某橋梁鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)

田 光 姜 華 高 峰

五冶集團(tuán)上海有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司

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某橋梁鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)

田 光 姜 華 高 峰

五冶集團(tuán)上海有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司

本文結(jié)合上海某拱橋的實(shí)際案例，對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供參考。

橋梁工程；鋼結(jié)構(gòu)；制作技術(shù)

一、工程概況

本工程為拱橋，工地位于上海閔行區(qū)大治河閘航路附近。主橋?yàn)橄鲁惺较禇U鋼拱橋，主橋：長(zhǎng)125m，寬12.5m，總工程量約1050噸，材質(zhì)為Q345qD，主橋上部結(jié)構(gòu)主要有拱肋系、橋面系、吊桿、水平系桿。

圖1 主橋立面圖

1 拱肋系

拱肋系統(tǒng)由拱肋、風(fēng)撐等構(gòu)件組成。主拱跨徑123m，主拱豎直，立面矢高24.6m，兩側(cè)拱肋間設(shè)6道風(fēng)撐。

主拱肋采用矩形截面，寬1.2m，高2m。拱肋橫隔板水平間距1.5 ～2m，吊桿處設(shè)橫隔板，主拱與主梁連接處采用整體節(jié)點(diǎn)板，拱肋系統(tǒng)共設(shè)置風(fēng)撐6道，風(fēng)撐水平間距16m，風(fēng)撐截面為箱型，高1.2m，寬1.6m。

2 橋面系

拱橋橋面系主梁為變截面鋼-混凝土結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。全長(zhǎng)125m，全寬12.5m。橫坡雙向2%，結(jié)合梁鋼梁是主縱梁、中橫梁、端橫梁、小縱梁、挑臂組成的雙主梁梁格體系。每間隔4m設(shè)置一道中橫梁，每?jī)傻罊M梁之間設(shè)置一道小縱梁。

全橋共設(shè)兩片矩形斷面主縱梁，中心距11.2m，中心高1.768m。主縱梁底板在吊點(diǎn)位置設(shè)置永久施工孔；中橫梁順橋向基本間距4米，跨中鋼結(jié)構(gòu)梁高1.17m，端部梁高1.74m，采用工字形斷面；端橫梁采用矩形箱形斷面，寬1.56m，跨中梁高2.475m，端梁高2.38m；橫斷面上設(shè)兩道工字形小縱梁。

3 吊桿

吊桿間距為9.5+13*8+9.5m，每個(gè)吊點(diǎn)為單吊桿。全橋共28根吊桿，中間吊桿采用12股Φsl5.2環(huán)氧鋼絞線，端吊桿采用19股Φsl5.2環(huán)氧鋼絞線。吊桿索拱、梁端錨頭均為冷鑄錨，拱端連接穿銷式鉸板，梁端為張拉端，采用球鉸以適應(yīng)吊桿微小轉(zhuǎn)動(dòng)。

4 水平系桿

平衡拱肋推力的水平系桿索采用環(huán)氧鋼絞線，主梁每側(cè)主縱梁箱內(nèi)各布置4根水平系桿，每根系桿由12股Φsl5.2鋼絞線組成。

二、制作加工前部分重點(diǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作

1 材料定尺

該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)型式主要為箱體結(jié)構(gòu)，整個(gè)截面尺寸均一致，為了合理充分的利用材料，降低材料損耗率，在正式開工前，應(yīng)對(duì)構(gòu)件各種截面尺寸全面分解，每種規(guī)格厚度的鋼板對(duì)長(zhǎng)度和寬度分別向鋼廠定尺采購，減少了切割浪費(fèi)和材料二次拼接，并節(jié)省工序，降低了人工、材料的消耗。

2 構(gòu)件運(yùn)輸方案準(zhǔn)備

由于受工地施工地理?xiàng)l件限制，所有構(gòu)件只能通過水上運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，直接從船上起吊拼裝。對(duì)于水上運(yùn)輸，需要重點(diǎn)落實(shí)運(yùn)輸路線及運(yùn)輸路線中對(duì)構(gòu)件及船舶的尺寸限制。該項(xiàng)目最長(zhǎng)構(gòu)件達(dá)44米，最高構(gòu)件達(dá)6.5米，最寬達(dá)8.8米。

根據(jù)構(gòu)件形式，最大使用船舶尺寸為55m*11.5m，海事部門監(jiān)管的大治河水運(yùn)對(duì)船舶尺寸有限制要求（船舶限制尺寸為長(zhǎng)45m*寬 10.45m），同時(shí)大治河西閘受閘口尺寸（高4.5m，寬12m）限制。為確保構(gòu)件能夠順利運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)，需先以書面形式向海事部門申請(qǐng)超限船舶水上運(yùn)輸手續(xù)，征得同意后，還需對(duì)主要限制位置（大治河西閘）實(shí)地考察。閘口水上尺寸可以通過測(cè)量手段獲取數(shù)據(jù)，水下深度數(shù)據(jù)需要海事部門和閘道部門根據(jù)潮汐表提供歷史同期水文數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)確認(rèn)并通過實(shí)際圖紙模擬發(fā)現(xiàn)，最高構(gòu)件加上船舶自有尺寸無法通過閘口，需解體分段運(yùn)輸，同時(shí)需要船艙內(nèi)壓水增加船體吃水深度。

水運(yùn)不同于陸運(yùn)，需要考慮潮水漲潮落潮時(shí)間，避免擱淺。深倉船內(nèi)通過壓水達(dá)到降低船舶水上高度的同時(shí)，需要在構(gòu)件裝船時(shí)提前將船舶調(diào)到平衡位置，不然船艙內(nèi)壓水越多，水就會(huì)越向一邊囤積，造成船身傾斜，嚴(yán)重時(shí)將造成翻船。

三、制作過程中部分重點(diǎn)技術(shù)實(shí)施工作

1 鋼橋焊接

本項(xiàng)目所有連接節(jié)點(diǎn)均采用焊接連接，螺栓輔助定位。所有節(jié)點(diǎn)采取焊接，鋼材從任何方位、角度和形狀都能方便使用，不需要在鋼材上開孔，不會(huì)削弱截面，構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)省鋼材，制造方便，并易于自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高；焊接的剛度大，密封性較好；焊接的操作空間和焊接姿勢(shì)往往受構(gòu)件外形限制無法創(chuàng)造平焊條件，需大量立焊或仰焊，焊接作業(yè)和質(zhì)量檢驗(yàn)、檢查困難，質(zhì)量不易控制；

2 焊接殘余變形和殘余應(yīng)力的影響及減輕影響的方法

由于橋梁鋼結(jié)構(gòu)主要受動(dòng)載荷作用力，對(duì)焊縫的殘余應(yīng)力需重點(diǎn)控制。從材料排版階段重點(diǎn)控制焊縫數(shù)量，每個(gè)箱體四塊面板單塊接料比例控制在10%以內(nèi)，確保不出現(xiàn)T型接頭和十字接頭，從焊縫拼接數(shù)量上得到了控制。同時(shí)箱體的主焊縫焊接時(shí)，先對(duì)四條主焊縫整體對(duì)稱打底焊接，之后再對(duì)稱完成埋弧焊蓋面焊接。全部焊接完成后，正好再通過長(zhǎng)時(shí)間的室外預(yù)拼裝，依靠大自然的力量，經(jīng)過幾個(gè)月的風(fēng)吹、日曬、雨淋和季節(jié)的溫度變化，給構(gòu)件多次造成反復(fù)的溫度應(yīng)力。再溫度應(yīng)力形成的作用下，促使殘余應(yīng)力發(fā)生松弛而使尺寸精度獲得穩(wěn)定。經(jīng)過各個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)管理，整個(gè)構(gòu)件的焊接應(yīng)力消除整體處于受控。

3 整體預(yù)拼裝

為保證現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，在制作廠進(jìn)行構(gòu)件整體預(yù)拼。具體預(yù)拼分為三部分：

（1）端角與相鄰拱梁和主梁立式預(yù)拼

（2）整個(gè)拱梁臥式預(yù)拼

（3）整個(gè)橋面全拼（包括主梁、中橫梁、次梁）

預(yù)拼要求：

（1）所有預(yù)拼胎架預(yù)拼前需報(bào)驗(yàn)，并將地樣與書面資料保留；

（2）所有預(yù)拼尺寸按照設(shè)計(jì)圖紙理論尺寸進(jìn)行質(zhì)量控制，重點(diǎn)控制合攏口尺寸；

（3）所有現(xiàn)場(chǎng)合攏口對(duì)接間隙控制在6-8mm，超差部分應(yīng)進(jìn)行修整，同時(shí)在合攏口兩側(cè)用洋沖標(biāo)記200mm對(duì)合線，便于現(xiàn)場(chǎng)拼裝；

（4）橋面梁現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接節(jié)點(diǎn)，預(yù)拼時(shí)，將中橫梁、次梁、系梁互相聯(lián)系關(guān)系依次鋼印標(biāo)記鎖定，方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)號(hào)拼裝。

（5）利用全站儀對(duì)整體預(yù)拼數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量記錄（包括總長(zhǎng)，弦長(zhǎng)、拱度值等），并與設(shè)計(jì)布置圖總體尺寸核對(duì)，將尺寸調(diào)整控制在允許偏差范圍內(nèi)。

四、結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁在今后將往更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展，同時(shí)也對(duì)大型高精度制造鋼橋節(jié)段和大型施工設(shè)備的整體化安裝提出更高的要求。通過對(duì)大蘆線鋼橋制作加工的技術(shù)總結(jié)，對(duì)今后同類型制作項(xiàng)目起到了交流作用，充分發(fā)揮其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通建設(shè)中的作用。

［1］李剛軍.淺談橋梁鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝技術(shù)［J］.科技傳播，2011，09：179-180.

［2］李學(xué)剛.橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，14：168.