资源描述
8.7 钢管拱结构构件制造
钢管拱中心跨度236m,中心矢高59m,单拱肋由4根Φ1000×16mm钢管组成,设计上弦主管中心曲线长度为285040mm,下弦主管中心曲线长度为277131mm。等高拱肋,上下主弦管中心间距4.4m,通过型腹板和斜腹杆栓焊连接;内外管中心间距1.5m,平面以上下盖板焊接。两侧拱肋间以上下平联管焊接成平联系,上下平联直管间又以撑管焊接成横向联结系。钢管拱结构构件受到起重吊装和铁路公路运送等多种因素限制,采用工厂单元件制造、组装、运送,工地拼装成型的制造安装工艺。
钢管拱正面图
钢管拱平联图
钢管拱断面图
8.7.1 工厂钢管拱的制造工艺
设计上根据结构特点以及运送和安装规定,将全拱划分为39个节段及拱脚预埋节段,跨中和拱脚合拢段;拱脚预埋节段长2.2m,跨中合拢段长2.6m,拱脚合拢口间距0.35m,主弦管长6.5~8.6m;实腹板划分为6个节段,长5.5~7.6m,宽3.56m;腹杆统一长度。平联管长3.54m~14.71m。主弦管因节段短,制造时采用以直代曲,通过每节管的焊缝间距调整,曲率误差小于1mm,因此主弦管弯曲未使用中频弯管机。
钢管拱分节正面图
主弦管分段表
节号
根数
上弦管(m)
下弦管(m)
1
4
2.20
2.20
2
4
6.70
6.53
3
4
7.50
7.50
4
4
7.50
7.70
5
4
8.40
8.00
6
4
8.60
7.50
7
4
7.20
7.50
8
4
8.30
8.00
9
4
7.40
7.10
10
4
7.60
7.70
11
4
7.20
7.80
12
4
8.10
6.80
13
4
7.60
7.70
14
4
7.90
7.70
15
4
7.70
7.20
16
4
7.90
7.80
17
4
7.50
7.20
18
4
7.70
7.80
19
4
7.80
7.10
以上小计
152
140.80
136.83
合拢长
2.60
2.60
弦管总长
284.20
276.26
钢管拱平联图
平联Φ800直管组装表
编号
上平联直管
接头
Lmax
单重
数量
共重
结构组成形式
XZn
mm
t
t
SZ1
HZ1+2×(HT2+HT1+SZ1-60)
1821
14022
4.087
2
8.173
SZ2
HZ1+2×(HT2+HT1+SZ2-60)
886
12151
3.579
2
7.158
SZ3
HZ1+2×(HT1+SZ3-60)
2114
10607
3.160
2
6.320
SZ4
HZ1+2×(HT1+SZ4-60)
1443
9262
2.795
2
5.591
SZ5
HZ1+2×(HT1+SZ5-60)
831
8041
2.464
2
4.928
SZ6
HZ1+2×(HT3+SZ6-60)
1303
6986
2.178
2
4.356
SZ7
HZ2+2×(SZ7-60)
1889
6158
1.953
2
3.907
SZ8
HZ2+2×(SZ8-60)
1544
5467
1.766
2
3.532
SZ9
HZ2+2×(SZ9-60)
1214
4808
1.587
2
3.175
SZ10
HZ2+2×(SZ10-60)
1059
4497
1.503
2
3.006
SZ11
HZ2+2×(SZ11-60)
932
4243
1.434
2
2.868
SZ12
HZ2+2×(SZ12-60)
824
4028
1.376
2
2.752
SZ13
HZ2+2×(SZ13-60)
736
3852
1.328
2
2.656
SZ14
HZ2+2×(SZ14-60)
708
3796
1.313
2
2.626
SZ15
HZ2+2×(SZ15-60)
620
3620
1.265
2
2.530
SZ16
HZ2+2×(SZ16-60)
591
3562
1.249
2
2.499
SZ17
HZ2+2×(SZ17-60)
581
3541
1.244
1
1.244
小计
67.321
编号
下平联直管
接头
Lmax
单重
数量
共重
结构组成形式
SZn
mm
t
t
XZ1
HZ1+2×(2HT2+HT3+XZ1-60)
1164
14708
4.273
2
8.545
XZ2
HZ1+2×(HT2+HT1+XZ2-60)
1253
12886
3.778
2
7.557
XZ3
HZ1+2×(HT2+HT1+XZ3-60)
503
11386
3.372
2
6.743
XZ4
HZ1+2×(HT1+XZ4-60)
1850
10079
3.017
2
6.034
XZ5
HZ1+2×(HT1+XZ5-60)
1258
8896
2.696
2
5.392
XZ6
HZ1+2×(HT3+XZ6-60)
747
7873
2.419
2
4.837
XZ7
HZ2+2×(HT3+XZ7-60)
1346
7071
2.201
2
4.402
XZ8
HZ2+2×(HT3+XZ8-60)
1011
6401
2.019
2
4.039
XZ9
HZ2+2×(XZ9-60)
1692
5764
1.847
2
3.693
XZ10
HZ2+2×(XZ10-60)
1541
5461
1.764
2
3.529
XZ11
HZ2+2×(XZ11-60)
1418
5215
1.698
2
3.395
XZ12
HZ2+2×(XZ12-60)
1313
5006
1.641
2
3.282
XZ13
HZ2+2×(XZ13-60)
1228
4836
1.595
2
3.190
XZ14
HZ2+2×(XZ14-60)
1162
4704
1.559
2
3.118
XZ15
HZ2+2×(XZ15-60)
1115
4610
1.534
2
3.067
XZ16
HZ2+2×(XZ16-60)
1087
4554
1.518
2
3.037
XZ17
HZ2+2×(XZ17-60)
1077
4534
1.513
1
1.513
小计
75.375
平联斜管组装表
编号
上平联斜杆
接头
Lmax
单重
数量
共重
编号
下平联斜管
接头
Lmax
单重
数量
共重
结构组成形式
SXn
mm
t
t
结构组成形式
XXn
mm
t
t
SX1
3XT+2(SX1-60)
2034
9947
2.036
4
8.143
XX1
4XT+2(XX1-60)
1143
10166
2.080
4
8.320
SX2
3XT+2(SX2-60)
1337
8554
1.754
4
7.016
XX2
3XT+2(XX2-60)
1337
8553
1.754
4
7.015
SX3
3XT+2(SX3-60)
1214
8307
1.704
4
6.816
XX3
3XT+2(XX3-60)
1312
8504
1.744
4
6.976
SX4
2XT+2(SX4-60)
1618
7115
1.463
4
5.852
XX4
2XT+2(XX4-60)
1731
7342
1.509
4
6.036
SX5
2XT+2(SX5-60)
1773
7425
1.526
4
6.103
XX5
2XT+2(XX5-60)
1867
7613
1.564
4
6.255
SX6
2XT+2(SX6-60)
1245
6370
1.312
4
5.250
XX6
2XT+2(XX6-60)
1354
6588
1.356
4
5.426
SX7
2XT+2(SX7-60)
1428
6735
1.386
4
5.545
XX7
2XT+2(XX7-60)
1530
6939
1.427
4
5.710
SX8
XT+2(SX8-60)
1953
5786
1.194
4
4.777
XX8
XT+2(XX8-60)
2068
6014
1.240
4
4.962
SX9
2XT+2(SX9-60)
1269
6418
1.322
4
5.288
XX9
2XT+2(XX9-60)
1362
6604
1.360
4
5.439
SX10
XT+2(SX10-60)
1792
5464
1.129
4
4.517
XX10
XT+2(XX10-60)
1899
5677
1.172
4
4.689
SX11
XT+2(SX11-60)
1899
5678
1.172
4
4.690
XX11
XT+2(XX11-60)
2023
5905
1.218
4
4.874
SX12
XT+2(SX12-60)
1524
4928
1.021
4
4.083
XX12
XT+2(XX12-60)
1645
5169
1.070
4
4.278
SX13
XT+2(SX13-60)
1458
4796
0.994
4
3.976
XX13
XT+2(XX13-60)
1584
5047
1.045
4
4.179
SX14
XT+2(SX14-60)
1175
4230
0.880
4
3.519
XX14
XT+2(XX14-60)
1266
4411
0.916
4
3.665
SX15
XT+2(SX15-60)
1453
4786
0.992
4
3.968
XX15
XT+2(XX15-60)
1559
4998
1.035
4
4.140
SX16
XT+2(SX16-60)
1410
4699
0.975
4
3.898
XX16
XT+2(XX16-60)
1496
4871
1.009
4
4.037
SX17
XT+2(SX17-60)
1464
4808
0.997
4
3.986
XX17
XT+2(XX17-60)
1565
5010
1.037
4
4.150
SX18
XT+2(SX18-60)
1387
4653
0.965
4
3.861
XX18
XT+2(XX18-60)
1479
4838
1.003
4
4.010
SX19
XT+2(SX19-60)
1923
5726
1.182
2
2.364
XX19
2XT+2(XX19-60)
1265
6410
1.320
2
2.641
SX20
XT+2(SX20-60)
1835
5549
1.146
2
2.293
XX20
2XT+2(XX20-60)
1175
6229
1.284
2
2.568
小计
95.947
XX21
2XT+2(XX21-60)
1100
6079
1.254
2
2.507
XX22
2XT+2(XX22-60)
1040
5960
1.230
2
2.459
XX23
2XT+2(XX23-60)
998
5875
1.212
2
2.425
XX24
2XT+2(XX24-60)
965
5809
1.199
2
2.398
XX25
2XT+2(XX25-60)
952
5784
1.194
2
2.388
小计
111.546
横联斜杆Φ450数量表
编号
Lmax(mm)
单重(t)
数量
共重(t)
L1
7406
1.114
4
4.457
L2
6678
1.005
4
4.019
L3
6105
0.919
4
3.674
L4
5632
0.847
4
3.390
L5
5180
0.779
4
3.117
L6
4845
0.729
4
2.916
L7
4613
0.694
4
2.776
L8
4399
0.662
4
2.647
L9
4242
0.638
4
2.553
L10
5837
0.878
2
1.756
L11
5666
0.852
2
1.705
L12
5523
0.831
2
1.662
L13
5408
0.814
2
1.627
L14
5720
0.861
2
1.721
L15
5257
0.791
2
1.582
L16
5220
0.785
2
1.571
L17
5208
0.784
1
0.784
小计
41.958
在厂内,按成组制造技术和流水线生产的规定,将钢管桁架拱制造过程划分为以下五大工艺阶段:筒节制造、单元件制造、片装分段制造、钢管桁架拱匹配预总装。
8.7.1.1. 材料复验
a. 北盘江大桥钢管桁架拱制造所用的钢材、焊材涂料必须符合《水柏铁路北盘江大桥钢管桁架拱制造与验收技术规定》中第3条的规定和工厂材料采购质量控制程序文献的规定,核对生产厂家、质量证书、牌号、炉批号、批量等,并按协议和有关国家现行标准规定取样复验。
b. 所有材料复验工作在工厂计量实验所进行。复验合格的材料方可入库。按牌号、规格、炉批号等分类存放和领用。
8.7.1.2. 材料预解决
由于主拱钢管内表面、拱肋盖板内表面、腹板内表面将来与混凝土接触,可不作防锈解决。横联的空心管内表面作一般的除锈预解决,刷一道防锈漆。
8.7.1.3. 零件加工
a. 主拱钢管、横联结构钢管采用三芯辊卷制;
b. 横联结构中厚钢管上的过渡坡口,用刨边机加工;
c. 横联结构钢管的相贯线及坡口用专用设备进行割制;
d. 盖板及实腹板上的螺栓孔用FABRICATOR 3500型数控等离子钻割机钻孔下料一次完毕。
8.7.1.4. 放样下料
为了提高放样精度,应用计算机放样和数控编程技术。在放样过程中,充足运用工厂在钢结构制造方面的成熟经验,对所有零件均预置精度补偿量,并采用一次下料工艺。
下料采用德国梅塞尔650型门式数控等离子切割机、澳大利亚FABRICATOR 3500型数控等离子钻割机、CNC-4A式数控切割机、LC-3.0-8门式自动多头切割机等进行精密切割。管材下料采用专用管材切割设备下料。
8.7.1.5. 零、部件制造
8.7.1.5.1 筒节制造
①下料、加工好纵缝坡口后的钢板按图纸规定加工成圆,并用加工样板检查筒节椭圆度。
②辊圆后的筒节按筒节施工图规定在平面胎架上装配,装配好的筒节按《北盘江大桥钢拱焊接工艺规程》中有关规定焊接成圆管,同时施工人员需将筒节的编号用醒目油漆标记在指定位置。
③筒节装焊竣工后校圆并报检,具体规定参见《北盘江大桥钢拱制造精度规定》中有关规定。然后在筒节两端头处按筒节施工图划上分度线(0°、90°、180°、270°)和检查线并打上洋冲标记。
④筒节制造竣工并划上分度线和检查线。横联杆的相贯口用专用的切割机加工。
8.7.1.5.2 腹杆制造
腹杆分为节点板和“H”型钢两部分,节点板在下料、加工时将栓孔钻制完,“H”型钢翼板上的栓孔在预总装时与节点板配钻完毕。“H”型钢按照图纸在专用胎架上装焊而成,并按照《北盘江大桥钢拱制造精度规定》中有关规定校正合格并报检。
8.7.1.5.3 腹板、缀板制造
腹板、盖板下料后,腹板须按拼板图拼接,拼接完后的腹板进行二次下料并按图钻螺栓孔,上下盖板按图下料、钻螺栓孔;钻完孔后的腹板、盖板分别按加工图安装焊钉。
8.7.1.6. 钢管拱桁架制造
8.7.1.6.1 单元件制造
⑴单元件胎架制造
根据主弦管、横撑单元件的线形特点制造专用胎架,单元件装配胎架与基础预埋件焊接形成刚体。由于该工程中的单元件为钢管对接,焊接所有在滚轮胎架上进行,以便运用自动焊,提高焊接质量。
⑵单元件制造
单元件一般由三个筒节对接而成。主弦管单元件为折线型,胎架每一轮线型需修正,横撑单元件为直线型,分别在相应的胎架上对接装配。单元件的焊接在滚轮胎架上进行,焊接采用埋弧自动焊,并实行定人定机定工位施工,保证焊缝的内、外部质量的稳定性,提高工效。
8.7.1.6.2 片装分段制造
⑴片装分段胎架制造
根据片装分段的线型制造专用胎架,片装分段装配胎架与基础预埋件焊接形成刚体。片装分段焊接所有在装配、焊接胎架上进行,运用自动焊焊接,提高焊接质量。
⑵片装分段制造
每个片装分段的弦杆涉及两根弦管单元件,上、下盖板各一块。弦杆片装分段在专用正斜切胎架上进行装焊,胎架每一轮线型需修正。
片装分段按片装分段图册进行施工。组装时,先将下盖板放上胎装,两根弦管单元件上胎架定位。安装下盖板和上盖板,按《北盘江大桥钢拱焊接工艺规程》规定焊接上盖板,在翻身胎架上焊接下盖板。根据图纸尺寸修正主弦杆两端头检查线,用内卡样板划出节点板的位置线,对线装焊上弦杆上的节点板并配合样板切割节点板焊接处的两端头,修磨光顺。
片装分段装焊报检合格后,按《北盘江大桥钢拱焊缝无损检查清册》进行焊接无损检查,并根据片装分段图册上规定作好竣工标记。
8.7.1.7 焊接
8.7.1.7.1. 焊接方法
为了保证本桥的焊接质量,针对各种焊接位置的不同采用不同的焊接方法,主钢管采用卷板机卷成圆筒,采用埋弧自动焊焊接纵缝,形成一个筒节。然后每个筒节在工厂内对接时,采用陶质衬垫埋弧自动焊。盖板与主钢管间的焊缝采用实芯焊丝CO2气体保护焊打底,药芯焊丝CO2气体保护焊填充,盖面。横联直杆的生产方法和主钢管的生产方法相同。腹杆在工厂内所有预先制作好,采用埋弧自动焊(船形焊)生产。腹板的拼板也采用预热,反面清根。主钢管间的对接采用陶质衬垫手工电弧焊。横联钢管与主钢管间的焊缝,即相贯线的焊接采用手工电弧焊。腹杆与主钢管间的焊缝采用手工电弧焊,反面碳弧气刨清根。盖板的嵌补段及腹板的立对接缝均采用手工电弧焊或药芯焊丝CO2气体保护半自动焊,采用陶质衬垫或钢衬垫,单面焊双面成形。全桥的栓钉焊接采用螺栓焊。
8.7.1.7.2.焊接材料
钢管纵焊缝及环焊缝:焊丝H08Mn2E φ5mm, 焊剂SJ101,药芯焊丝K-71T φ1.2mm,天高牌专用陶质衬垫;
腹板拼焊:焊丝H08Mn2E φ5mm, 焊剂SJ101。
下盖板与主钢管间焊缝:药芯焊丝K-71T φ1.2mm,CO2 气体纯度≥99.5%,含水量小于0.005%;
H型腹杆角焊缝:H08A φ5mm,焊剂HJ431;
节点板与主钢管焊缝:药芯焊丝K-71T φ1.2mm,E5015 φ3.2mm φ4mm
8.7.1.7.3. 补修使用焊材
CO2气体保护焊:
药芯焊丝: K-71T φ1.2
CO2气体纯度 > 99.5%
陶质衬垫:TG1.0
手工电弧焊:
焊条:E5015 φ4.0
埋弧自动焊:
埋弧焊焊丝:H08Mn2E φ5.0
8.7.1.7.4. 焊缝状况及补修方法
(1).焊波、余高超标、焊缝咬边≤1mm,采用砂轮机修磨匀顺。
(2).焊缝焊脚尺寸局限性、焊缝咬边>1mm时,先采用手工电弧焊或CO2气体保护焊补焊,然后采用砂轮机将补焊处修磨匀顺。
(3).焊缝内部缺陷应采用碳弧气刨和砂轮机清除,并开制有助于补修焊接的坡口。
(4).焊接裂纹的清除时应沿裂纹两端各外延50mm,防止裂纹扩展。
(5).焊缝内部缺陷补修焊接采用手工电弧焊或CO2气体保护焊。
(6).焊缝出现没焊透时,应采用碳弧气刨或砂轮机清除,采用手工电弧焊或CO2气体保护焊补焊,然后采用砂轮机将补焊处修磨匀顺。
(7).若马板拆除时损伤母材时,采用砂轮机磨制有助于补焊的坡口长度为50mm左右,补焊处修磨匀顺。
(8).当焊缝或引弧板局部焊穿现象时,必须用CO2气体保护焊补焊,待整条焊缝成形后在反面用碳弧气刨清除焊穿部位,用手工电弧焊或CO2气体保护焊返修,然后采用砂轮机将补焊处修磨匀顺。
(9). 当焊缝出现焊偏或未焊满时,应用砂轮机或碳弧气刨清除缺陷,用埋弧焊或CO2气体保护焊返修,然后采用砂轮机将补焊处修磨匀顺。
(10).当焊缝出现气孔、夹渣时,采用砂轮机或碳弧气刨清除,用手工电弧焊或CO2气体保护焊补焊,然后采用砂轮机将补焊处修磨匀顺。
(11). 用CO2气体保护焊打底反面出现缩孔时,用碳弧气刨清除,用手工电弧焊或CO2气体保护焊返修。
8.7.1.7.5. 焊接变形控制
腹杆的生产规定采用合理的焊接顺序及有效的工装夹具来控制变形。主钢管的对接规定尽量对称施焊。尽量采用线能量小的焊接方法同时尽量保证热输入量的均匀。先焊接受缩量大的焊缝,再焊接受缩量小的焊缝,先焊接对接焊缝,再焊接角焊缝。
8.7.2 焊接工艺评估及质量控制
根据图纸拟定的结构规格、焊接节点形式,制定了工艺评估项目清册,工艺评估项目得到了驻厂监理的认可后,工厂焊接实验室根据焊接工艺评估清册拟定焊接工艺评估任务书,并按此任务书进行了工艺评估实验,拟定了相关的焊接坡口型式、焊接材料、焊接工艺参数。水柏公司组织有关专家在武汉和贵阳两地对厂内制造焊接工艺评估结果、工地组装焊接工艺评估结果进行了评审,焊接工艺评估结果得到了与会专家的一致通过。本桥在整个制造过程中,严格按焊接工艺评估推荐的规范参数进行施工。
8.7.2.1桥正式开工前,工厂针对重要焊缝制订出焊接工艺评估清册。焊接实验室焊接工艺评估清册进行了焊接工艺评估实验,以拟定焊接材料及相应的焊接规范参数。
评估项目对接接头试件有:接头和焊缝金属的拉伸实验、焊缝金属及热影响区-20度低温冲击实验、接头侧弯实验、宏观断面酸蚀实验、接头硬度实验。T型接头试件有:焊缝金属的拉伸实验、宏观断面酸蚀实验、接头硬度实验。工艺评估所用材料为Q345d。
检查规定:弯曲实验、拉伸实验以不低于母材机械性能的标准进行评估,冲击实验-20度AKV 的规律值为27J。焊接接头的硬度应不大于HV350,宏观断面酸蚀后不得存在裂纹、未溶合、气孔、夹渣。
实验结果:满足规范及设计规定。
焊接工艺评估见附表。
8.7.2.2、焊接质量控制要点
1. 焊接材料必须严格按照产品说明书上的规定进行烘干使用。生产过程中,焊条必须存放于保温筒内,超过4小时必须重新烘干;
2. 焊接前应认真清理焊缝区域,不得有水、锈、氧化皮、油污、油漆或其它杂物;
3. 切割不整齐的坡口规定打磨光顺,不得有大的凸起与凹陷;
4. 环境湿度大于85%或环境温度低于5度时,焊前规定预热,预热范围一般为每侧100mm以上。预热温度为80~150度,距焊缝30~50mm范围测量温度;
5. 钢管纵缝端头必须设专用引、熄弧板,其坡口形式、焊接规定与正式相同;
6. 焊工应根据焊缝的具体形式以及相相应的焊接工艺评估来选择焊接参数;
7. 埋弧自动焊必须在焊缝端部的引、熄板上引、熄弧,如在焊接过程中出现断弧现象,必须将断弧处刨成1∶5的坡度,搭接50mm施焊;
8. 埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于20mm,且不大于60mm,焊接后应等焊缝稍冷却再敲去溶渣;各种马板及临时连接件严禁用疲劳破坏的方式拆除;
9. 不允许在焊缝以外的母材上随意打火引弧;
10. 焊缝焊接完毕后,应立即敲净溶渣及清除飞溅物;定位焊缝一定要按规定施焊,出现裂纹的定位焊缝必须清除后再施焊;
11. 焊缝咬边超过1mm或焊脚尺寸局限性时,可采用手工电弧焊进行补焊;
12. 节点板与主钢管间的焊缝应作打磨和捶击解决,且该处焊缝端部规定打磨到圆顺光滑;
13. 每一片拱肋上的盖板与主钢管间的焊缝端头规定缓焊50~80mm,并且磨成斜坡(长30mm),以便于嵌补段的焊接;
14. H腹杆焊接顺序:共有4条角焊缝,采用单台埋弧焊机先焊接“H”上口两条焊缝,再焊接“H”下口两条焊缝,4条角焊缝并按顺时钟顺序焊接。
8.7.2.3. 焊接检查
全桥焊缝均规定进行外观检查(见下表)。需要进行无损检查的焊缝必须在外观检查合格后,放置24小时之后才干进行无损检查。规定无损检查的焊缝及无损检查的标准(见下表)。
焊缝外观质量标准
项 目
焊缝种类
质量标准
气 孔
所有焊缝
不允许
咬 边
所有的对接焊缝及接点
不允许
板与主钢管间的焊缝
H形腹杆的角焊缝
≤0.3
盖板、腹板与主钢管间
≤0.5
的角焊缝
其它焊缝
≤1.0
焊脚尺寸
其它角焊缝
K -1+2
焊 波
角焊缝
≤2.0(任意25mm范围高低差)
余 高
对接焊缝
≤3.0(焊缝宽b≤12)
≤4.0(12<b≤12)
≤4b/25(b>25)
工厂焊缝检查规定
检查焊缝部位
超声波检查(UT)
射线检查(RT)
数量
质量等级
检查等级
数量
质量等级
底片等级
钢管对接环焊缝
100%
Ⅰ
B
抽查
Ⅱ
AB
钢管纵向接缝
100%
Ⅰ
B
抽查
Ⅱ
AB
节点板与弦管焊缝
100%
Ⅰ
B
抽查
Ⅱ
AB
盖板与弦管焊缝
100%
Ⅰ
B
8.7.3 工厂预拼的质量控制
工厂预拼分为卧预拼装和立体预拼装
卧预拼装的目的是保证钢管拱的线型对的;立体预拼装的目的是检查横直联相贯线的对的性和拟定横直联的尺寸。
按设计方和业主的规定,钢管拱预拼需半拱预拼,但半拱斜切高度高达20米、长达132米,这样既占场地,施工又不安全。经研究,并得到业主和监理的认可,拟定了实际制造时采用的施工方案,即卧预拼采用“3+1”、立体预拼采用“6+1”短线预拼方案(见下图)。该方案既能保证钢管拱的线型、达成卧立预拼的效果,又能节约施工场地并提高场地运用率,施工安全也得到保障。
为了保证立、卧的质量,从以下几个方面进行了质量控制:
1. 精确放样保证
工厂在接到北盘江设计图纸后,进行了具体的计算机放样工作,经与设计院协商拟定以折代曲来制造主拱弦管,针对这种情况对主拱弦管进行了分段,分段图得到了设计单位的认可,并且通过计算机三维放样,得到了每个分段两端检查点的空间坐标,在施工过程中严格按给定的坐标进行测量定位,保证了该桥的线型达成设计规定。
2. 胎架制造保证
胎架分单元件胎架、片装分段胎架、卧拼装胎架和立体拼装胎架;各类胎架制造时,按计算机放样给出的坐标值在地上进行放样,高程坐标由模板来实现。胎架制造严格按图纸规定进行,每制造一轮后对胎架都进行了修正解决。保证了钢管拱的线型。
钢管拱桁架预拼装分为两步进行:一方面单边主拱肋采用3+1的形式在平面胎架上卧拼(见图一),再模仿工地吊装程序采用6+1的形式对桁架进行立体组装(见图二)。
8.7.3.1.单边主拱肋平面卧拼
厂内节段预拼装
(1) 按图制造单拱卧拼装胎架,胎架上各轮廓线、位置线等按规定标记好并报检。每一轮单拱卧拼装需对胎架进行修正。
(2) 为保证线型,预拼装时单边主拱肋四个节段在平面胎架上侧装,预拼竣工后,前三个节段上立体预拼装胎架,后一个节段作为下一轮卧装的基准。
(3) 预总装过程中因各构件间所有为临时连接(接头处的临时连接件和临时吊耳除外),组装完后需上立体预总装胎架进行预拼装,因此在坡口处不能直接点焊,为保护坡口不受损坏,需用连接板进行过渡点焊。
(4) 卧装时,从拱脚开始向拱中顺次进行预拼,一方面四个节段一侧的上 弦杆单元件按地面划出的定位线上胎架定位。
(5) 吊装实腹板片装分段并调整好实腹板的位置。
(6) 下弦杆片装分段按地面划出的中心线上胎架定位。
(7) 对于有腹杆的桁架段,上弦杆片装分段上胎架后即可吊装腹杆。
(8) 对线装焊下弦杆上节点板,运用样板切割节点板焊接处的两端头,修磨光顺。
(9) 按节点板上螺栓孔配钻腹杆螺栓孔(腹杆默孔后拆下钻孔再安装),用螺栓固定。
(10) 按图安装各接头处的临时连接件,安装临时吊耳。
(11) 片装分段、腹杆等部件按卧拼装施工图用油漆做好标记。
(12) 根据《北盘江大桥钢拱焊接工艺规程》规定焊接,并按《北盘江大桥钢拱制造精度规定》进行报检。
(13) 报检合格后,拆开四个节段间的临时连接件,腹板与主弦杆用马板焊接固定,紧固腹杆与节点板的连接螺栓。拆开节段接头处的腹杆。
(14) 装焊好的四个节段下胎架,前三个节段上立体预拼装胎架。
(15) 后一个节段作为基准段,在卧拼胎架修正完后上卧拼胎架定位。以此节段为基准,按上一轮顺序拼装另三个节段。
(16) 按以上顺序进行卧拼,直到主拱肋拼装完。
8.7.3.2. 主拱肋6+1立体预总装
厂内立体预拼装
(1) 按图制造立体预总装胎架,胎架上各轮廓线、位置线等按规定标记好并报检。每一轮立体预总装需对胎架进行修正。
(2) 将报检合格并固定好的七对卧拼主拱肋节段吊上立体预总装胎架,根据胎架定位线调整定位,按顺序吊装卧拼好的主拱肋。相临的主拱肋吊上立体预总装胎架后,应锁紧主弦杆间的临时连接。
(3) 吊装主拱肋间的下横联和下斜联。
(4) 吊装主拱肋间的上横联和上斜联。
(5) 吊装上横联与下横联间的斜联杆。
(6) 上横联、下横联中间的加厚管在吊装定位时必须位于两跨的中心位置。
(7) 因有相贯口的横联系钢管留有余量,须根据实际长度切割余量后方可上胎架定位。
(8) 装焊横联系上的临时连接件。
(9) 按《北盘江大桥钢拱制造精度规定》进行报检。
(10)报检合格后的立体钢拱肋除靠近跨中的一个总段外,其余的钢拱肋拆卸下胎架,最后将剩余的总段各临时连接处刚性加固,整体吊下胎架,作为下一轮立体预总装的基准段。
(11)按《北盘江大桥钢拱涂装(喷铝)工艺规程》对立体预总装过的部件、片装分段进行涂装前的预解决并涂装。涂装时一定要做好标记移植。
(12)涂装报检合格后,按《北盘江大桥钢拱分段存放工艺规程》进行堆放。
(13)修整胎架,将预留的基准段吊上胎架定位并进行复查,调整基准段,直到各端口恢复到上一轮预总装的数据。以此段为基准吊装后序六对节段进行立体预总装。
(14)按以上程序将所有钢拱预拼装完,钢拱嵌补段及相应的横联不参与立体预拼装。
1、 工厂拼装各项误差规定:
a、钢管口椭圆度: f/D≤±3‰;f≤±3mm。
b、钢管端部不平度: f/D≤±3/1500;且f≤±2mm。
a、 组合宽度偏差: 端口: B≤±2 mm;
其余各处: B≤±L/1000mm(L为节段长度)。
b、 节点板位置偏差: ≤±1.5mm。
c、 盖板位置偏差: 端口: ≤± 2 mm。
其余各处: ≤±L/1000mm(L为节段长度)。
d、 桁架节段长度偏差:≤±3 mm。
照片1、下料
照片2、巻管
照片3、主管双面焊接
照片4、管接头
照片5、主管单元件
照片6、工厂预拼
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