無應(yīng)力安裝大跨度鋼桁架拱橋合攏技術(shù)控制

二00七年年四四月月無應(yīng)應(yīng)力力安安裝裝大大跨跨度度鋼鋼桁桁架架拱拱橋橋合合龍龍精精度度控控制制發(fā)表表人人：：吳吳軍軍國國中鐵鐵四四局局集集團(tuán)團(tuán)第二二工工程程有有限限公公司司常常州州經(jīng)經(jīng)理理部部QC小組組一、、工工程程簡簡介介新龍龍大大橋橋是是江江蘇蘇省省常常州州市市京京杭杭運(yùn)運(yùn)河河改改線線工工程程上上的的一一座座重重要要橋梁梁，，該該橋橋單單跨跨過過河河，，主主橋橋采采用用三三跨跨（（30.7+100+30.7m）中中承式式連連續(xù)續(xù)鋼鋼桁桁架架拱拱橋橋。。橋橋?qū)拰?6m，長長161.4m，桁桁寬寬25m，桁桁梁梁節(jié)間間長長度度5m，節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)采采用用M24高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓栓栓接接，，桿桿件件最最長長25m，最大大起起重重量量17.5噸；；拱拱肋肋上上下下弦弦均均為為圓圓曲曲線線型型，，矢矢高高27.5m，矢矢跨比比3.64，拱拱頂頂至至中中間間支支座座高高度度為為29.5m；全全橋橋鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)重重1930t，鋼桁桁架架構(gòu)構(gòu)件件采采用用工工廠廠加加工工制制作作，，滿滿樘樘支支架架法法逐逐段段安安裝裝，，桁桁梁梁拱拱肋跨跨中中合合龍龍。。新龍龍大大橋橋鋼鋼桁桁架架拱拱橋橋全全景景圖圖二、、小小組組概概況況鋼桁架拱橋順利合龍、整體線型達(dá)到設(shè)計(jì)要求活動(dòng)目標(biāo)60h活動(dòng)時(shí)間3次/月活動(dòng)頻次2006.3～2006.11活動(dòng)時(shí)間組員技術(shù)員資料員中專29男吳紅星組員助工施工員中專38男楊文勝組員技術(shù)員技術(shù)主管大專25男楊海豐組員高工安裝負(fù)責(zé)人大學(xué)58男鮑順義組員高工工程部長大學(xué)35男馬彬友副組長工程師項(xiàng)目經(jīng)理大專39男吳曙光組長工程師項(xiàng)目總工大學(xué)27男吳軍國小組職務(wù)職稱職務(wù)文化程度年齡性別姓名吳軍國組長2006.3.10建組時(shí)間7人小組成員人均48hTQC教育攻關(guān)型類型無應(yīng)力安裝大跨度鋼桁架拱橋合龍精度控制課題名稱中鐵四局二公司常州經(jīng)理部QC小組小組名稱主橋橋橋橋面面系系預(yù)預(yù)拱拱度度通通過過調(diào)調(diào)整整鋼鋼吊吊桿桿實(shí)實(shí)施施，，橋橋面面豎豎曲曲線線通通過過變變截截面面橫橫梁梁調(diào)調(diào)整整，，拱拱肋肋上上、、下下弦弦采采用用不不同同直直徑徑圓圓曲曲線線形形，，線線型型控控制制難難度度大大。。全橋橋采采用用高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓連連接接，，高高栓栓達(dá)達(dá)76000余套套，，高高栓栓與與栓栓孔孔僅僅-2mm的間間隙隙，，合合龍龍段段安安裝裝精精度度要要求求極極高高。。桁梁梁拱拱橋橋節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)均均為為空空間間三三維維穩(wěn)穩(wěn)定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，安安裝裝節(jié)節(jié)段段剛剛度度大大，，空空間間約約束束多多，，不不易易進(jìn)進(jìn)行行偏偏差差調(diào)調(diào)整整，，安安裝裝控控制制較較難難。。主橋橋下下原原為為深深約約6米的的取取土土坑坑，，后后用用灰灰土土填填筑筑滿滿樘樘支支架架法法施施工工，，回回填填土土及及支支架架沉沉降降量量對(duì)對(duì)橋橋梁梁線線型型影影響響較較大大。。三、、選選題題理理由由四、、設(shè)設(shè)定定目目標(biāo)標(biāo)確保保鋼鋼桁桁梁梁拱拱肋肋順順利利合合龍龍，，整整體體線線型型達(dá)達(dá)到到設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求。。確保保合合攏攏喲喲QC小組組經(jīng)經(jīng)過過咨咨詢?cè)冧撲摻Y(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)安安裝裝專專業(yè)業(yè)公公司司、、外外出出觀觀摩摩鋼鋼梁梁施施工工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)、、聘聘請(qǐng)請(qǐng)有有經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的的專專家家學(xué)學(xué)者者舉舉行行專專題題講講座座，，聯(lián)聯(lián)合合監(jiān)監(jiān)控控單單位進(jìn)進(jìn)行行了了理理論論計(jì)計(jì)算算，，收收集集、、掌掌握握了了部部分分鋼鋼桁桁架架拱拱橋橋安安裝裝控控制的的相相關(guān)關(guān)資資料料。。在充充分分掌掌握握資資料料的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，結(jié)結(jié)合合本本工工程程實(shí)實(shí)際際情情況況，，QC小組組召召開開了了專專題題會(huì)會(huì)議議，，會(huì)會(huì)上上各各小小組組成成員員暢暢所所欲欲言言，，對(duì)對(duì)可能能影影響響拱拱肋肋合合龍龍、、全全橋橋整整體體線線型型的的原原因因進(jìn)進(jìn)行行了了分分析析和和討論論，，分分析析出出各各種種影影響響因因素素。。五、、原原因因分分析析因果果分分析析圖圖桁架拱肋不能順利合龍施工經(jīng)驗(yàn)少人新工人未教育技術(shù)水平低施工未交底制作公差大圖紙轉(zhuǎn)化精度低加工制作加工設(shè)備精度低桿件變形運(yùn)輸?shù)跹b不規(guī)范焊縫收縮除變外部環(huán)境溫度應(yīng)力監(jiān)控監(jiān)測(cè)測(cè)量精度低測(cè)量儀器精度低測(cè)量方案不合理施工方法支承體系沉降量大支架變形量大回填土沉降量大體系轉(zhuǎn)換不合理安裝順序不合理?xiàng)U件變形量大要因因確確認(rèn)認(rèn)表表非要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證圖紙轉(zhuǎn)化深度、精度關(guān)系到桿件加工制作的精度，大型鋼結(jié)構(gòu)廠現(xiàn)在多采用CAD軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)化，提高了設(shè)計(jì)圖紙精度。圖紙轉(zhuǎn)化精度低4非要因調(diào)查分析技術(shù)交底不完善，不能較好指導(dǎo)施工，聘請(qǐng)了有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員進(jìn)行講課。施工未交底3非要因調(diào)查分析對(duì)新進(jìn)場(chǎng)工人進(jìn)行了專職培訓(xùn)，以老帶新，提高了操作技能。新進(jìn)場(chǎng)工人未教育2非要因調(diào)查分析大跨度鋼桁架拱橋?qū)偌瘓F(tuán)公司首次施工，可借鑒經(jīng)驗(yàn)少。通過培訓(xùn)、講課掌握了測(cè)量監(jiān)控方法，選擇了有鋼桁梁安裝經(jīng)驗(yàn)的單位合作施工。鋼桁梁施工經(jīng)驗(yàn)少1確認(rèn)結(jié)果確認(rèn)方法確認(rèn)內(nèi)容末端原因序號(hào)之一一要因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)由于桁梁安裝正值夏季，鋼梁上下面溫差達(dá)20℃，溫差對(duì)桁梁軸線影響最大達(dá)32mm，合龍溫度的選擇至關(guān)重要。溫度應(yīng)力變形8非要因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)拱肋合龍后，桁梁自重仍由支架承重，支架拆除不當(dāng)將引起桿件內(nèi)力變化不均勻，從而影響橋梁整體線型效果。體系轉(zhuǎn)換不合理9非要因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)鋼桁梁桿件全部由板材組焊而成，焊縫收縮引起桿件徐變，對(duì)桁梁制作公差有一定影響。焊縫收縮徐變7非要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證較長鋼梁桿件比較柔軟，運(yùn)輸不當(dāng)或吊點(diǎn)不對(duì)易造成桿件變形或嚴(yán)重旁彎運(yùn)輸?shù)跹b不規(guī)范6要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證桁梁節(jié)點(diǎn)栓孔達(dá)76000余個(gè)、最大重疊層達(dá)5層，制孔精度要求較高，采用機(jī)械下料、組焊、制孔等才能確保桁梁加工精度。加工設(shè)備精度低

5確認(rèn)結(jié)果確認(rèn)方法確認(rèn)內(nèi)容末端原因序號(hào)之二二要因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主橋位于深達(dá)6米的取土坑內(nèi)，基坑回填土沉降量過大將會(huì)嚴(yán)重影響桁梁安裝線型及增加拱肋合龍難度。回填土沉降量大

12非要因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)桁梁采用滿樘膺架承重，拱肋支架高達(dá)32米，其變形量將嚴(yán)重影響拱肋標(biāo)高，造成合龍、線型控制困難，支架搭好后進(jìn)行預(yù)壓，消除了非彈性變形。

支架變形量大11要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證桁梁桿件空間穩(wěn)定，安裝后很難進(jìn)行偏差調(diào)整，合理的安裝順序能較好保證高栓未施擰前鋼梁處于少應(yīng)力狀態(tài)，保證了桿件不變形、旁彎。安裝順序不合理

10確認(rèn)結(jié)果確認(rèn)方法確認(rèn)內(nèi)容末端原因序號(hào)之三三確認(rèn)結(jié)果確認(rèn)方法確認(rèn)內(nèi)容末端原因序號(hào)非要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證鋼桁拱橋節(jié)點(diǎn)均處于三維空間體系，測(cè)量控制較難，測(cè)量方案是否合理關(guān)系到桁架安裝的精度及合龍段的安裝。測(cè)量方案不合理14非要因現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證由于拱肋合龍段安裝精度較高，普通的測(cè)量儀器將無法滿足合龍精度要求，桁梁線型較難控制。測(cè)量儀器精度低13之四四回填填土土沉沉降降量量大大安裝裝順順序序不不合合理理溫度度應(yīng)應(yīng)力力變變形形加工工設(shè)設(shè)備備精精度度低低通過過QC小組組活活動(dòng)動(dòng)，，組組內(nèi)內(nèi)成成員員對(duì)對(duì)14條末末端端因因素素進(jìn)進(jìn)行行充分分分分析析，，一一致致認(rèn)認(rèn)為為影影響響鋼鋼桁桁梁梁拱拱肋肋順順利利合合龍龍、、線型型整整體體效效果果的的主主要要原原因因有有以以下下4條結(jié)論六、、制制定定對(duì)對(duì)策策06.3.10～06.6.30吳曙光楊海豐楊文勝⑴提高回填土質(zhì)量；⑵預(yù)留固結(jié)時(shí)間；⑶節(jié)點(diǎn)設(shè)置向上預(yù)拋高量；⑷節(jié)點(diǎn)設(shè)置千斤頂；⑸壓密注漿?；靥钔涟惭b期內(nèi)沉降量δ小于15mm制定專項(xiàng)回填土施工方案回填土沉降量大4全過程吳軍國鮑順義楊海豐⑴召開專家論證會(huì)；⑵對(duì)各工況進(jìn)行防真分析；⑶分三個(gè)階段逐步調(diào)整安裝誤差。安裝方案科學(xué)合理制定專項(xiàng)安裝方案安裝順序不合理3全過程吳軍國鮑順義楊文勝⑴監(jiān)測(cè)溫度變化對(duì)桁梁變形的影響，為合龍段安裝提供參考依據(jù)；⑵合龍溫度選擇在21±2℃；⑶合理解除臨時(shí)支座約束。盡可能地減少溫度應(yīng)力對(duì)合龍段安裝的影響合龍段安裝時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)溫度與加工期平均溫度接近溫度應(yīng)力變形206.3.10～06.5.10吳曙光吳軍國楊海豐⑴桿件下料、組焊、校正、制孔均采用先進(jìn)的全自動(dòng)化數(shù)控設(shè)備，提高加工精度⑵桿件加工完成后進(jìn)行半跨80m預(yù)拼裝。確保桿件加工公差符合《<鐵路鋼橋制造規(guī)范》相關(guān)要求采用數(shù)控鉆床提高加工精度加工設(shè)備精度低1完成時(shí)間負(fù)責(zé)人措施目標(biāo)對(duì)策要因序號(hào)七、、對(duì)對(duì)策策實(shí)實(shí)施施實(shí)施施一一針對(duì)對(duì)加加工工設(shè)設(shè)備備精精度度低低數(shù)控控鉆鉆床床措施施1：選擇擇擁擁有有豐豐富富桁桁梁梁加加工工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的的山山海海關(guān)關(guān)橋橋梁梁廠廠負(fù)負(fù)責(zé)責(zé)桁桁梁梁加加工工制制作作，，其先先進(jìn)進(jìn)的的等等離離子子切切割割機(jī)機(jī)、、全全自自動(dòng)動(dòng)數(shù)數(shù)控控鉆鉆床床等等機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)備備確確保保了了桁桁梁梁桿桿件件制作作公公差差及及栓栓孔孔的的精精度度。。精密密制制孔孔的的預(yù)預(yù)拼拼節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板高栓栓施施擰擰節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板措施2：每類桿桿件實(shí)實(shí)行首首檢制制，第第一根加工工完成成后進(jìn)進(jìn)行制制作公公差檢檢查，，檢查合格格后才才批量量生產(chǎn)產(chǎn)，出出廠前前進(jìn)行行半跨80m預(yù)拼裝裝，檢檢查栓栓孔重重合率率及加加工精度度，確確保工工地一一次安安裝合合格。。橋面系系試拼拼中跨試拼99%100%≤12.0箱型桿件對(duì)角線差100%100%0～+0.3±3.0主桁中心距100%100%-0.2～+0.3±3.0對(duì)角線100%100%-0.2～+0.2±5拱度100%100%-0.1～0±2.0節(jié)間長度100%100%-0.1～+0.1±2.0桁高96%70%2.0≤3.0工型、箱型桿件的彎曲98%70%≤2.53.0工型、箱型桿件的扭曲100%60%-0.1～+0.3±1.0L＞11m100%60%-0.4～+0.2±0.8l≤11m兩端孔群中心距100%60%-0.2～+0.3±0.8多組孔群兩相鄰孔群中心距99%80%-0.1～+0.3±0.4兩相鄰孔距合格率檢查頻率平均實(shí)測(cè)值(mm)允許偏差(mm)項(xiàng)目預(yù)拼裝裝現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)質(zhì)量量檢驗(yàn)驗(yàn)對(duì)比比表實(shí)施二二針對(duì)溫溫度應(yīng)應(yīng)力變變形措施1:在安裝裝過程程中監(jiān)監(jiān)測(cè)溫溫度變變化與桁梁梁變形形量的的對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)系系，作作為桁桁梁拱肋肋合龍龍段安安裝誤誤差分分析的的重要要參考依依據(jù)。。y=0.01357+0.01474x溫度變變化△△T與桁梁梁伸長長量δ對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系圖圖措施2:合龍段段安裝裝溫度度選擇擇在21±±2℃℃，使安安裝時(shí)時(shí)桿件件溫度應(yīng)應(yīng)力等等效于于加工工制作作時(shí)的的初始始應(yīng)力力，最最大限限度減減少溫度度應(yīng)力力對(duì)拱拱肋合合龍段段安裝裝的影影響。。措施3:桁梁拱拱肋合合龍后后，固固結(jié)永永久支支座，，解除除臨時(shí)時(shí)支座座約束，，防止止產(chǎn)生生溫度度集中中應(yīng)力力破壞壞桁梁梁桿件件線型型。21℃℃措施1:根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情情況，，擬定定多種種安裝裝施工工方案案，邀請(qǐng)國國內(nèi)知知名鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)專家家參與與方案案論證證，確確定采采用橋橋面系支支點(diǎn)合合龍，，拱肋肋跨中中合龍龍的滿滿樘支支架法法方案案。實(shí)施三三針對(duì)安安裝順順序不不合理理滿樘支架法法措施2:分別就就安裝裝過程程、下下拱弦弦、上上拱弦弦合龍龍等工工況進(jìn)進(jìn)行仿仿真分分析，，加密拼拼接節(jié)節(jié)點(diǎn)支支架，，設(shè)置置分配配梁，，確保保桁梁梁處于于少應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)，，從理理論上保證證鋼桁梁梁順利合合龍的可可行性及及線型的的整體效效果。措施3:QC小組經(jīng)過過認(rèn)真分分析，將將全橋合合龍分解解成三個(gè)個(gè)合龍階階段，工況Ⅰ為橋面系系在支點(diǎn)點(diǎn)處合龍龍，利用用活動(dòng)支支座調(diào)整整基座軸軸線及標(biāo)標(biāo)高；工況Ⅱ?yàn)楣袄呦孪孪以诳缈缰泻淆堼垼淆堼埗伟惭b裝前精密密測(cè)量合合龍誤差差，選擇合龍溫溫度，吊吊入合龍龍段，利利用沖釘釘分次校校正達(dá)到到拱肋合合龍；工工況Ⅲ為拱肋上上弦在跨跨中合龍龍。三個(gè)個(gè)階段有有效地將將合龍段段安裝誤誤差層層層減少，確保保全橋最最終順利利合龍。。各工況合龍誤差值對(duì)比實(shí)施四針對(duì)回填填土沉降降量大措施1:制定詳細(xì)細(xì)的施工工作業(yè)指指導(dǎo)書，，徹底清除除基底淤淤泥后分分層用石石灰土回回填，每層層壓實(shí)度度≥96%，灰劑量量≥5%。措施2:提前完成成土坑回回填土施施工，沉降穩(wěn)定定后再澆澆筑頂層層砼墊層層。沉降觀測(cè)曲線沉降值預(yù)拋高量量設(shè)置表表措施3:根據(jù)理論論計(jì)算的的結(jié)果，，在設(shè)計(jì)計(jì)預(yù)拱度度的基礎(chǔ)礎(chǔ)上加設(shè)0.4/1000線性預(yù)拋拋高量，，補(bǔ)償基基礎(chǔ)及支支架沉降降。措施4:QC小組結(jié)合合滿樘支支架法安安裝方案案，在桁桁梁節(jié)點(diǎn)點(diǎn)中心處設(shè)設(shè)置千斤斤頂，根根據(jù)安裝裝階段節(jié)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)測(cè)變形量量調(diào)整桁梁節(jié)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)高，，使鋼桁桁拱橋預(yù)預(yù)拱度始始終符合合設(shè)計(jì)要要求。措施5:QC小組成員員在桁梁梁安裝過過程中對(duì)對(duì)受力節(jié)節(jié)點(diǎn)支架架處砼墊層鉆鉆孔取芯芯，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)砼墊層層脫空，，進(jìn)行壓壓密注漿漿，保證證基礎(chǔ)的穩(wěn)定定。節(jié)點(diǎn)調(diào)整示意圖質(zhì)量通過近五五個(gè)月的的QC攻關(guān)，新新龍大橋橋鋼桁架架拱肋順順利合龍龍，合龍段無無后鉆孔孔及擴(kuò)孔孔，栓孔孔重合率率達(dá)100%，落架后后預(yù)拱度完全全滿足設(shè)設(shè)計(jì)要求求，全橋橋線型達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)整體效效果，得到業(yè)主主及設(shè)計(jì)計(jì)院等的的一致好好評(píng)。八、效果果確認(rèn)不錯(cuò)不錯(cuò)鋼桁梁安安裝施工工期間，，未發(fā)生生一例機(jī)機(jī)械吊裝裝、人員傷亡亡事故，，現(xiàn)