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鋼管混凝土拱橋的鋼管拱肋施工關(guān)鍵技術(shù)

2020-10-23 13:46:28
北方建筑 2020年5期
關(guān)鍵詞:胎架坡口鋼管

于 明

(中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司,北京 101500)

鋼管拱肋是橋梁中的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu),但在桿件加工期間易出現(xiàn)溫度變形、焊接收縮等質(zhì)量問題,因此需兼顧組裝、焊接等各環(huán)節(jié)的施工技術(shù),提出相適應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),在正確施工技術(shù)的引導(dǎo)下制作成型。

1 工程概況

郭屋村東江特大橋?yàn)橼M深鐵路中的重要橋梁工程,上部采取鋼管混凝土拱+預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁相結(jié)合的方式。鋼管拱計(jì)算跨徑180 m,矢跨比1/5,矢高36 m,形成呈二次拋物線形態(tài)的拱軸線。相鄰拱肋間增設(shè)8 道K 型橫撐以達(dá)到增強(qiáng)穩(wěn)定性的效果,拱肋中心距設(shè)為11.9 m,鋼管連接均選擇相貫焊接方式,接頭處增設(shè)鋼環(huán)以保證其穩(wěn)定性。

2 鋼管拱的加工制作

在指定加工廠內(nèi)按照設(shè)計(jì)圖紙加工制作鋼管拱。鋼管拱共包含4 部分,其中拱腳、拱肋為主體結(jié)構(gòu),增設(shè)橫撐桿件和斜撐桿件以達(dá)到加強(qiáng)效果。鋼管拱整體的制作工藝首先需通過工藝評定試驗(yàn)后進(jìn)行下料,再將鋼管及其它零件加工,標(biāo)記涂裝后制作完畢,具體詳細(xì)工藝流程見圖1。

全橋拱肋由15 個(gè)節(jié)段共同組成,施工制作時(shí)應(yīng)當(dāng)控制好各節(jié)長度及重量,具體要求見表1。

表1 拱肋分節(jié)長度及節(jié)段重量表

3 拱肋施工

本橋采取平面制作成型的方式,鋼拱曲線呈二次拋物線線型,為使各節(jié)段組裝后形成的整體結(jié)構(gòu)具有線條流暢的特點(diǎn),要確定拱肋施工放樣坐標(biāo)值,以此為依據(jù)合理放樣,配套穩(wěn)定性較好的專用胎架,作用在于維持拱肋的穩(wěn)定性,以免發(fā)生扭曲現(xiàn)象。

3.1 專用胎架制作

拱肋為本橋重要組成部分,形態(tài)呈啞鈴型,在制作時(shí)必須嚴(yán)格控制好精度,需制作1∶2 跨平面成型胎架,要求胎架具有較好的剛度表現(xiàn),尤為關(guān)鍵的是胎架基線和外形控制點(diǎn)兩處的設(shè)置,可通過水準(zhǔn)儀和全站儀相結(jié)合的方式校驗(yàn)。

3.2 拱肋平面成型

拱肋制作各環(huán)節(jié)存在的誤差將逐步積累從而形成大范圍誤差,不利于施工作業(yè)的順利推進(jìn)。為避免此問題,必須調(diào)整好對接接頭的位置,需要與地面大樣處的對接位置保持一致,參考預(yù)先設(shè)置在胎架地面大樣處的位置,在全站儀設(shè)備的輔助下引測到上下弦桿處,以保證吊桿、橫撐安裝位置的準(zhǔn)確性。上弦鋼管置于定位胎架上,根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整鋼管水平中徑外皮邊線,使其與地樣線重合,滿足此條件后再固定上弦鋼管。下腹板的拼裝工作需在胎架上完成。在拼裝下弦鋼管時(shí),此部分與下腹板緊密貼合,在尺寸、位置均與標(biāo)準(zhǔn)相符后則點(diǎn)固焊下腹板。每個(gè)單節(jié)均被視為獨(dú)立的拼裝單元,安裝至指定位置后通過垂線檢驗(yàn),拱肋結(jié)構(gòu)平面裝配到位后便可施焊[1]。

組裝胎架是重要的施工裝置,于該處完成單元管節(jié)平面組裝作業(yè),形成完整的整體,保證鋼管拱焊接、拼裝質(zhì)量。

3.3 鋼管拱加工制作質(zhì)量控制

挑選合適的鋼管拱原材料,要求種類、尺寸等方面都與現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范相符。加強(qiáng)對材料質(zhì)量的檢驗(yàn),全方位審核各類質(zhì)量證明文件,并通過抽樣檢驗(yàn)的方式掌握相應(yīng)批次的材料質(zhì)量,不達(dá)標(biāo)材料不可進(jìn)場。焊條、焊絲等為輔助施工材料,其質(zhì)量既要與國家相關(guān)規(guī)定相符,又要與母材適配。此外,安排專員參與到場內(nèi)預(yù)制的質(zhì)量監(jiān)督工作中。加強(qiáng)對各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,主要從如下幾點(diǎn)入手。

1)放樣控制。利用計(jì)算機(jī)放樣,根據(jù)材料使用要求編寫數(shù)控程序,在其驅(qū)動下準(zhǔn)確下料,形成尺寸合理的材料,以便給現(xiàn)場拼裝等相關(guān)環(huán)節(jié)的施工創(chuàng)造良好條件。①做好技術(shù)交底,放樣人員深入學(xué)習(xí)施工圖紙,明確具體操作要點(diǎn)并核對構(gòu)件的質(zhì)量情況,如尺寸精度、連接處是否達(dá)標(biāo)等;②全程采取計(jì)算機(jī)放樣的方式,可保證作業(yè)精度;③結(jié)束放樣作業(yè)后首先由施工人員自檢,再由專業(yè)檢驗(yàn)人員做全方位檢驗(yàn)[2]。

2)號料質(zhì)量控制。①施工人員熟悉工藝要求,以下料單等文件為依據(jù)正確號料;②加強(qiáng)對母材質(zhì)量的檢驗(yàn),在結(jié)構(gòu)完整的前提下方可號料,否則需及時(shí)矯正;③標(biāo)記基準(zhǔn)線和控制點(diǎn),不可損傷鋼板,該處不允許出現(xiàn)任何劃線痕跡。

3)切割質(zhì)量控制。①做好切割前的準(zhǔn)備工作,清理殘留在母材上的各類雜質(zhì),如油污、鐵銹等;嚴(yán)格控制切割工藝,經(jīng)過施工作業(yè)后要保證氣割表面足夠光滑,并打磨剪切邊;②清理切割溶渣;③完成火焰切割作業(yè)后及時(shí)檢查各零件的尺寸,并做好信息標(biāo)注(構(gòu)件號、零件號),無誤后委托質(zhì)檢員進(jìn)一步檢驗(yàn),滿足要求方可進(jìn)入下道工序;④采取數(shù)控切割的方式,保證切割精度;以施工中的鋼材形狀要求為依據(jù),選擇合適的切割方法;形成的切口截面要具有光滑、平整的特點(diǎn),缺棱不超過1 mm,所有毛刺要得到有效的清理。

4)坡口加工。①工具選型:以銑邊機(jī)較為合適,或采用半自動割刀;②坡口加工過程中要嚴(yán)格控制檢驗(yàn)精度,坡口加工的檢驗(yàn)精度有以下2 種組合:坡口角度 Δa、坡口鈍邊 Δb,允許偏差為 Δa=±2.5 °,Δb=±1.0 mm,見圖 2;坡口角度 Δa,允許偏差 Δa=±2.5 °,見圖 3。

5)矯正、打磨。①以機(jī)械設(shè)備為主要工具,在常溫狀態(tài)下完成鋼材的矯正工作;②對于熱矯正作業(yè),期間應(yīng)加強(qiáng)對母材的保護(hù),以免材料受損,全程做好溫度的監(jiān)測與控制工作;③合理加工構(gòu)件的自由邊角,施工中各處都要形成2 mm 的倒角,否則易出現(xiàn)土層開裂現(xiàn)象。

6)部件組裝。①檢查零件的基礎(chǔ)信息,如編號、尺寸等,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求后方可組裝;②利用胎架完成組裝作業(yè),保證胎架的強(qiáng)度和剛度都要滿足要求;③嚴(yán)格遵循工藝流程,有序做好各環(huán)節(jié)的構(gòu)件組裝作業(yè),加強(qiáng)對焊縫30 mm 范圍內(nèi)的清理,該處不可出現(xiàn)鐵銹等雜物殘留現(xiàn)象[3];④經(jīng)過組裝作業(yè)后,部分隱蔽部位存在涂裝難度大的問題,因此需在組裝前完成該處的涂裝作業(yè);⑤選擇高精度的鋼卷尺用于檢驗(yàn),所用鋼卷尺應(yīng)得到二級以上計(jì)量部門的鑒定。此外,需考慮總包單位施工人員所用鋼卷尺的實(shí)際情況,兩者在型號上應(yīng)盡可能保持一致。

7)鋼管拱廠內(nèi)涂裝。結(jié)束廠內(nèi)加工作業(yè)后,需組織專業(yè)人員檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況,重點(diǎn)考慮的是焊縫處,必須對其采取超聲波探傷技術(shù),全面檢驗(yàn)每處焊縫;還需組織X 射線檢測,抽樣率為所有焊縫總量的10%或更多,必須滿足一級焊縫要求。經(jīng)過檢驗(yàn)后,若各項(xiàng)指標(biāo)都完全滿足要求,此時(shí)即可進(jìn)入到涂裝環(huán)節(jié),大部分工作都在廠內(nèi)完成,如底漆、中間漆的涂裝。

4 結(jié)語

鋼管混凝土拱橋是我國橋梁建設(shè)領(lǐng)域較為典型的橋型,鋼管拱肋作為關(guān)鍵的受力構(gòu)件,在施工中必須加強(qiáng)質(zhì)量控制,應(yīng)深入到預(yù)制、拼裝、焊接等各環(huán)節(jié)之中。大量工程實(shí)例表明,鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題最為關(guān)鍵的成因在于焊接是否到位,因此在鋼管拱肋施工中需要高度注重對焊接質(zhì)量的控制,按照規(guī)范完成各環(huán)節(jié)施工,施工單位自檢后再由專業(yè)人員檢驗(yàn)。此外,在保證焊接質(zhì)量的同時(shí)還要顧及其他環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量要求,制得質(zhì)量合規(guī)的鋼管拱肋,使其能夠有效應(yīng)用于橋梁施工中。

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