200 t級鋼管拱肋節段臥式制作工藝

王建軍，韓　玉，馮　智，秦大燕

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西　南寧　530011)

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200 t級鋼管拱肋節段臥式制作工藝

王建軍，韓玉，馮智，秦大燕

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西南寧530011)

王建軍(1982—)，高級工程師，主要從事公路與橋梁的施工與管理工作；

韓玉(1972—)，教授級高工，主要研究方向：道路與橋梁工程；

馮智(1963—)，教授級高工，主要研究方向：道路與橋梁工程；

秦大燕(1980—)，高級工程師，主要研究方向：道路與橋梁工程。

摘要：文章以合江長江一橋工程為例，推薦對200 t級鋼管拱肋節段采用臥式制作工藝；借助AUTO CAD軟件三維制圖功能完成圖紙轉換，選擇通用筒節、斜筒節、過渡筒節分別劃分方式進行主弦管筒節劃分；介紹了筒節和單元件的制作工序，展示了制作圖樣及實物圖片；通過拼裝檢驗和實橋監測驗證了臥拼工藝的正確合理性，為大橋的順利完工提供了保障。

關鍵詞：橋梁；鋼管；拱肋節段；200 t級；臥式制作；工藝

0引言

橋梁鋼結構的工廠制作和預拼最好能反應鋼結構實際拼裝施工時的狀態，以橋梁鋼塔結構為例，早期基本采用立置拼裝的方式，但是隨著橋梁跨度不斷增大，鋼塔結構規模不斷向巨型化發展，必須采用合理的水平制作和拼裝工藝，才能提高施工效率、經濟性和安全性。鋼管混凝土拱橋跨度已經達到500 m級別，單個節段制作重量達到200 t級別，體量非常巨大，拱肋節段采用臥式制作方式，才能保證施工快捷安全，但是否能保證精度，還需通過實踐檢驗。

1工程背景介紹

合江長江一橋主拱采用主孔跨度為530 m的鋼管混凝土桁式結構，凈矢跨比為1/4.5，拱軸系數為1.45。拱腳截面徑向高16.0 m，拱頂截面徑向高8.0 m，肋寬4.0 m。每肋為4φ1 320鋼管，壁厚按位置不同而變化，分別為22mm、26mm、30mm、34mm。管內灌C60混凝土的鋼管混凝土弦管，橫聯鋼管為φ762mm×16mm，豎向腹管為φ660mm×12mm。大橋總體布置圖見圖1。

圖1　波司登長江大橋設計總體布置圖

大橋主拱肋最大截面高度為16m，最大節段長度達45m，最大分段重量達192t，綜合考慮經濟性、安全性和施工方便，確定采用以臥式制作和拼裝為主、立式拼裝檢驗控制的方式進行拱肋結構的制作拼裝施工。

拱肋節段臥式制作時采用“1+3”預拼工藝方案，在臥拼胎架上完成主拱肋預拼、腹桿相貫線焊接及接頭連接件的安裝工作。

最終確定合江長江一橋主拱肋制造總體施工工藝方案為：筒節制造→單元件制造→弦管片裝分段制造→單側主拱肋臥拼裝→主拱肋立拼檢驗(可選)→涂裝。筒節、單元件在專用平臺上制造。工序為：筒節制造→筒節按橋線型對接組裝成弦管單元件。弦管片裝分段制造在專用胎架上制造，分上弦片裝分段和下弦片裝分段制造。

2拱肋節段臥式制作

2.1　圖紙轉化

合江長江一橋主拱肋為空間桁架結構，拱腳至拱頂為變截面，桿件繁多，每一桿件的幾何參數、空間位置各異。精確制作的前提是獲取準確的幾何參數。傳統的放樣方式為平面、立面量取、校核，對工藝員的空間思維要求高；采用三維立體模型，既精確又方便，是目前已知最好的解決方案。

本橋采用AUTOCAD制圖軟件建立全橋主拱三維模型(1∶1)，經校核模型中各桿件無誤后，讀取桿件各項參數并按規范要求布置焊縫的位置。按照設計坐標進行建模，模型中將預拱度值加入到對應的坐標值中。從模型中得到的桿件參數僅為理論值，不能用于指導生產，應考慮工藝補償量。工藝補償量中，主要包含各桿件單位焊接收縮量、切割設備精度、裝配誤差等。

2.1.1主弦管

本橋采用平行拱肋設計，左右對稱，跨中對稱，因此以一側拱肋為研究對象。主弦管為一懸鏈線，直徑達1.32m，采取以折代曲的制作工藝(相對弧形管，無彎管產生的殘余應力)。根據曲率的大小及卷管能力，筒節長度控制在2~3m。筒節劃分時，將筒節分為3種類型，分別是通用筒節、斜筒節、過渡筒節，長度、數量根據具體劃分需要進行調整。對筒節進行編號、標注方向。以上步驟均能在AUTOCAD中完成。

將以上的筒節分別劃分方式與傳統的單一直筒節劃分進行對比，見表1。

從表1可看出，筒節分別劃分、一次到位的方案在不受下料設備影響的條件下，各方面均優于單一的筒節劃分方式。合江長橋一橋鋼結構在工廠制作，滿足分別劃分的條件，因此采用該方式。

2.1.2橫聯管、腹桿、橫撐管

橫聯管直徑為762mm，橫撐主管直徑為711mm，均采用鋼板卷制，工藝與主弦管筒節一致。腹桿直徑為660mm，全橋數量達900余米，均為直管，采用成品直縫管加快生產效率。在首批成品管材進廠后，進行抽檢，長度、橢圓度均符合要求，但對焊縫進行UT檢測時，發現局部焊縫存在缺陷，需進行返工處理。因此，必須堅持進行材料抽檢。

表1　兩種筒節劃分方式特點對比表

腹桿采用相貫線切割機下料。在臥拼裝過程中，出現了管兩端相貫線扭曲，即趾部或根部不在同一面上，造成相貫線焊縫間隙超寬，無法焊接。在進行相貫線切割機下料時，應先讓機器畫出印跡，檢查印跡符合要求后再進行切割。

2.2　筒節制作

筒節制作的工序為：壓頭→卷管→裝配→縱縫焊接→矯圓(見表2)。壓頭，即將筒節長度方向的兩端壓出一定的圓弧，寬度約200mm，根據直徑大小確定。未經壓頭的鋼板，在卷管后，接口處宜形成凸角，壓過火則形成鈍角，均不利于后期的裝配、焊接及矯圓。壓頭需要的模具弧度與管經弧度一致。正式制作前通過首制件驗證工藝的可行性。

2.3　單元件制作

單元件制作工序見表3。

表2　筒節制作工序表

表3　單元件制作工序表

3拼裝檢驗

完成單元件制作后，分別進行了拱肋的臥拼施工及立拼檢驗，通過立拼后的偏位測量和法蘭盤密貼度檢查，以及對合江長江一橋施工過程的監控量測，結果證明，只要拱肋分段的軸線偏位控制在±3mm內，雖然立置后會產生一定的變形差異，但仍可控制在規范要求的范圍內，因此采用臥式制作方法可完全滿足施工要求。

4結語

大型鋼構件的制作方式及工藝，對其精度、效率、經濟性和安全性起著決定作用，本文通過對合江長江一橋200t級鋼管拱肋節段的制作工藝進行分析和實踐，得到以下結論：

(1)推薦采用臥式制作工藝進行200t級鋼管拱肋節段的制作；

(2)圖紙轉換借助三維制圖軟件功進行圖紙轉，方便快捷，精度高；

(3)主弦管筒節劃分選擇通用筒節、斜筒節、過渡筒節分別劃分方式進行，可以有效保證制作質量；

(4)通過拼裝檢驗和實橋監測驗證了合江長江一橋臥拼工藝的正確合理性，為大橋的順利完工提供了保障。

參考文獻

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Horizontal Production Process of 200t-Level Steel-tube Arch Rib Section

WANG Jian-jun，HAN Yu，FENG Zhi，QIN Da-yan

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

Abstract：With Hejiang Yangtze I Bridge project as an example，this article recommended to use the horizontal production technique for 200t-level steel-tube arch rib section；it completed the drawing con-version via to three-dimensional mapping function of AUTO CAD software，conducted the tube section dividing of main chord tube respectively by selecting the generic tube section，oblique tube section，and transitional tube section division methods；described the production process of tube section and unit parts，showed the production pattern and physical picture；and verified the validity and rationality of hor-izontal assembly process through the assembling inspection and real bridge monitoring，thereby provi-ding the guarantee for the successful completion of this bridge.

Keywords：Bridge；Steel tube；Arch rib segments；200t level；Horizontal production；Technology

收稿日期：2015-07-02

文章編號：1673-4874(2015)08-0052-04

中圖分類號：U448.22+2

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.08.013

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