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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(shí)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(yàn)，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(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(qū)北關(guān)島，
    1、按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004），該橋?qū)儆诖髽颍踩燃?jí)為二級(jí)，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(jì)中考慮該橋?yàn)橹匾髽?，安全等?jí)為一級(jí)。
    2、道路等級(jí)：城市道路級(jí)
    3、設(shè)計(jì)荷載：汽車活載：城?A級(jí)
    4、計(jì)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(yuǎn)期規(guī)劃城際鐵路客運(yùn)專線凈空不小于7.60m；
    主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[/B]
    主橋?yàn)橄鲁惺戒摴芑炷料禇U橋，采用剛性系梁剛性拱結(jié)構(gòu)形式。拱肋的理論計(jì)算跨徑為128m，計(jì)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(gè)問題。
    2、所有對(duì)接焊縫等級(jí)為Ⅰ級(jí)，尤其是管對(duì)管的焊接，在設(shè)備無法安裝靠人工焊接時(shí)，對(duì)人員的培訓(xùn)、考核選拔至關(guān)重要
    3、相貫節(jié)點(diǎn)是本橋鋼管拱的主要節(jié)點(diǎn)型式，相貫節(jié)點(diǎn)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(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、在制造過程中下料、預(yù)拼是必須要控制的二個(gè)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(diǎn)。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(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(shè)計(jì)院半孔鋼管拱節(jié)點(diǎn)施工坐標(biāo)放樣圖輸入計(jì)算機(jī)，然后選取其中一個(gè)吊裝節(jié)段節(jié)點(diǎn)圖，根據(jù)吊裝節(jié)段制造時(shí)所需最小施工平臺(tái)為原則確定制造坐標(biāo)系放出施工時(shí)的實(shí)際圖樣。
    依據(jù)實(shí)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(jìn)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(duì)接完畢后，主弦管上各相貫節(jié)點(diǎn)焊縫避免二次疊加。
    4、 主弦管管節(jié)對(duì)接形成單元管節(jié)注意以下幾點(diǎn)：
    1） 主弦管每個(gè)單元管節(jié)由多個(gè)管節(jié)對(duì)接而成，管節(jié)對(duì)接用轉(zhuǎn)胎進(jìn)行拼裝。
    2） 檢查圓管對(duì)接焊胎，管接管端不平度和管節(jié)橢圓度是否符合設(shè)計(jì)要求，若不滿足要求，則必須調(diào)校到位。
    3） 將檢驗(yàn)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(duì)接縱向焊縫錯(cuò)開距離500mm左右。
    4）將管節(jié)與管節(jié)之間對(duì)接環(huán)焊縫點(diǎn)固焊。
    5）采用自動(dòng)焊焊接管節(jié)間的對(duì)接環(huán)焊縫。
    5、鋼管拱助拼裝應(yīng)注意的問題：
    1）在平臺(tái)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(biāo)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(diǎn)坐標(biāo)，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(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(duì)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(diǎn)坐標(biāo)、鋼管輪廓曲線、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(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(diǎn)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(diǎn)坐標(biāo)、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(biāo)圖，在試拼平臺(tái)上按1：1臥式半孔放樣，確定各拱肋節(jié)段節(jié)點(diǎn)位置、輪廓線位置和節(jié)段臨時(shí)連接法蘭位置。
    ⑵ 將各拱肋節(jié)段吊入試拼臺(tái)上，符合大樣后固定。
    ⑶ 在節(jié)段臨時(shí)連接法蘭上，用臨時(shí)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(gè)弦管外圓拱頂劃出對(duì)應(yīng)標(biāo)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(duì)應(yīng)時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確，還在每個(gè)運(yùn)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（合攏段在兩個(gè)上弦管拱頂處中心既整拱的對(duì)稱中心）打出樣沖十字線，這些十字線的中心點(diǎn)作為拱肋安裝及檢測(cè)的重要基準(zhǔn)。


    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(diǎn)，在安裝過程中 注意以下幾點(diǎn)：
    1.吊裝前的準(zhǔn)備工作
    當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工作面及吊裝設(shè)施準(zhǔn)備就緒后，對(duì)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(duì)吊裝方案中每一個(gè)細(xì)節(jié)的施工方法認(rèn)真討論落實(shí)，做到目標(biāo)明確，心中有數(shù)，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(fù)核凈跨徑，起拱線位置和標(biāo)高，拱座傾斜面，并在拱座上標(biāo)出起拱線及軸線位置。復(fù)核水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)及中軸線樁位。

    3.檢查拱肋弦長及接頭端情況，檢查臨時(shí)栓接位置，對(duì)存在安裝的不利因素，提前排除。
    風(fēng)纜設(shè)置等滿足施工需要。
    做好拱肋安裝中的測(cè)量標(biāo)記。
    做好吊裝的指揮協(xié)調(diào)及安全工作。
    對(duì)拱肋運(yùn)輸通道進(jìn)行全面檢查。
    檢查拱肋水平觀測(cè)及中軸線觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)，標(biāo)尺記錄，聯(lián)絡(luò)及組織分工等準(zhǔn)備工作。
    檢查施工安全設(shè)備，落實(shí)各項(xiàng)安全措施。
    4.構(gòu)件符合
    在工廠試拼裝驗(yàn)收合格運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的拱段，仔細(xì)地檢測(cè)一遍拱肋的幾何尺寸，檢測(cè)無誤后進(jìn)行吊裝段的組裝。
    5.拱肋吊裝段組裝
    根據(jù)現(xiàn)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大樣搭好臨時(shí)組裝支架，用汽車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、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(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人、安全負(fù)責(zé)人共同仔細(xì)檢查扣索、纜風(fēng)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(fēng)繩?拱肋測(cè)量（軸線、坐標(biāo)、標(biāo)高、傾角及溫差偏移）?調(diào)整至符合設(shè)計(jì)要求?緊固纜風(fēng)繩?松吊鉤?再測(cè)量（是否符合設(shè)計(jì)要求，如果達(dá)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(cè)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(jìn)行調(diào)整直至符合設(shè)計(jì)要求后方能對(duì)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)將此段長度兩端各預(yù)留100?，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后，現(xiàn)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(yù)拱
    為了保證拱橋安裝的拱度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，除了在制作時(shí)按照要求加了預(yù)拱高度，每段安裝時(shí)在接口處另外預(yù)拱15?，從而保證在脫離支撐加載后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。


    四、有關(guān)的幾個(gè)問題
    1 、采用數(shù)控火焰相貫線切割機(jī)進(jìn)行下料該方法操作簡單,工藝先進(jìn)，切割精度和效率高。腹管貫口體現(xiàn)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(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(jī)械操作（爬焊機(jī)），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(xiàn)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(shù)多，采用全站儀進(jìn)行測(cè)量定位可以大大提高安裝精度，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制作質(zhì)量的精確控制
    4、結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)模擬保證拱橋整體預(yù)拼精度及預(yù)拱度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

    5.構(gòu)件在裝卸車時(shí)，吊點(diǎn)用墊木或橡膠墊等進(jìn)行保護(hù)，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(yùn)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(jìn)途中，對(duì)運(yùn)輸司機(jī)進(jìn)行交底。
    6.各項(xiàng)安全措施的落實(shí)，并注意隨時(shí)檢查。項(xiàng)目總工安全技術(shù)負(fù)責(zé)人，審定各項(xiàng)安全生產(chǎn)技術(shù)措施，并負(fù)責(zé)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(zé)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(fù)責(zé)臨時(shí)用電的管理。所有用電現(xiàn)場(chǎng)必須有專業(yè)電工值班，非專業(yè)電工不準(zhǔn)私自接線用電。按照有關(guān)規(guī)定設(shè)置符合標(biāo)準(zhǔn)的臨時(shí)配電箱，安裝漏電保護(hù)開關(guān)，堅(jiān)持“一機(jī)一閘一保焊接施工場(chǎng)地周圍清除易燃易爆物品或進(jìn)行覆蓋、隔離。電焊機(jī)外殼良好接地，其電源的裝拆由專業(yè)電工進(jìn)行，并設(shè)獨(dú)立的防雨開關(guān)箱，拉全閘時(shí)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(diǎn)工作，站在絕緣膠板或木板上。更換場(chǎng)地移動(dòng)把線時(shí)，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(shí)，戴防護(hù)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(yán)禁隨意高空扔下，特別是保護(hù)作業(yè)平臺(tái)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(jì)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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