承鐵路立交橋工程
    工程地點：通順路上跨京承鐵路立交橋工程起點為北京市通州區(qū)北關(guān)島，
    1、按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004），該橋?qū)儆诖髽?，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(shè)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(shè)計荷載：汽車活載：城?A級
    4、計算行車速度：60km/h；
    5、橋面路幅寬度：0.5m（防撞墻）+0.5m（路緣帶）+10.75m（三車道）+0.5m（路緣帶）+3.5m（吊桿錨固區(qū)）+0.5m（路緣帶）+10.75m（三車道）+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(guī)劃城際鐵路客運專線凈空不小于7.60m；
    主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)形式。拱肋的理論計算跨徑為128m，計算矢高25.6m，矢跨比1/5，拱肋拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數(shù)1.167。
    全橋共設(shè)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(yīng)注意的問題
    1、拱肋拱軸線為懸鏈線結(jié)構(gòu)，如何采用直縫焊管保證拱軸線的曲線線型是施工安裝中應(yīng)注意的一個問題。
    2、所有對接焊縫等級為Ⅰ級，尤其是管對管的焊接，在設(shè)備無法安裝靠人工焊接時，對人員的培訓、考核選拔至關(guān)重要
    3、相貫節(jié)點是本橋鋼管拱的主要節(jié)點型式，相貫節(jié)點中鋼管相貫線種類多有K型、T型、Z型，而且曲線復(fù)雜，每件腹管、豎管的長度、相貫節(jié)點都不一樣，所以在鋼管拱橋制造安裝中要特別注意這一點。
    4、在制造過程中下料、預(yù)拼是必須要控制的二個環(huán)節(jié)。。
    5、如何保證拱橋安裝的軸線和順利合攏是安裝中應(yīng)掌握的控制點。一是掌握好預(yù)拱度，二是掌握好天氣溫度。
    二、 制造中應(yīng)注意的問題
    1、編制工藝方案，根據(jù)工程特點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，首先將設(shè)計院半孔鋼管拱節(jié)點施工坐標放樣圖輸入計算機，然后選取其中一個吊裝節(jié)段節(jié)點圖，根據(jù)吊裝節(jié)段制造時所需最小施工平臺為原則確定制造坐標系放出施工時的實際圖樣。
    依據(jù)實際施工圖樣結(jié)合制作要求，將拱軸線按照每段2米左右進行分段，將分段圖繪制后，下發(fā)到車間生產(chǎn)。
    3、 根據(jù)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(jié)的定尺材料定額，事先考慮了主弦管管節(jié)卷制焊接和對接完畢后，主弦管上各相貫節(jié)點焊縫避免二次疊加。
    4、 主弦管管節(jié)對接形成單元管節(jié)注意以下幾點：
    1） 主弦管每個單元管節(jié)由多個管節(jié)對接而成，管節(jié)對接用轉(zhuǎn)胎進行拼裝。
    2） 檢查圓管對接焊胎，管接管端不平度和管節(jié)橢圓度是否符合設(shè)計要求，若不滿足要求，則必須調(diào)校到位。
    3） 將檢驗合格的管節(jié)固定在圓管地接焊胎型上，管節(jié)與管節(jié)對接縱向焊縫錯開距離500mm左右。
    4）將管節(jié)與管節(jié)之間對接環(huán)焊縫點固焊。
    5）采用自動焊焊接管節(jié)間的對接環(huán)焊縫。
    5、鋼管拱助拼裝應(yīng)注意的問題：
    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(jié)和腹管的中心線位置和輪廓位置，檢查合格后，在做好標記并安裝好相應(yīng)定位板。
    2) 先將上弦管單元管節(jié)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(jié)。
    3) 檢查各節(jié)點坐標，單元管節(jié)輪廓曲線以及腹管和單元管節(jié)相貫是否密實，相貫縫間隙不大于3mm。
    4) 先將單桁片相關(guān)部件點固焊，然后從單桁片中間向兩端對稱施焊，以便盡可能減少焊接應(yīng)力。
    5) 檢查單桁片各節(jié)點坐標、鋼管輪廓曲線、鋼管橢圓度、組合誤差和焊縫質(zhì)量。
    6) 兩個單桁片和腹管組成的拱肋節(jié)段拼裝。
    7) 在胎架上，按拱肋節(jié)段施工祥圖，1：1臥式放樣確定拱肋節(jié)段各節(jié)點位置、上弦管單元管節(jié)處輪廓線位置和下弦管節(jié)內(nèi)輪廓線位置。
    8) 將上部單桁片吊入胎架上，吊線和地樣，采用千斤頂調(diào)整到位后固定。
    9) 將下部單桁片吊入胎架上，采用吊線方法和千斤頂調(diào)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(jié)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(jié)段節(jié)點坐標、鋼管輪廓線、空間幾何尺寸、鋼管橢圓度和焊縫質(zhì)量。
    6、試拼裝注意的問題
    ⑴ 根據(jù)半孔拱肋節(jié)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(jié)段節(jié)點位置、輪廓線位置和節(jié)段臨時連接法蘭位置。
    ⑵ 將各拱肋節(jié)段吊入試拼臺上，符合大樣后固定。
    ⑶ 在節(jié)段臨時連接法蘭上，用臨時連接螺栓將拱肋節(jié)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、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(yīng)符合下表：

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


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

    3.檢查拱肋弦長及接頭端情況，檢查臨時栓接位置，對存在安裝的不利因素，提前排除。
    風纜設(shè)置等滿足施工需要。
    做好拱肋安裝中的測量標記。
    做好吊裝的指揮協(xié)調(diào)及安全工作。
    對拱肋運輸通道進行全面檢查。
    檢查拱肋水平觀測及中軸線觀測的測點，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(shè)備，落實各項安全措施。
    4.構(gòu)件符合
    在工廠試拼裝驗收合格運至現(xiàn)場的拱段，仔細地檢測一遍拱肋的幾何尺寸，檢測無誤后進行吊裝段的組裝。
    5.拱肋吊裝段組裝
    根據(jù)現(xiàn)場施工實際條件，拱肋組裝在高空上進行。在橋面上按拱肋曲線大樣搭好臨時組裝支架，用汽車吊將拱肋豎吊至支架上，并用纜風繩固定好鋼拱肋，以確保拱肋安全性。
    吊裝拱段組裝的工藝流程：拱肋裝車、固定、纜風繩固定?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、纜風等設(shè)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(diào)整角度?與預(yù)埋段就位?初步穩(wěn)定纜風繩?拱肋測量（軸線、坐標、標高、傾角及溫差偏移）?調(diào)整至符合設(shè)計要求?緊固纜風繩?松吊鉤?再測量（是否符合設(shè)計要求，如果達到要求即可緊固纜風繩）?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，如果曲線發(fā)生了變化，再進行調(diào)整直至符合設(shè)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，首先在制作時將此段長度兩端各預(yù)留100?，現(xiàn)場測量后，現(xiàn)場切割，并考慮安裝溫度的影響，一般選擇在溫度在15度左右，按整個拱橋的收縮量此時安裝最為有利。
    8.拱肋安裝的預(yù)拱
    為了保證拱橋安裝的拱度達到設(shè)計要求，除了在制作時按照要求加了預(yù)拱高度，每段安裝時在接口處另外預(yù)拱15?，從而保證在脫離支撐加載后達到設(shè)計要求。


    四、有關(guān)的幾個問題
    1 、采用數(shù)控火焰相貫線切割機進行下料該方法操作簡單,工藝先進，切割精度和效率高。腹管貫口體現(xiàn)出自動切割、高效切割、高質(zhì)量切割的優(yōu)點并且保證了相貫焊接的質(zhì)量。
    2 、采用在滾輪胎架上進行縱、環(huán)縫焊接拱肋結(jié)構(gòu)主管均為廠內(nèi)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(xiàn)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、采用全站儀進行現(xiàn)場安裝和錨頭精確定位拱肋安裝各點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(shù)多，采用全站儀進行測量定位可以大大提高安裝精度，更能實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)制作質(zhì)量的精確控制
    4、結(jié)合實際經(jīng)驗通過計算機模擬保證拱橋整體預(yù)拼精度及預(yù)拱度達到設(shè)計要求。

    5.構(gòu)件在裝卸車時，吊點用墊木或橡膠墊等進行保護，避免損傷涂漆層，車箱板用木方或草墊墊好，分層堆放的構(gòu)件，每層中用木方或草墊墊好，避免構(gòu)件在運輸途中顛簸摩擦造成損傷。構(gòu)件在規(guī)堆放完全畢后，用纜繩將構(gòu)件固定，纜繩與構(gòu)直接接觸的地方用草墊或其它物品襯墊。車輛行進途中，對運輸司機進行交底。
    6.各項安全措施的落實，并注意隨時檢查。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)量安全專業(yè)工程師一定要設(shè)并監(jiān)督本專業(yè)施工中的安全生產(chǎn)，善于發(fā)現(xiàn)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:配備專職的持證電工，負責臨時用電的管理。所有用電現(xiàn)場必須有專業(yè)電工值班，非專業(yè)電工不準私自接線用電。按照有關(guān)規(guī)定設(shè)置符合標準的臨時配電箱，安裝漏電保護開關(guān)，堅持“一機一閘一保焊接施工場地周圍清除易燃易爆物品或進行覆蓋、隔離。電焊機外殼良好接地，其電源的裝拆由專業(yè)電工進行，并設(shè)獨立的防雨開關(guān)箱，拉全閘時戴手套側(cè)向操作。焊鉗與把線絕緣良好，連接牢固，更換焊條戴手套。在潮濕地點工作，站在絕緣膠板或木板上。更換場地移動把線時，先切斷電源或汽源，不得手持把線或連接脫管的氣焊槍爬梯登高，清除焊渣時，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(gòu)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(gòu)件傾翻和滑墜,防止意外墜落。
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