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某鋼管混凝土拱橋拱肋施工技術(shù)摘要：結(jié)合*省*市*橋的施工實(shí)踐，從拱肋制作、管內(nèi)混凝土施工及鋼管防銹等方面介紹了鋼管混凝土拱肋施工技術(shù)及應(yīng)該注意的問題，對其他類似工程具有參考價值。 關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；拱肋；施工；技術(shù) 中圖分類號：tu44822 2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：b文章編號：10080422(2007)09011304 1前言 最早將鋼管混凝土應(yīng)用于拱橋結(jié)構(gòu)之中的是1937年的前蘇聯(lián)。1990年，中國第一座鋼管混凝土拱橋，跨徑110m的四川旺蒼東河大橋建成。由于鋼管混凝土拱橋具有材料強(qiáng)度高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，鋼管混凝土拱橋在我國得以迅速發(fā)展。鋼管混凝土拱肋是鋼管混凝土拱橋施工中重要的內(nèi)容和施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，一般應(yīng)由較強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)加工能力的單位完成，土建施工單位配合施工。本文結(jié)合*市*橋的工程實(shí)踐，介紹了鋼管混凝土拱肋的施工技術(shù)及應(yīng)該注意的問題。*橋?yàn)榭鐝?0m的下承式鋼管混凝土系桿拱橋，是一座跨萍水河的城市橋梁，由于下承式拱橋的造型特征，該橋成為*市的一道重要景觀。本橋鋼管拱肋由*市機(jī)械廠加工。 2鋼管拱肋制作 21鋼管拱肋制作工序 本橋拱肋鋼管在混凝土地坪上，放整拱大樣焊接組裝。制作工序如下： 鋼板下料、切割、倒坡口用卷板機(jī)卷管在專用夾具上校正成型，焊接成管檢查和校正失圓度，保證組裝精度畫線切割，倒角度定位和組裝作節(jié)段焊接焊隔倉板，開混凝土澆注及振搗孔焊接頭加勁肋和連接裝置等預(yù)制件移位作觀測標(biāo)志。 每一吊裝段分三段制作，以便翻身焊接鋼管，組合腹板，在地槽上進(jìn)行吊裝段組合焊接，按預(yù)制組裝好的半拱作預(yù)拼，并檢查組合精度。 22鋼管拱肋制作要求 拱肋鋼結(jié)構(gòu)制造工藝除應(yīng)符合tbl021298的要求外，鋼管拱肋及相應(yīng)橫撐補(bǔ)充以下規(guī)定。 鋼管制作補(bǔ)充要求。 1)卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致，卷制鋼管前應(yīng)根據(jù)要求將板端開好坡口。焊縫按tbl021298的要求進(jìn)行檢查，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到tbl021298的超聲波探傷內(nèi)部質(zhì)量i級標(biāo)準(zhǔn)，焊縫外觀質(zhì)量也應(yīng)滿足tbl021298的要求。 2)本橋采用螺旋縫埋弧焊鋼管。管端嚴(yán)格放樣，注意考慮拱肋預(yù)拱度的影響；鋼管整體校圓可在卷板機(jī)上進(jìn)行，也可在夾具上進(jìn)行：局部校圓則用已制作好的弧形樣板內(nèi)襯鋼管，對不密貼處按tbl021298進(jìn)行矯正：鋼管彎曲按tbl021298第4.3條執(zhí)行。 3)坡口可采用機(jī)加工或精密切割，坡口尺寸應(yīng)按照設(shè)計圖、并由焊接工藝確定。腹桿與弦桿端頭的坡口按圖1進(jìn)行加工。鋼管與鋼管對接的坡口按圖2進(jìn)行加工。 拱肋分段組裝補(bǔ)充要求。 1)桁片劃分及編號：各桁片要分別編號，桁片的長度可由實(shí)際管料規(guī)格、加mm藝等因素綜合考慮，原則上各桁片段段口應(yīng)避開吊桿孔及腹桿接頭位置。 2)分段的劃分：每個分段由若干上弦桁片、下弦桁片和腹桿組成，每一分段為一吊裝節(jié)段。 3)桁片內(nèi)鋼管的對接：每個分段可先在模架上對接成整體。對接時各節(jié)鋼管的焊縫位置錯開150mm以上，并且置于平聯(lián)板空腔內(nèi)。焊接和焊接檢驗(yàn)按tbl021298進(jìn)行，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到tbl021298的超聲波探傷內(nèi)部質(zhì)量l級標(biāo)準(zhǔn)，焊縫外觀質(zhì)量應(yīng)滿足tbl021298的要求。 4)連接鋼板焊接：上、下鋼管及吊桿處吊點(diǎn)的所有連接鋼板與鋼管間的焊縫推薦采用埋弧焊，焊接和焊接檢驗(yàn)要求同桁片內(nèi)鋼管的對接。 5)圓管接頭的焊接：主拱拱肋弦桿與腹桿等的接頭采用部分焊透對接焊縫，焊縫按tbl021298的要求進(jìn)行檢查，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到tbl021298的超聲波探傷內(nèi)部質(zhì)量ii級標(biāo)準(zhǔn)。 6)分段組裝：分段組裝應(yīng)在組裝工作平臺上進(jìn)行，工作平臺按半拱豎向預(yù)拼設(shè)置。組裝前應(yīng)對工作平臺進(jìn)行檢驗(yàn)，工作平臺胎架與樣板的線形應(yīng)吻合，誤差不大于3mm。 3鋼管拱肋制作精度 依據(jù)設(shè)計要求及tbl021298有關(guān)條款，由鋼結(jié)構(gòu)制造單位制定相應(yīng)的工藝檢查卡片供監(jiān)理檢查，各種工藝評定試驗(yàn)報告還應(yīng)由業(yè)主確認(rèn)。本工程中對tbl021298允許偏差補(bǔ)充如下。 31焊接鋼管單元的矯正 目前按制作工藝，一般在形成構(gòu)架單元前的鋼管應(yīng)事先進(jìn)行矯形對接焊，管單元的焊接變形也需要矯正。其矯正允許偏差：彎曲度：fl/100且f8mm；橢圓度：f/d3/1000 32溫度對結(jié)構(gòu)制作及拼裝精度的影響 采用級50m鋼卷尺放樣，標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)溫度180c，拉力98n，測量數(shù)據(jù)應(yīng)考慮溫度的影響。 33結(jié)構(gòu)平面組裝精度 根據(jù)本橋的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)平面組裝精度受節(jié)段制作精度累積的影響：1)節(jié)段單元控制精度：接頭錯位(鉆孔處)：1mm；鉆孔直徑偏差：00.5mm(24孔)2)試拼裝幾何精度：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)：2.5節(jié)段數(shù)(mm)；試裝長度：2.0節(jié)段數(shù)(mm)；接頭錯位(鉆孔處)：1.0mm；直線度：8.0(mm)。 34結(jié)構(gòu)施工精度 1)鋼板卷圓與樣板的偏差：f1.0mm；樣板的偏差：0.3mm 2)鋼管橢圓度：f/d311000 3)鋼管端部不平度：f/d1/500且f3mm 4)弦管組合誤差：d/b1/1000：拱肋寬度誤差：3mm 5)腹桿組合誤差：/l1/1000；豎腹桿中心距誤差：3.0mm 6)板件局部翹曲：f2.0mm 7)拱肋高度偏差：3.0mm 8)拱肋節(jié)段斷面扭曲偏差：1 mm/m：節(jié)段最大不超過：5mm；節(jié)段斷面對角線誤差4.0mm；拱肋節(jié)段l(m)旁彎：(3 0.1l)mm：拱肋節(jié)段弧線與理論弧線差：3mm；安裝時各拱肋節(jié)段接縫錯位：不大于1.5mm 9)吊桿孔水平間距誤差：3mm 10)拱軸線長度誤差：20mm 11)吊裝合龍后橫向偏位：10mm 12)吊裝合龍后豎向偏位：15mm 13)吊桿長度偏差：10mm 4鋼管拱肋煨彎及安裝 41鋼管煨彎 根據(jù)本橋的具體情況，拱肋鋼管加熱煨彎采用紅外線陶瓷電加熱技術(shù)。 1)鋼管煨彎準(zhǔn)備 在鋼管拱肋的拼裝平臺(或計算機(jī))上放出拱肋大樣，合理確定各根主弦管煨彎節(jié)段長度。分節(jié)時要綜合考慮各設(shè)計的長度情況，使各節(jié)段的長度接近。 對每一分節(jié)弦管建立獨(dú)立的坐標(biāo)系，量取其拱度，按確定的鋼管超彎量對托架進(jìn)行設(shè)計。 鋼管煨彎所要求的溫度范圍根據(jù)交通部公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定：熱矯溫度應(yīng)控制在600800，矯正后鋼材溫度應(yīng)緩慢冷卻。 2)鋼管煨彎胎座加工 為方便鋼管在煨彎完成后吊運(yùn)至拱肋拼裝平臺進(jìn)行拼裝，宜將彎管胎座與拼裝平臺布置于同一制作場內(nèi)，使場地龍門吊的吊運(yùn)范圍能覆蓋整個拼裝平臺和彎管胎座上方。 3)鋼管煨彎設(shè)備：(1)加熱設(shè)備：每套設(shè)備由一臺主控箱連接三個加熱箱構(gòu)成。(2)保溫設(shè)備：在加熱箱兩側(cè)的一定長度范圍內(nèi)給鋼管包裹上厚度為3cm左右的玻璃棉；而在管內(nèi)，將玻璃棉綁貼在鋼絲網(wǎng)上，做成既有一定剛度又有一定彈性的、與鋼管內(nèi)壁密貼的保溫管(筒兩端也封上玻璃棉)，保溫筒的長度應(yīng)能覆及連續(xù)三個鋼管加熱環(huán)帶。(3)頂壓設(shè)備及輔助工件：頂壓設(shè)備采用手搖螺旋式千斤頂。螺旋式千斤頂具有行程容易準(zhǔn)確控制的特點(diǎn)，可根據(jù)不同的速度要求施加或停止施加頂壓力。(4)輔助設(shè)施：鋼管煨彎過程中還要結(jié)合現(xiàn)場特點(diǎn)配備一些必要的輔助設(shè)施，如千斤頂操作平臺、加熱箱吊運(yùn)架、防雨篷等。 4)鋼管煨彎加熱、壓彎程序：(1)加熱環(huán)帶的布置：根據(jù)所需煨彎鋼管的拱度資料，調(diào)整好各定型托架，然后將直鋼管吊運(yùn)至彎管胎座上正確就位，安裝好各反力架和千斤頂。利用兩端千斤頂將鋼管調(diào)整至水平。此時，鋼管只與胎座中央最高的一個托架接觸。兩千斤頂?shù)牧δ苁逛摴芊€(wěn)定即可，不宜過大。(2)加熱程序：鋼管的煨彎順序?yàn)閺墓苤邢蚬芏酥饌€環(huán)帶進(jìn)行。先從管中往一端煨彎，完成后再將加熱箱移至另一側(cè)，從管中往另一端煨彎。(3)壓彎時機(jī)的掌握及壓彎量的控制：加熱后，鋼材的溫度由原有值逐漸升高，鋼材的塑性應(yīng)變增大；然而在250左右，鋼材反而會變脆(這種現(xiàn)象稱為“藍(lán)脆”)，應(yīng)注意不要在此溫度下進(jìn)行加工，以防鋼材出現(xiàn)裂紋。 42鋼管拱肋安裝 經(jīng)試拼、檢驗(yàn)合格后的拱肋節(jié)段，可運(yùn)至橋位處起吊安裝。 本橋采用三段龍門吊吊裝工藝，吊裝順序?yàn)閺墓澳_至拱頂。為了確保吊裝調(diào)整拱肋過程中不增加次內(nèi)力，拱肋吊裝合龍時拱腳為軸鉸，等調(diào)整拱軸線滿足設(shè)計要求后，再封固拱腳鉸形成無鉸拱。本橋吊裝安裝為常規(guī)方法，在此不再敘述。 5 拱肋及系桿安裝中橫向穩(wěn)定性的控制 在系桿和拱肋安裝完畢后的施工中，要隨時注意維護(hù)已完成結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是橫向穩(wěn)定性，因?yàn)殡S著施工荷載的不斷增加，對結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定要求也就相應(yīng)提高。如果僅有臨時橫向纜風(fēng)繩，不夠安全，為此應(yīng)設(shè)法提高結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性。系桿拱的橫向穩(wěn)定理論說明，對橫向穩(wěn)定有利的主要因素是主拱肋間的橫撐。為了發(fā)揮這個因素作用，就應(yīng)科學(xué)地安排后序施工順序，使設(shè)計中對橫向穩(wěn)定有利的桿件優(yōu)先安裝或澆筑，以盡早發(fā)揮作用。例如：要先安裝肋間橫撐，澆筑部分中橫梁后，再考慮預(yù)應(yīng)力束的張拉，根據(jù)工程要求，若需提前張拉系桿，可在系桿間設(shè)置臨時橫撐，臨時橫撐數(shù)量必須依橋長而定?？傊芷鸬皆鰪?qiáng)橫向穩(wěn)定的作用，保證結(jié)構(gòu)橫向穩(wěn)定性的提高速度超過施工荷載的增加速度。 6管內(nèi)混凝土施工 管內(nèi)砼按單拱對稱進(jìn)行，先下管內(nèi)砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80后再泵送腹板及上管內(nèi)砼，盡量保證整體結(jié)構(gòu)對稱施工。 管內(nèi)混凝土采用流態(tài)微膨脹混凝土，混凝土緩凝時間不小于6小時，要求水灰比不大于0.45，采用0.53cm粗骨料及中粗砂，坍落度不小于15cm。鋼管內(nèi)混凝土采用頂升壓注法施工，其頂升工藝流程為：準(zhǔn)備工作(機(jī)械設(shè)備、材料、人員到位)壓注水泥砂漿連續(xù)壓注混凝土間歇壓注混凝土關(guān)閉進(jìn)料閘閥拆除固定泵至另一片拱肋?；炷翂鹤⑼戤呉院?，對整個鋼管拱混凝土質(zhì)量進(jìn)行全面敲擊檢查，聲音沉而啞者，表明混凝土充填飽滿。對有異常段進(jìn)行超聲波無損檢測，當(dāng)鋼管拱肋混凝土與拱壁剝離間隙超過3mm時，采用鉆孔壓入水泥漿的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，然后將鉆孔處用電焊補(bǔ)焊封固。本工程在整個灌注過程中，僅上游上弦管發(fā)生了堵管，其余均較順利。經(jīng)過超聲波對鋼管內(nèi)混凝土灌注密實(shí)度檢測，拱頂段均有35mm的脫空，經(jīng)壓注水泥漿補(bǔ)灌后檢測，鋼管內(nèi)混凝土飽滿度較好，基本達(dá)到要求。 7鋼管防銹方案 本橋設(shè)計噴涂鋁鎂合金的主要工藝為：采用噴砂除銹預(yù)處理后，熱噴涂200250um鋁鎂合金(lf2)，再以鋅磺環(huán)氧酯底漆作封閉(h062)，外涂裝采用氯化橡膠面漆，封閉及外涂裝涂層厚度各按2度計，共100um左右，設(shè)計有效防腐年限可在30年以上。 涂層檢驗(yàn)要求如下。 1)表面處理檢驗(yàn) 除銹等級達(dá)到sa3級，粗糙度達(dá)到rz4080um。噴砂除銹后工件表面應(yīng)干燥、無灰塵、無油污、無氧化皮、無銹跡。 2)各涂層外觀和厚度檢查 熱噴鋅層應(yīng)外觀均勻，不允許有豐收皮、鼓泡、大熔滴、裂紋、掉塊和漏噴等缺陷。 3)各涂層附著力檢驗(yàn)：按gb979488標(biāo)準(zhǔn)，采用劃格法檢查。涂層附著力應(yīng)在涂層工藝試驗(yàn)中完成，一般在后期可不再做。 整體涂裝后的檢驗(yàn)方法如下。 (1)外觀檢驗(yàn)：肉眼檢查，所有工件100進(jìn)行，施工時認(rèn)真記錄，監(jiān)理單位抽查。 (2)厚度檢驗(yàn)：采用磁性測厚儀檢查，所有工件100進(jìn)行，施工時記錄，監(jiān)理單位抽查。對表面積大于2m2的工件，每件測十處，每處測三點(diǎn)取平均值記錄；表面積小于2m2的工件，每件