鋼管拱制造工藝分析與對比

彭飛

摘要：分析鋼管拱的結構特點，并針對鋼管拱的兩種加工工藝分別進行了詳細的闡述，并對其優缺點進行了深入的分析。通過實施效果的驗證，為制造企業提高產品質量及勞動效率，降低生產成本，節約材料提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：鋼管拱;以折代曲工藝;鋼管冷彎工藝;分析對比

1.鋼管拱的結構特點

鋼管混凝土結構屬于拱式橋的重要形式之一，具有以下的優點：⑴ 構件承載力大大提高。⑵ 具有良好的塑性和韌性。⑶ 結構自重和造價較低。⑷ 施工簡單縮短工期。⑸ 防腐防火性能好。⑹ 結構造型美觀。

2.鋼管拱“以折代曲”制作工藝

2.1技術難點

管節以折代曲，曲線線形成為一個關鍵控制項點;管節的焊接量較大，鋼管的縱縫和相貫線數量較多，焊縫的質量和焊接變形是另一個關鍵控制點。故針對“以折代曲”的特點須采取相應的措施，對橋梁線形、焊接變形等問題加以控制，滿足設計圖紙和標準的要求。

2.2制造工藝

主拱鋼管制造過程：下料卷管焊接縱縫探傷在1：1的胎型上進行組裝焊接（環縫）探傷預拼裝打砂、涂裝。

⑴ 單元管節制作工藝：鋼管節段采用大型數控卷板機卷制成形。卷制合格的鋼管置于專用胎架上，采用埋弧自動焊進行焊接，先進行管內焊縫焊接，然后進行管外焊縫焊接。焊后24小時進行無損探傷，對焊縫鏟磨平整。鋼管整體校圓可在卷板機上進行，也可在夾具上進行。

⑵ 管節以折代曲工藝：管節曲線采用“以折代曲”，核心是管節段在地胎內以折線形拼接成拱肋弦管，折點處于拱軸線上。鋼管節段接長須在專用地胎上進行，胎型底板上按1：1比例布置拱肋弦管外緣曲線及軸線大樣，接長時按照以折代曲的方式進行接長，保證制造線形。參照規范要求，為保證拱肋工作曲線和線形美觀圓順，以折代曲滿足以下要求：① 管節直線與理論曲線形成的矢高f：≤8mm;② 滿足f要求確定管節長度。

⑶ 單元拱肋節段制造工藝：單元節段的制造是在單元管節加工完成后在1：1胎型上進行。鋼拱肋單元組裝采用地胎胎型進行控制，鋼拱肋的長度及拱度均能反應設計圖紙的真實狀態。在地樣坐標組裝工作臺上，根據地樣坐標點可反映出拱肋控制點上的拱度、吊桿連結中心線的精確位置、節段間結合線的檢測坐標數值，以及檢查構件的總長度和平面度。

3.鋼管拱“冷彎”制作工藝

3.1技術難點

鋼管“冷彎”制作工藝，即對單根直縫鋼管采用頂彎設備對直縫鋼管進行頂彎，保證單根鋼管的曲線線型。單根鋼管曲線的精度控制是保證拱肋整體線形的根本保證。預拼裝工藝是制造精度和橋位架設精度的聯系紐帶，是必不可少的一道重點工藝。

3.2制造工藝

⑴ 管節冷彎工藝：利用專用頂彎設備，在具有足夠強度的門架上安裝液壓千斤頂，利用千斤頂所產生的水平推力，推動模塊對直縫鋼管進行頂彎，達到頂彎直縫鋼管的目的。

⑵ 鋼拱肋拼裝胎架制作：依據設計圖要求進行放樣并制作整體組裝臥式胎架。利用施工圖給定的拱度曲線設計臥拼時各相關控制點的地樣坐標，根據設計圖要求進行放樣并制作整體組裝胎架。胎架上應放出縱向軸線、外弧邊線、橫撐接頭及拱上橫梁接頭位置線，并將以上控制線兩端引到胎架測量基準線外側一米左右的位置，便于測量和復核。

⑶ 鋼拱肋弦管組裝：直縫鋼管拼裝時，將對接焊縫置于平聯板內側;相鄰縱向焊縫錯開200mm以上。拱肋預制單元探傷結束后，重新回胎進行復核，滿足要求后，按照鋼拱肋預制段長度進行火焰切割、修磨，并進行打砂、涂裝。完成的拱肋預制段單元發往橋位總拼現場。

⑷ 橋位現場預拼裝：將單元構件利用橋位總拼裝胎架進行吊裝單元的拼裝、焊接。拱肋吊裝單元探傷結束后，重新回胎進行復核，并拼裝、焊接拱肋 吊裝節段之間的定位內法蘭。進行預留焊縫的打砂及油漆補涂。

4.鋼管拱“以折代曲”制作工藝與“冷彎”制作工藝的對比

“以折代曲”和“冷彎”制作工藝各有優缺點，通過以下表格將兩種加工工藝及檢驗標準進行對比。

5.結語

中國已經駛入高速發展的快車道，日益提高的物質生活和精神文明使人們對現代橋梁的設計要求越來越高，對橋梁造型也越來越重視。為了適應市場的要求，制造企業必須對橋梁加工制造方法進行量身打造?！耙哉鄞奔庸し椒ㄟm用的范圍越來越局限，較適合結構較簡單的鋼管拱結構。“冷彎”加工方法則對其是一個有益的補充。通過對以上兩種制造工藝及實施效果的對比，不難發現兩種加工方法各有所長，采用的加工方法更應符合制造企業的發展需求和客觀條件，以便于企業實現產品性能最大化。

參考文獻：

[1]GB50923-2013 鋼管混凝土拱橋技術規范

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[4]賀曉川，楊曉曉，王延龍.《太原市南中環橋鋼管拱肋制作工藝》J. 鋼結構，2010，25（005）：63-65.

[5]侯永鵬《神木鋼管混凝土拱橋鋼結構制造技術》鋼結構雜志社.2009（10）：65-67