某鋼管混凝土拱橋拱肋施工技術.doc

某鋼管混凝土拱橋拱肋施工技術摘要：結合*省*市*橋的施工實踐，從拱肋制作、管內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及應該注意的問題，對其他類似工程具有參考價值。 關鍵詞：鋼管混凝土；拱肋；施工；技術 中圖分類號：tu44822 2文獻標識碼：b文章編號：10080422(2007)09011304 1前言 最早將鋼管混凝土應用于拱橋結構之中的是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度高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點，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容和施工質量控制的關鍵，一般應由較強鋼結構加工能力的單位完成，土建施工單位配合施工。本文結合*市*橋的工程實踐，介紹了鋼管混凝土拱肋的施工技術及應該注意的問題。*橋為跨徑60m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制件移位作觀測標志。 每一吊裝段分三段制作，以便翻身焊接鋼管，組合腹板，在地槽上進行吊裝段組合焊接，按預制組裝好的半拱作預拼，并檢查組合精度。 22鋼管拱肋制作要求 拱肋鋼結構制造工藝除應符合tbl021298的要求外，鋼管拱肋及相應橫撐補充以下規(guī)定。 鋼管制作補充要求。 1)卷管方向應與鋼板壓延方向一致，卷制鋼管前應根據(jù)要求將板端開好坡口。焊縫按tbl021298的要求進行檢查，焊縫質量應達到tbl021298的超聲波探傷內部質量i級標準，焊縫外觀質量也應滿足tbl021298的要求。 2)本橋采用螺旋縫埋弧焊鋼管。管端嚴格放樣，注意考慮拱肋預拱度的影響；鋼管整體校圓可在卷板機上進行，也可在夾具上進行：局部校圓則用已制作好的弧形樣板內襯鋼管，對不密貼處按tbl021298進行矯正：鋼管彎曲按tbl021298第4.3條執(zhí)行。 3)坡口可采用機加工或精密切割，坡口尺寸應按照設計圖、并由焊接工藝確定。腹桿與弦桿端頭的坡口按圖1進行加工。鋼管與鋼管對接的坡口按圖2進行加工。 拱肋分段組裝補充要求。 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。焊接和焊接檢驗按tbl021298進行，焊縫質量應達到tbl021298的超聲波探傷內部質量l級標準，焊縫外觀質量應滿足tbl021298的要求。 4)連接鋼板焊接：上、下鋼管及吊桿處吊點的所有連接鋼板與鋼管間的焊縫推薦采用埋弧焊，焊接和焊接檢驗要求同桁片內鋼管的對接。 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的要求進行檢查，焊縫質量應達到tbl021298的超聲波探傷內部質量ii級標準。 6)分段組裝：分段組裝應在組裝工作平臺上進行，工作平臺按半拱豎向預拼設置。組裝前應對工作平臺進行檢驗，工作平臺胎架與樣板的線形應吻合，誤差不大于3mm。 3鋼管拱肋制作精度 依據(jù)設計要求及tbl021298有關條款，由鋼結構制造單位制定相應的工藝檢查卡片供監(jiān)理檢查，各種工藝評定試驗報告還應由業(yè)主確認。本工程中對tbl021298允許偏差補充如下。 31焊接鋼管單元的矯正 目前按制作工藝，一般在形成構架單元前的鋼管應事先進行矯形對接焊，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溫度對結構制作及拼裝精度的影響 采用級50m鋼卷尺放樣，標準校準溫度180c，拉力98n，測量數(shù)據(jù)應考慮溫度的影響。 33結構平面組裝精度 根據(jù)本橋的特點，結構平面組裝精度受節(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)點坐標：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結構施工精度 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。 1)鋼管煨彎準備 在鋼管拱肋的拼裝平臺(或計算機)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)弦管建立獨立的坐標系，量取其拱度，按確定的鋼管超彎量對托架進行設計。 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規(guī)范的規(guī)定：熱矯溫度應控制在600800，矯正后鋼材溫度應緩慢冷卻。 2)鋼管煨彎胎座加工 為方便鋼管在煨彎完成后吊運至拱肋拼裝平臺進行拼裝，宜將彎管胎座與拼裝平臺布置于同一制作場內，使場地龍門吊的吊運范圍能覆蓋整個拼裝平臺和彎管胎座上方。 3)鋼管煨彎設備：(1)加熱設備：每套設備由一臺主控箱連接三個加熱箱構成。(2)保溫設備：在加熱箱兩側的一定長度范圍內給鋼管包裹上厚度為3cm左右的玻璃棉；而在管內，將玻璃棉綁貼在鋼絲網上，做成既有一定剛度又有一定彈性的、與鋼管內壁密貼的保溫管(筒兩端也封上玻璃棉)，保溫筒的長度應能覆及連續(xù)三個鋼管加熱環(huán)帶。(3)頂壓設備及輔助工件：頂壓設備采用手搖螺旋式千斤頂。螺旋式千斤頂具有行程容易準確控制的特點，可根據(jù)不同的速度要求施加或停止施加頂壓力。(4)輔助設施：鋼管煨彎過程中還要結合現(xiàn)場特點配備一些必要的輔助設施，如千斤頂操作平臺、加熱箱吊運架、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，調整好各定型托架，然后將直鋼管吊運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：鋼管的煨彎順序為從管中向管端逐個環(huán)帶進行。先從管中往一端煨彎，完成后再將加熱箱移至另一側，從管中往另一端煨彎。(3)壓彎時機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，鋼材的塑性應變增大；然而在250左右，鋼材反而會變脆(這種現(xiàn)象稱為“藍脆”)，應注意不要在此溫度下進行加工，以防鋼材出現(xiàn)裂紋。 42鋼管拱肋安裝 經試拼、檢驗合格后的拱肋節(jié)段，可運至橋位處起吊安裝。 本橋采用三段龍門吊吊裝工藝，吊裝順序為從拱腳至拱頂。為了確保吊裝調整拱肋過程中不增加次內力，拱肋吊裝合龍時拱腳為軸鉸，等調整拱軸線滿足設計要求后，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，要隨時注意維護已完成結構的穩(wěn)定性，特別是橫向穩(wěn)定性，因為隨著施工荷載的不斷增加，對結構的總體穩(wěn)定要求也就相應提高。如果僅有臨時橫向纜風繩，不夠安全，為此應設法提高結構自身的穩(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，就應科學地安排后序施工順序，使設計中對橫向穩(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，再考慮預應力束的張拉，根據(jù)工程要求，若需提前張拉系桿，可在系桿間設置臨時橫撐，臨時橫撐數(shù)量必須依橋長而定?？傊?，要均能起到增強橫向穩(wěn)定的作用，保證結構橫向穩(wěn)定性的提高速度超過施工荷載的增加速度。 6管內混凝土施工 管內砼按單拱對稱進行，先下管內砼達到設計強度的80后再泵送腹板及上管內砼，盡量保證整體結構對稱施工。 管內混凝土采用流態(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。鋼管內混凝土采用頂升壓注法施工，其頂升工藝流程為：準備工作(機械設備、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閉進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量進行全面敲擊檢查，聲音沉而啞者，表明混凝土充填飽滿。對有異常段進行超聲波無損檢測，當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行補強處理，然后將鉆孔處用電焊補焊封固。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。經過超聲波對鋼管內混凝土灌注密實度檢測，拱頂段均有35mm的脫空，經壓注水泥漿補灌后檢測，鋼管內混凝土飽滿度較好，基本達到要求。 7鋼管防銹方案 本橋設計噴涂鋁鎂合金的主要工藝為：采用噴砂除銹預處理后，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，設計有效防腐年限可在30年以上。 涂層檢驗要求如下。 1)表面處理檢驗 除銹等級達到sa3級，粗糙度達到rz4080um。噴砂除銹后工件表面應干燥、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：按gb979488標準，采用劃格法檢查。涂層附著力應在涂層工藝試驗中完成，一般在后期可不再做。 整體涂裝后的檢驗方法如下。 (1)外觀檢驗：肉眼檢查，所有工件100進行，施工時認真記錄，監(jiān)理單位抽查。 (2)厚度檢驗：采用磁性測厚儀檢查，所有工件100進行，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，每處測三點取平均值記錄；表面積小于2m2的工件，每件