鋼結構橋梁鋼箱拱施工工法

1、鋼結構橋梁鋼箱拱施工工法（中鐵七局集團武漢工程有限公司）一、前言在橋梁建設中鋼結構橋梁已得到了較多的應用。西安滬渝生態(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)了鋼結構橋梁造型的美觀，有施工快捷等突出優(yōu)點。通過技術攻關，為鋼箱拱的制作和安裝積累了經驗。該技術通過中鐵七局組織的技術鑒定，并獲得了科技成果一等獎。隨著鋼結構橋梁在公路工程中的廣泛應用，通過總結，形成工法，以指導類似工程的施工。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，有利于保證

2、工程質量。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構橋梁中鋼箱拱結構的施工四、工藝原理鋼箱拱節(jié)段在工廠以“無余量”制作，相鄰節(jié)段經預拼裝匹配后焊裝特制的鎖具運輸

3、到現(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。現(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白由端，不存在鋼箱拱節(jié)段的焊接內應力。節(jié)段端口控制點進行三維測量調整。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)段的內應力達到最小的程度。五、施工工藝及要點（一）、工藝流程圖1:工藝流程圖（二）、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作1、鋼箱拱節(jié)段的工廠制作原則盡量在當前運輸設備允許的范圍內進行鋼箱拱節(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)

4、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CAI®精確放樣，用全白動電腦數(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)段的預拋高量作為修正值計算在內。2、拱腳節(jié)段制作時，不必考慮修正值，完全按設計的節(jié)段幾何要求制作。3、鋼箱拱節(jié)段其它節(jié)段制作時，安裝時的白由端按設計值制作，另一端，按焊縫預留間隙和焊縫的收縮量進行修正制作。箱拱理論端口/箱拱制作端口鋼拱頂板箱拱理論端口囹2:甲同鋼相拱節(jié)段制作要*示怠圖安裝焊接端吊索錨箱安裝自由端4、合龍節(jié)段制作時，其一端按箱拱制作端口的要求處理，另一端預留100mn®割余量。5、鋼箱拱節(jié)段

5、節(jié)段制作完成后，進行相鄰節(jié)段間的預拼裝。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，標記線（定位線，檢查線，軸線等）。預拼裝必須在特制的胎架上進行。預拼裝應以箱拱的空間位置為基準，兼顧端口平齊。經預拼裝后的箱拱節(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預拼裝后的正確線形。6、焊縫的檢測按照建筑鋼結構焊接技術規(guī)程(JGJ81-2002)相關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、根據鋼箱

6、拱節(jié)段外形，在支撐柱上安裝“托架”。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、搭設操作平臺，便于對鋼箱拱節(jié)段進行空間位置調整和施焊，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。(4) 、現(xiàn)場鋼箱拱節(jié)段安裝圖5:支撐柱用鋼桁架連接1、拱腳節(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確，尤其是上部端口各控制點的三維坐標值。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)段的白由端，如其控制點超出了規(guī)范要求，可在環(huán)縫間隙上作局部調整，使之滿足安裝要求。環(huán)縫焊接時

7、可不必考慮溫度和日照的影響，但必須有防雨和防風措施，焊接工作可全天候進行，焊縫質量按照相關規(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)段吊裝可在地面吊裝或在鋼箱橋面上進行吊裝，吊裝時采用2臺吊車進行抬吊。5、對溫度、日照的影響，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。因為在陽光圖6:鋼箱拱節(jié)段吊裝圖7:鋼拱環(huán)縫焊接順序圖(箭頭表示焊接方向)卜部吸熱小，而引起溫差變形。所以,照射下，鋼箱拱節(jié)段的上部吸熱大,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

8、控制測量1、鋼箱拱節(jié)段安裝時的測量控制，采用全站儀坐標放樣程序，按照導線進行精密測量。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。事先導出各控制點的三維坐標值，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。測量工作不得在日照下進行，必須在當天日出前、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，只考慮預留一條焊縫間隙，切割后應檢查切割端口的平面度。3、合攏段吊裝到指定位置后，將其兩側與相鄰節(jié)段的間隙進行調整，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盡量為零。已焊接

9、好環(huán)縫碼板1吊索鈿相i滿足焊接唾求已段碼板21)吊索錨箱碼板2/吊索錨相碼板2圖8:鋼箱合龍節(jié)段安裝要求示意圖(吊索錨箱合龍節(jié)段已碼板z/sy傘足屈要求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。,圖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、主要機具設備1、鋼箱鋼箱拱節(jié)段工廠生產機具設備（表1）設備名稱型號及規(guī)格需求數(shù)量備注數(shù)控切割機PDT201BL20m2臺半自動切割機CG1-30P6臺埋弧自動焊機MZ-10004臺二氧化碳焊機NB-50026臺角焊機CS-5A4臺直流焊機ZXS-40016臺氣刨機ZX5

10、-6304臺空壓機0.9m32臺行車10T20T6臺行車50T2臺大連義車5T1臺激光經緯儀J2-5DE1臺測量工具水準儀DSZ21臺測量工具焊接成型胎架自制1套預拼裝胎架自制1套2、安裝現(xiàn)場生產機具設備（表2）設備名稱型號及規(guī)格需求數(shù)量備注汽車起重機50噸、70噸2臺千斤頂20噸50噸20臺手拉葫盧2T5T8臺全站儀無棱鏡、1秒2臺測量工具水準儀DSZ22臺測量工具七、勞動組織人力資源配置表（表3）丁與工作項目數(shù)量（人）備注廠內需求工地需求總人數(shù)工程管理人員（20人）1生產調度員2132工藝技術員4153設備管理員2134材料管理員1125質量檢驗員2136安全管理員1127統(tǒng)計員112技術

11、工人及其他人員（178人）1數(shù)控切割工4/42下料切割工6283裝配工3016464電焊工3620565打磨工126186起重工166227行車司機8/88維修工2139庫管21310電工31411腳手架工/66八、質量控制（一）、執(zhí)行規(guī)范和標準：1、鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50205-20002、建筑鋼結構焊接技術規(guī)程JGJ81-20023、公路橋涵施工技術規(guī)范JTJ041-20004、鐵路鋼橋制造規(guī)范TB10212-985、公路工程質量檢驗評定標準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預拼裝必須保證相鄰端口匹配。2、鋼箱拱節(jié)段運輸必須綁

12、扎牢靠。到達施工現(xiàn)場要嚴格檢查和驗收。3、鋼箱拱節(jié)段安裝對位時，節(jié)段白由端任一控制點的三維值不得偏差6mm,且單側鋼箱拱節(jié)段兩對應控制點的偏差應基本一致。4、制定合理的焊接順序和焊接工藝，嚴格按照建筑鋼結構焊接技術規(guī)程施焊，按規(guī)定對焊縫進行探傷并做好記錄。5、實施CO院體保護焊進行鋼箱拱節(jié)段環(huán)縫焊接時，要搭設臨時防風棚，以保證焊縫質量。6、施工測量應注意日照和氣溫的影響，確保正確采集測量數(shù)據。九、安全措施1、所有施工人員必須經專業(yè)培訓合格后方能上崗，特殊工種必須100%持證上崗，并通過經常性的安全生產教育提高施工人員的安全生產意識。2、現(xiàn)場施工嚴格執(zhí)行各項安全規(guī)章制度，配備專職安全員，定期和不

13、定期進行安全生產檢查，及時發(fā)現(xiàn)和排除隱患。3、施工機械的設置和使用必須嚴格遵守建筑機械使用安全技術規(guī)程的有關規(guī)定，并按各種機械的使用要求和有關規(guī)定進行保養(yǎng)及維修。所有機電設備實行專人負責操作，并持證上崗，非專業(yè)人員不得動用電器設備。4、現(xiàn)場用電采用“三相五線”制，嚴格執(zhí)行一機一閘一漏電保護器，所有配電箱均采用標準配電箱，箱須加鎖，專人負責。5、汽車吊嚴格按要求站位，支腿牢靠。吊裝前對吊具、鎖具、索具、風繩認真檢查確認滿足規(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

14、腳穿防滑鞋、系好安全帶。7、立體交叉作業(yè)時，設置防護隔離層。架子和模板拆除時要設置警戒線，派專人看守。十、環(huán)保措施設置操作平臺時必須保證平臺底板無間隙，四周設置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回收，在領取焊條時交材料保管員集中處理。十一、技術經濟分析采用本工法進行鋼箱拱節(jié)段制作和安裝，能有效保證施工質量，縮短施工工期，節(jié)約輔助設施的投資，簡化安裝調整工序，有效地防止了焊接變形，可將焊接應力控制在允許范圍內。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，又提高了施工質量，

15、同時也減少了切割與焊接施工產生的廢氣、廢渣。2、采用精密測量、控制節(jié)段白由端各控制點的三維坐標值，吊裝一段即焊接一段，安裝調整簡便易行，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，經濟效益顯著。十二、工程實例武漢公司承建的西安滬渝生態(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1.5x1.8m（高X寬）漸變至拱腳3.0x3.2m（高X寬），為變截面八角鋼箱結構，橫向外傾20形成蝴蝶造型。鋼箱拱節(jié)段上吊索間距5采用121支中5m評行高強鋼絲