鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋼箱拱施工工法

1、 鋼結(jié)構(gòu)橋梁鋼箱拱施工工法（中鐵七局集團武漢工程有限公司）一、前言在橋梁建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)橋梁已得到了較多的應(yīng)用。西安浐灞生態(tài)區(qū)1號橋工程為鋼箱拱簡支鋼箱梁拱橋，其鋼箱拱節(jié)段為八角型截面呈橫橋向外傾20，形成蝴蝶造型，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)橋梁造型的美觀，有施工快捷等突出優(yōu)點。通過技術(shù)攻關(guān)，為鋼箱拱的制作和安裝積累了經(jīng)驗。該技術(shù)通過中鐵七局組織的技術(shù)鑒定，并獲得了科技成果一等獎。隨著鋼結(jié)構(gòu)橋梁在公路工程中的廣泛應(yīng)用，通過總結(jié)，形成工法，以指導(dǎo)類似工程的施工。二、工法特點1、鋼箱拱采用工廠化分節(jié)段制作，施工現(xiàn)場逐節(jié)拼裝。2、鋼箱拱節(jié)段單元按照運輸允許的最大長度進行工廠化制造，減少了現(xiàn)場安裝的焊接工程量，有利于保

2、證工程質(zhì)量。3、鋼箱拱節(jié)段單元運輸時采用特制的鎖具進行保護，有效避免運輸過程中可能對鋼箱拱節(jié)段單元造成的變形。4、鋼箱拱節(jié)段現(xiàn)場安裝時的臨時固定支撐，采用“貝雷架”構(gòu)成，可節(jié)約大量輔助鋼材。5、現(xiàn)場安裝操作簡單，可避免考慮焊接變形對安裝施工的影響，簡化了施工步驟。6、安裝施工安全可靠，安裝精度高，鋼箱拱的幾何線形可得到有效保證。7、鋼箱拱節(jié)段制作及運輸與現(xiàn)場臨時支撐設(shè)置可同步進行，安裝時有4個工位可同時施工，可縮短安裝施工工期，經(jīng)濟效益及社會效益明顯。三、適用范圍本工法適合于淺水各種鋼結(jié)構(gòu)橋梁中鋼箱拱結(jié)構(gòu)的施工。 四、工藝原理鋼箱拱節(jié)段在工廠以“無余量”制作，相鄰節(jié)段經(jīng)預(yù)拼裝匹配后焊裝特制的鎖

3、具運輸?shù)浆F(xiàn)場，現(xiàn)場安裝時只需控制定位鎖具的空間位置即可保證安裝精度?，F(xiàn)場采用支架定位，安裝順序為由下而上，安裝一個鋼拱節(jié)段后隨即固定焊好一個節(jié)段。合攏前鋼拱始終有一個自由端，不存在鋼箱拱節(jié)段的焊接內(nèi)應(yīng)力。節(jié)段端口控制點進行三維測量調(diào)整。合攏安裝時，采用千斤頂來頂開最后一條焊縫間隙，可保證鋼箱拱節(jié)段的內(nèi)應(yīng)力達到最小的程度。 五、施工工藝及要點（一）、工藝流程施工準(zhǔn)備臨時支撐基礎(chǔ)布置現(xiàn)場臨時支撐柱安裝施工安裝準(zhǔn)備拱腳座安裝焊縫探傷檢驗鋼箱拱節(jié)段端口測量調(diào)整合格鋼箱拱節(jié)段節(jié)段安裝合格焊縫探傷檢驗鋼箱拱節(jié)段端口測量調(diào)整合龍節(jié)段安裝箱拱外涂裝整理資料竣工交驗圖1：工藝流程圖（二）、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作1

4、、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作原則盡量在當(dāng)前運輸設(shè)備允許的范圍內(nèi)進行鋼箱拱節(jié)段節(jié)段的劃分，以增加鋼箱拱節(jié)段的剛度，減少現(xiàn)場安裝的焊接工程量和臨時支撐柱的數(shù)量。鋼箱拱節(jié)段的長度一般在 11 米、重量在 30 噸左右。 鋼箱拱節(jié)段采用在工廠以“無余量”精密控制進行制作，鋼箱拱節(jié)段的各零件以cad圖精確放樣，用全自動電腦數(shù)控切割機下料。零件放樣時，將鋼箱拱節(jié)段安裝時節(jié)段間環(huán)縫的焊縫收縮量及鋼箱拱節(jié)段的預(yù)拋高量作為修正值計算在內(nèi)。2、拱腳節(jié)段制作時，不必考慮修正值，完全按設(shè)計的節(jié)段幾何要求制作。3、鋼箱拱節(jié)段其它節(jié)段制作時，安裝時的自由端按設(shè)計值制作，另一端，按焊縫預(yù)留間隙和焊縫的收縮量進行修正制作。箱拱理論

5、端口鋼拱頂板箱拱制作端口箱拱理論端口安裝自由端安裝焊接端橫隔板鋼拱底板吊索錨箱吊索錨箱修正值圖 2：中間鋼箱拱節(jié)段制作要求示意圖4、合龍節(jié)段制作時，其一端按箱拱制作端口的要求處理，另一端預(yù)留100 mm切割余量。5、鋼箱拱節(jié)段節(jié)段制作完成后，進行相鄰節(jié)段間的預(yù)拼裝。以保證鋼箱拱節(jié)段的線型，端口的外形尺寸及匹配性，吊桿的相對位置，標(biāo)記線（定位線，檢查線，軸線等）。預(yù)拼裝必須在特制的胎架上進行。預(yù)拼裝應(yīng)以箱拱的空間位置為基準(zhǔn)，兼顧端口平齊。經(jīng)預(yù)拼裝后的箱拱節(jié)段，在兩相鄰端口焊裝臨時連接件（鎖件）。鋼箱拱節(jié)段節(jié)段現(xiàn)場安裝時，只要將臨時連接件對齊就可恢復(fù)預(yù)拼裝后的正確線形。 6、焊縫的檢測按照建筑鋼結(jié)

6、構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（jgj81-2002）相關(guān)條款的要求進行試驗和檢測。（三）、鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱的施工1、鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱的混凝土基礎(chǔ)必須落實在穩(wěn)定的土層上。2、支撐柱的主體采用“貝雷架”，以節(jié)省輔助鋼材的用量。3、根據(jù)鋼箱拱節(jié)段外形，在支撐柱上安裝“托架”。牙板托架操作平臺鋼箱拱節(jié)段節(jié)段安裝的臨圖 3：以“貝雷架”為主體的鋼箱拱節(jié)段安裝支撐柱圖 4：鋼箱拱節(jié)段安裝臨時支撐及操作平臺4、搭設(shè)操作平臺，便于對鋼箱拱節(jié)段進行空間位置調(diào)整和施焊，同時可保證施工人員的安全。5、將各支撐柱用鋼桁架連接在一起，以保證拱節(jié)安裝時支撐柱的穩(wěn)定性。圖 5：支撐柱用鋼桁架連接（4）、現(xiàn)場鋼箱拱節(jié)段安裝1、拱腳

7、節(jié)段的安裝是整個鋼箱拱節(jié)段安裝工程的重要環(huán)節(jié)。必須保 證其底部軸線定位的準(zhǔn)確，尤其是上部端口各控制點的三維坐標(biāo)值。2、中間鋼箱拱節(jié)段在安裝時不必考慮環(huán)縫焊接變形的影響。對正在安裝節(jié)段的自由端，如其控制點超出了規(guī)范要求，可在環(huán)縫間隙上作局部調(diào)整，使之滿足安裝要求。環(huán)縫焊接時可不必考慮溫度和日照的影響，但必須有防雨和防風(fēng)措施，焊接工作可全天候進行，焊縫質(zhì)量按照相關(guān)規(guī)定檢測。3、合理、正確的焊接順序是防止焊接變形的重要手段，采用多人對稱焊接，用陶質(zhì)襯墊，盡量避免仰焊。均可有效防止焊接變形。4、鋼箱拱節(jié)段吊裝可在地用 2 臺吊車抬吊鋼箱拱節(jié)面吊裝或在鋼箱橋面上進行圖 6：鋼箱拱節(jié)段吊裝頂板吊裝，吊裝時

8、采用2臺吊車進上角板上角板行抬吊。5、對溫度、日照的影響，腹板主要是控制測量時間。對端口各控制點的測量不得在陽光照射下進行。因為在陽光下角板底板下角板圖 7：鋼拱環(huán)縫焊接順序圖（箭頭表示焊接方向）照射下，鋼箱拱節(jié)段的上部吸熱大，下部吸熱小，而引起溫差變形。所以，測量的時間必須放在日出前、日落后或在陰天進行。（5）、鋼箱拱節(jié)段安裝軸線的控制測量1、鋼箱拱節(jié)段安裝時的測量控制，采用全站儀坐標(biāo)放樣程序，按照導(dǎo)線進行精密測量。 2、鋼箱拱節(jié)段的軸線是虛的，所以取鋼箱拱節(jié)段端口為控制點。事先導(dǎo)出各控制點的三維坐標(biāo)值，列表待驗。（6）、鋼箱拱合攏節(jié)段施工措施1、在合攏前精確測量合攏段間的距離。測量工作不得

9、在日照下進行，必須在當(dāng)天日出前、日落后或陰天，且氣溫最穩(wěn)定的時段進行。對合攏段制作余量切割也必須在測量氣溫同條件狀態(tài)下進行。2、合攏節(jié)段制作余量切割時，只考慮預(yù)留一條焊縫間隙，切割后應(yīng)檢查切割端口的平面度。3、合攏段吊裝到指定位置后，將其兩側(cè)與相鄰節(jié)段的間隙進行調(diào)整，讓其中的一條焊縫間隙滿足焊接要求，另一邊的焊縫間隙應(yīng)盡量為零。4、第一條環(huán)焊縫焊接完畢后，用千斤頂將另一條焊縫頂開，使其達到焊接要求后再將碼板固定，并進行環(huán)縫焊接。合龍節(jié)段吊索錨箱吊索錨箱碼板 2碼板 1段滿足焊接要求盡量為零圖 8：鋼箱合龍節(jié)段安裝要求示意圖（1）合龍節(jié)段已焊接好環(huán)縫吊索錨箱吊索錨箱碼板2已裝節(jié)段段滿足焊接要求圖

10、 9：鋼箱合龍節(jié)段安裝要求示意圖（2）代表用千斤頂?shù)耐饬磉_到焊縫要求 六、主要機具設(shè)備1、鋼箱鋼箱拱節(jié)段工廠生產(chǎn)機具設(shè)備（表1）焊接成型胎架預(yù)拼裝胎架自制1 套2、安裝現(xiàn)場生產(chǎn)機具設(shè)備（表2）2 臺20 臺8 臺2 臺2 臺手拉葫蘆全站儀無棱鏡、1 秒dsz2測量工具測量工具水準(zhǔn)儀七、勞動組織 人力資源配置表（表 3）數(shù)量(人)備注技術(shù)工人及其他人員（178人）1011腳手架工/66八、質(zhì)量控制（一）、執(zhí)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：1、鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb 50205-20002、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程jgj 81-20023、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范jtj041-20004、鐵路鋼橋制造規(guī)范tb1

11、0212-98 5、公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)jtgf80-1-2004（二）、安裝焊接檢驗1、鋼箱拱節(jié)段工廠制作誤差不得大于2mm。預(yù)拼裝必須保證相鄰端口匹配。2、鋼箱拱節(jié)段運輸必須綁扎牢靠。到達施工現(xiàn)場要嚴(yán)格檢查和驗收。3、鋼箱拱節(jié)段安裝對位時，節(jié)段自由端任一控制點的三維值不得偏差 6mm，且單側(cè)鋼箱拱節(jié)段兩對應(yīng)控制點的偏差應(yīng)基本一致。4、制定合理的焊接順序和焊接工藝，嚴(yán)格按照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程施焊，按規(guī)定對焊縫進行探傷并做好記錄。5、實施co2氣體保護焊進行鋼箱拱節(jié)段環(huán)縫焊接時，要搭設(shè)臨時防風(fēng)棚，以保證焊縫質(zhì)量。6、施工測量應(yīng)注意日照和氣溫的影響，確保正確采集測量數(shù)據(jù)。九、安全措施1、

12、所有施工人員必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)合格后方能上崗，特殊工種必須100%持證上崗，并通過經(jīng)常性的安全生產(chǎn)教育提高施工人員的安全生產(chǎn)意識。2、現(xiàn)場施工嚴(yán)格執(zhí)行各項安全規(guī)章制度，配備專職安全員，定期和不定期進行安全生產(chǎn)檢查，及時發(fā)現(xiàn)和排除隱患。3、施工機械的設(shè)置和使用必須嚴(yán)格遵守建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，并按各種機械的使用要求和有關(guān)規(guī)定進行保養(yǎng)及維修。所有機電設(shè)備實行專人負責(zé)操作，并持證上崗，非專業(yè)人員不得動用電器設(shè)備。4、現(xiàn)場用電采用“三相五線”制，嚴(yán)格執(zhí)行一機一閘一漏電保護器，所有配電箱均采用標(biāo)準(zhǔn)配電箱，箱須加鎖，專人負責(zé)。5、汽車吊嚴(yán)格按要求站位，支腿牢靠。吊裝前對吊具、鎖具、索具、風(fēng)繩認真

13、檢查確認滿足規(guī)定要求后方可作業(yè)。吊裝過程中統(tǒng)一指揮信號， 參加施工的全部人員必須熟悉信號，以便施工過程協(xié)調(diào)順利。6、施工人員進入現(xiàn)場，必須做好個人保護措施，佩帶安全帽。高空作業(yè)人員作業(yè)時必須腳穿防滑鞋、系好安全帶。7、立體交叉作業(yè)時，設(shè)置防護隔離層。架子和模板拆除時要設(shè)置警戒線，派專人看守。十、環(huán)保措施設(shè)置操作平臺時必須保證平臺底板無間隙，四周設(shè)置 5cm 高的圍護板，在現(xiàn)場焊接施工后立即由專人清掃焊渣，避免落入水體，回收至焊渣回收箱集中處理。焊頭由施焊者本人負責(zé)回收，在領(lǐng)取焊條時交材料保管員集中處理。十一、技術(shù)經(jīng)濟分析采用本工法進行鋼箱拱節(jié)段制作和安裝，能有效保證施工質(zhì)量，縮短施工工期，節(jié)約

14、輔助設(shè)施的投資，簡化安裝調(diào)整工序，有效地防止了焊接變形，可將焊接應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)。1、鋼箱拱節(jié)段采用無余量精確制作，大大減少了現(xiàn)場安裝的切割與焊接施工量，既縮短了安裝工期，又提高了施工質(zhì)量，同時也減少了切割與焊接施工產(chǎn)生的廢氣、廢渣。2、采用精密測量、控制節(jié)段自由端各控制點的三維坐標(biāo)值，吊裝一段即焊接一段，安裝調(diào)整簡便易行，焊接施工安全可靠。3、現(xiàn)場安裝可在四個工位同時施工，進度快，不窩工。大大縮短了施工工期。4、對臨時支撐柱的要求低，可大量節(jié)約成本，經(jīng)濟效益顯著。十二、工程實例武漢公司承建的西安浐灞生態(tài)區(qū)1號橋工程為變截面八角鋼箱拱簡支鋼箱梁拱橋，上、下游鋼箱拱節(jié)段拱腳拱軸線處的橫向間距25米，頂部鋼 箱拱節(jié)段拱軸線處的橫向間距41米，單側(cè)鋼箱拱腳軸線的間距80米。矢高22米。鋼箱拱節(jié)段由跨中1.51.8m（高寬）漸變至拱腳3.03.2m（高寬），為變截面八角鋼箱結(jié)構(gòu)，橫向外傾20形成蝴蝶造型。鋼箱拱節(jié)段上吊索間距5m，采用121支5mm平行高強鋼絲束。橋面主梁采用加勁鋼箱主梁型