對大跨度鋼桁架拱橋施工技術及質量控制研究

劉 洋

（四川路橋華東建設有限公司 616256）

對大跨度鋼桁架拱橋施工技術及質量控制研究

劉 洋

（四川路橋華東建設有限公司 616256）

由于大跨度鋼桁拱橋具有跨度大、結構復雜、施工流程多等特點，且其施工控制存在計算參數取值、計算模型簡化和測量等誤差，使得大跨度鋼桁拱橋的施工控制具有較高的難度。文章主要分析了大跨度鋼桁架拱橋施工技術及質量控制研究，以供參考。

大跨度；鋼桁架；拱橋；施工

引言

鋼桁拱橋由于其較大的跨越能力、優(yōu)美的造型、優(yōu)良的抗風和抗震性能，在國內外公路和鐵路橋梁中取得了較快發(fā)展，如美國的新河谷大橋，韓國的傍花大橋，我國的九江長江大橋、重慶朝天門長江大橋、南京大勝關長江大橋及橫琴二橋。任何橋梁施工，都是系統(tǒng)工程，離不開施工控制，施工控制對最終成橋的線形和應力等有著重要的影響。某鋼管桁架橋為桁架式鋼管混凝土上承式拱橋。桁架體系由四片桁架片和之間的橫向連接桿組成，設上下各四根Φ70直焊縫Q345B鋼管主弦桿，主弦桿及兩側腹桿澆注C50鋼管混凝土。采用該工法施工，并通過在其它幾個類似工程中的使用，達到了安全可靠的施工效果，并取得了良好的經濟效益和社會效益，推廣應用前景十分廣闊。

1 廠內制作及預拼裝

1.1放樣、號料、切割及煨彎

根據設計圖紙，所有構件均由電腦放樣，核對構件幾何尺寸，劃出零件草圖和下料草圖及排版圖，如發(fā)現(xiàn)差錯及時反饋。零件圖上必須標明每個零件尺寸及安裝位置，放出加工余量和焊接收縮量。根據排版圖或放樣草圖劃線、號料，必須注明鋼管的爐批號與零件使用區(qū)域，對應登記并作標記，以便材料跟蹤，對剩下的鋼材也應標明牌號與爐批號以備用。鋼管桁架結構中鋼管的彎度不大，可直接采用較長的成品鋼管，電腦放樣計算彎制曲度，煨熱后彎制成型。

1.2焊接

鋼結構正式施焊之前必須完成所用鋼材的對應焊接工藝評定，通過試驗，確定各鋼材焊接所需合理的焊條、焊劑、電流、電壓、焊接方式及速度和焊縫的層數、平焊、立焊、仰焊的運條手法等，確定溫度影響對構件幾何尺寸及變形形態(tài)的影響程度，制定合理的焊接工藝與工藝規(guī)程，指導實際生產，確保焊接質量。常見焊接缺陷按在焊縫中的位置可分為外部和內部缺陷，外部缺陷有焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、燒傷、外部氣孔、表面裂紋等。這些缺陷都在焊縫區(qū)的外表面，通過肉眼或用低倍放大鏡可觀察到。內部缺陷如未焊透、未融合、夾渣、夾雜物、氣孔、焊接裂紋等在焊縫的內部，需用破壞性試驗或超聲波探傷檢測，必要時做射線拍片探傷復查。對焊縫質量檢查的范圍及頻率規(guī)范都有明確規(guī)定，一定要嚴格按照規(guī)范及標準規(guī)定嚴格執(zhí)行，檢查要做到及時、全面、細致，對不符合規(guī)定的要及時清除補焊，避免多次補焊現(xiàn)象發(fā)生。

1.3預拼裝

桁架單塊尺寸較大，在工廠內預拼裝不便運輸，故僅進行桁架小拼裝，小拼裝分段原則是：考慮鋼管對接接口的合理性；充分利用鋼管的來料長度減少鋼管的對接焊縫；便于運輸、合攏。拼裝單塊桁架的中、下弦桿及中下弦桿間的腹桿，預拼裝結束后在工廠內放大樣，檢驗桁架拱度、桁架接口處連接是否光順及各零件安裝位置是否正確并劃出余量線后運輸到現(xiàn)場。

2 現(xiàn)場總拼裝

2.1現(xiàn)場中長段立體拼裝

在廠內小拼裝的基礎上，現(xiàn)場進行中長段立體拼裝。由于現(xiàn)場焊接仰焊難度較大，為保證焊縫質量，在完成整個節(jié)段的平焊與立焊后，利用龍門吊機將預拼節(jié)段整體翻身，再焊接另一面焊縫。在翻身前的施工中要注意按要求對仰焊縫作手工電焊打底，并先組拼焊好隔板，翻身過程中要輕柔、平緩，設置必要的支墊或拉繩，防止沖擊和集中受力。翻身后對原仰焊進行平焊之前，抽樣檢查鋼管拱截面的主要控制尺寸，預防變形。

2.2現(xiàn)場支撐加固

考慮結構跨度大，整體高程高，如采用傳統(tǒng)的腳手架支撐系統(tǒng)，一次性投入巨大，經濟性差，因此采用按照拼裝構件節(jié)點位置支撐加固的方法。精確計算結構節(jié)點位置及高程，并計算合攏前桁架的總重量，從而推算出各節(jié)點支撐點的承受重量，選用合適型號的工字鋼做支撐柱。利用全站儀精確定位構件節(jié)點位置，在節(jié)點位置澆注混凝土墩，并預埋加固鋼板，在預埋鋼板上焊接豎向工字鋼或鋼管作為加固支撐用，用水準儀控制好支撐的頂高程，便于安裝桁架。

2.3現(xiàn)場安裝

采用小噸位多點面、多臺吊車同時吊裝的方法，方便固定桁架節(jié)段，采用先中間后兩邊、由兩端向中間合攏的對稱吊裝順序。

將預留的與承臺支座相接部分的余量按支座形式配合修割。吊裝到位后，檢驗各個桿件的安裝位置尺寸及標高，檢驗合格后做臨時固定，進行燒焊。第二段安裝時，檢驗HJ-2-1立體桁架分段與HJ-2-2立體桁架分段各節(jié)點尺寸及合攏口尺寸，合攏口需光順過渡，無明顯折角，檢驗合格后燒焊。對失圓誤差和中心距微小誤差，可利用鋼質夾具空中整形，必要時可以采用千斤頂配合。對變形或錯位較大，超出規(guī)定要求的接頭，應采用鋼板襯板(或預制備用的鋼管環(huán)形箍)進行加強處理，確保成拱質量。

3 鋼管混凝土及涂裝施工

3.1優(yōu)化設計配合比

配合比的優(yōu)化設計遵循、高強、微膨脹、自密實、優(yōu)良工作性能、低工程造價等原則，拌制出的混凝土在達到抗壓性能要求的同時，考慮施工時泵送距離長、阻力大、拌和量小、施工時間長等特點，還要求具有良好的可泵性。

3.2泵送頂升澆注鋼管混凝土

鋼管混凝土的施工方法主要有人工逐段澆搗法、高位拋落免振搗法、泵送頂升澆注法等幾種方法。綜合考慮桁架式鋼管拱的特點，其管內混凝土澆注方法采用泵送頂升澆注法最為適宜。其原理為：在鋼管桁架拱的根部開設壓注孔,兩側同時泵送頂升，通過管內混凝土的重力和泵壓產生的向上的沖力，使鋼管內混凝土密實，此方法施工速度快，勞動強度低，簡單方便，且混凝土澆注容易密實，非常適用于鋼管結構拱形橋梁的拱肋鋼管、腹板以及高的鋼管柱、樁等工程的混凝土灌注。

泵機選用泵送壓力較大的汽車地泵，由于鋼管較短，混凝土和易性好，管內失水少，泵壓大，在開始進行泵送混凝土前，可不向管中泵入潤濕的水和水泥砂漿(泵入水和砂漿的目的是潤滑鋼管內壁，避免先期泵入的混凝土因接觸鋼管壁而失水變得干硬，增大摩阻力，加大泵送難度)，直接泵入混凝土。

施工中為保證鋼桁架結構的穩(wěn)定性和安全性，避免弦桿偏向變形，泵送遵循“逐步成拱，逐級加載，外力釋放，間期縮短”的原則，先下弦后上弦，先內管后邊管，先拱腳后拱頂的順序對稱均衡加載的原則，兩岸對稱泵送。可安排專人用小鐵錘敲擊鋼管，掌握混凝土泵送高度，并用對講機反饋給兩側，以調控泵送量，使兩側保持一致。每次施工的根數視第一根的初凝時間而定，在剛灌注的鋼管混凝土初凝后，不再灌注，待前期灌注的混凝土抗壓強度達到設計強度的80%以上時，方可進行下一批鋼管混凝土灌注施工，一般間隔為3天以上，此時混凝土能承受鋼管混凝土施工時產生的沖擊力。

管內混凝土澆注過程中，檢測人員根據壓注混凝土部位進行跟蹤檢測，測量人員隨時觀測拱腳位移量和拱頂起拱高度，對于管內混凝土是否密實，混凝土收縮后是否與鋼管壁之間形成空隙等問題，要及時進行檢測填充密實度，檢測方法可采用小鐵錘敲擊鋼管和超聲波探測儀檢測，發(fā)現(xiàn)有空隙時，采用鉆孔檢查，對有空隙部位進行鉆孔壓漿補強。

3.3防腐處理

所有鋼構件制作完成后均應進行噴砂除銹處理，達到ST2級除銹質量標準，噴砂后立即刷防銹底漆兩道，全部安裝完畢并澆筑完鋼管混凝土后，再刷防火漆和聚胺脂面漆，涂刷期間經常用電子測厚儀檢測厚度，保證厚度和均勻程度，不合格時及時補涂。

結束語

本項目所建的桁架式鋼管拱橋美觀大方，適應性強，建成后，成為當地一道亮麗的風景。本工法的實施，推進了科技進步，降低了施工難度，縮短了工期，降低了施工成本，施工工序的合理穿插保證了施工全過程無質量、安全事故，并做到了文明環(huán)保施工。使工程提前開放交通，也為當地單位及群眾帶來了極大的方便，促進了當地經濟發(fā)展。

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[2]賴允深，黃天立.大跨度鋼桁架系桿拱橋施工監(jiān)控技術研究[J].城市道橋與防洪，2013（6）.

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1007-6344（2017）05-0081-01