飞燕式钢管混凝土系杆拱制作工艺.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 4期 ( 总第 1 3 5期 ) 飞燕式钢管混凝土系杆拱制作工艺 陈 小松 ． 吴 法 宾 ． 赵 祥 云 ( 江苏 中泰钢结构股份有限公司 ， 江苏靖江2 1 4 5 2 1 ) [ 摘 要] - E 燕式钢管混凝土系杆拱桥造型复杂， 加工制作难度大。根据拱桥的结构特点， 制定相应的制作工艺和工装设 计 ， 运用计算机三维结构放样 ， 通过数控切割 下料 ， 管 节卷 圆， 拱肋 管节接 长 ， 拱肋 节段 组装 ， 拱肋 大节段预拼 等工序 完成钢 管 拱 制 造 。 【 关键词J 钢管拱桥； 结构放样； 管节卷圆； 拱肋管节接长； 拱肋节段组装； 拱肋大节段预拼 【 中图分类~] T U 3 2 3 [ 文献标识码] B [ 文章~] 1 0 0 5 — 6 2 7 0 ( 2 0 1 0 ) 0 4 — 0 0 6 9 — 0 2 M a nu f a c t ur i ng Pr o c e du r e o f FI y i n g Swa l l o w Ty pe CFS T Ti e d Ar c h CHEN Xi a o —s o n g W U Fa -b i n ZHAO Xi a ng -y u n ( J i a n g s u Z h o n g t a i S t e e l S t r u c t u r e C o ． ， L t d ． ， J i n g j i a n g J i a n g s u 2 1 4 5 2 1 C h i n a ) Ab s t r a c t ： F l y i n g S wa l l o w T y p e C F S T T i e d Ar c h B r i d g e i s d i ffic u l t i n ma c h i n i n g a n d f a b ri c a t i o n ， d u e t o t h e c o m p l i c a t e d s h a p e ．Ma k e f a b ri c a t i o n p r o c e s s a n d j i g d e s i g n a c c o r d i n g t o t h e s t r u c t u r a l f e a t u r e s ， a n d d e v e l o p t h e l o ff i n g b y me a n s o f t h r e e — d i me n s i o n a l me t h o d ． T h e s t e e l t u b e a r c h w i l l b e f a b ri c a t e d t h r o u g h p r o c e d u r e s i n c l u d i n g NC c u t t i n g ， b e n d i n g o f p i p e j o i n t ，e x t e n s i o n o f a r c h - r i b p i p e j o i n t ， a s s e mb l y o f a r c h — ri b s e c t i o n s ， a n d p r e a s s e mb l y o f l a r g e a r c h— r i b s e c t i o ns ． Ke y w o r d s ：s t e e l t u b e a r c h b r i d g e ； s t r u c t u r e l o f t i n g ；b e n d i n g o f p i p e j o i n t ； e x t e n s i o n o f a r c h — r i b p i p e j o i n t ； a s s e mb l y o f a r c h — r i b s e c t i o n s ； p r e a s s e mb l y o f l a r g e a r c h - r i b s e c t i o n s 1 工 程 概 况 长春 市伊 通河 大桥 主跨 为飞燕 式 钢管 混凝 土 系杆拱 桥 。 拱肋 由一根 主拱肋 、 两根稳定拱肋组成 ， 主拱肋 、 稳定拱 肋通过斜撑和横撑相互连接 。主拱肋 轴线为竖直平面上 的 二次抛 物线 ， 计算 跨径 1 5 8 I n ； 稳定拱 肋有两 根 ， 其轴 线均 为二次抛物线 ， 稳定拱 平面 由竖直平 面 向两侧 旋转 2 1 ． 8。 。 主拱拱肋 南 3根钢管通过拉板连接 ， 成呈三角形截 面 ， 截面 中大管 q b 1 ． 8 m， 小管 1 ． 2 m。主拱大 小钢管 内均 浇筑 C 5 0 微膨胀混凝土 。 稳定拱 1 ． 2 m， 壁厚 2 6 mm， 稳定拱肋纵桥 向每隔 1 ． 5 m设 一道环形加劲 板 ， 斜 撑端点处加密 两道 ， 布 置在斜撑 与拱 肋交点 的两侧 ， 稳定拱 拱脚段 浇筑 C 5 0微膨 胀混凝土 。 斜 撑为鱼腹型箱体结构 ； 横撑采用外径 5 0 0 ml n ～ 6 0 0 m lT I 的钢管 。拱肋 钢板 材质为 Q 3 4 5 q E 。 图 1 长春市伊通河大桥实景 2 钢管混凝土 系杆 拱特 点 管节制造质量直接影 响拱肋 的成桥线形 、几何形状和 尺寸精度 ， 因此 管节 卷圆 、 管节纵 缝焊接是关键点。 横撑 、 斜撑作 为钢管拱肋的连接支架 ， 它们与钢管拱肋 的连接件制造精度直接影 响到拱 肋的几何尺寸 、相邻拱肋 节段间的匹配精度 、 成桥线形 ， 因此 ， 连接件 的制作 、 定位组 装是 关键点 。 钢管拱肋进行多节段连续 匹配组 装 ，因此控制拱肋 吊 杆间距 、 端 口形位尺 寸精度 、 接 口间隙 、 相邻接 口的精确 匹 配以及拱肋 的成桥线形 是关 键点。 稳定拱拱肋轴线为二次抛物 线 ，稳 定拱成桥所处平面 由竖直平面 向一侧旋转 2 1 ． 8 。 而得 。 为便于稳定拱肋现场准 确就位 ， 正确设 置现场吊装 吊耳是关键点 。 3 钢管混凝土 系杆 拱制造方法 3 ． 1 结 构放 样 拱肋制作 线形为设 计成桥 线形 和起 拱线形 的叠加 ， 根 、 据制 作线形采用 A U T O C A D进行三维结构 放样 。确定结构 空间形状及定位关 系。结构零 、 部件的形状位置 尺寸 、 展开 相贯线 、 测控点坐标都必 须依 据拱肋三维 图确定 。( 图 2 ) 【 收稿日 期] 2 0 1 0 ． 0 4 - 0 2 【 作者简介】 陈 小 松 ， 男 ， 江 苏 中 泰 钢 结 构 股 份 有 限 公 司 ， 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 0 江苏建筑 2 0 1 0年第 4期( 总第 1 3 5 期 ) 图 2 拱 肋 结 构 放 样 三 维 图 3 ． 2 拱肋节段划分 根据运输及桥位 吊装工况要求 ， 主拱拱 肋划分为 1 0个 大节段及 中间 1 个合拢段 ： 单根稳定拱拱肋 划分 为 1 2个大 节段及 中问 1 个 合拢段 。( 图 3 ) 图 3拱肋节段划分图 3 I 3 拱肋 节段余量 的加放 3 ． 3 ． 1 主拱肋节段余量加放 Z G 6节段为 合拢段 ， 两 端各加 放 5 0 mm的余量 ， 桥位 现场合拢时切除 ；其它节段拱脚端加放 3 0 mm的余量 ， 节 段预拼装时切 除。 3 - 3 ． 2 稳定拱肋节段余量加放 F G H L节段为合拢段 ， 两端各加放 5 0 m m 的余量 ， 桥位 现场合拢时切 除 ：由于 F G1 和 F G1 2节段拱脚端 为不规则 相贯线 ， 不利于配切 ， 相贯线放样 时须一步 到位 ， 故无余 量 制作 ； 其余节 段拱脚端 加放 3 0 mm的余量 ， 节 段预拼 装时 切除。 3 - 3 - 3 斜撑 、 横撑余量 的加放 斜撑长度方 向在其 与主拱肋 接 口端加放 5 0 m m 的余 量 ，该余量 于现场合拢时切除 。横撑长度方向上 一端加放 5 0 m m 的余量 ， 该余 量于现场合拢 时切 除。 3 ． 4管节 素线 的标识 管 节素线作 为拱 肋从管节制作 、 管节接长 、 节段 组装 、 大节段 预拼装及 至现场定位全过程 的控制标记线。( 图 4 ) 图 4 管节素 线标识 图 3 ． 5管节卷 圆 管节采用 以直代 曲，管节直线长度按设 计矢 高控 制要 求确定。 管节制作流程 ： 管节 C A D排版 ， 管节 C A D展开 ， 展 开零件套料 编程 ， 数控切割下料 ， 坡 口开设 ， 板料端部预弯 ， 三 星辊床卷 圆， 管节纵缝焊接 。 3 ． 6 拱肋管节接长 管节在接管胎架上根据接 管型值定位 。从而形成节段 线 型。单根拱肋节段通过管节环缝对接 而成 。 3 ．7主拱肋节段组装 主拱肋 有 1 根大管和 2根小管组合而成 ，因此节段制 作 ， 既要保证拱肋节段线型 ， 又要保证 3根管间的相互位置 关 系 。 ( 图 5) d 受 一 e f 图 5 主 拱 节 段 组 装 流 程 图 3 ． 8 拱肋大节段预拼装 3 ． 8 ． 1 预拼需完成的工作 测量拱肋外形线与地样线的重合度 、拱肋 轴线 的水平 度 、 吊杆轴线间距 、 余 量 的修割 ( 中间合拢 段余量于现场 修 割外 ， 其余均在预拼完 成后修割 ) ， 并完成 各节段现场 吊装 测控点 的标记 。 3 ． 8 ． 2 预 拼 要 点 按 胎架 施工 图， 依次将拱肋 节段 吊至胎架 上 ， 利 用“ 微 调滚珠 ” 和千斤顶进行精 确定位 。 微调时 以吊杆位置地样线 作 为定位基准 ， 辅以其它各地样测控点 ， 进行调 整。 用水平仪检查吊杆及端 口位置的水平度 ，用 吊线锤 对 照地样法检查各 吊杆及拱肋端 口的定位尺寸 ，确定节 段端 口的配切量 ，余 量修割时每条合拢环缝加放 3 m i l l 的焊 接 收缩量 。 预拼最后一道工序 ： 根据现场 吊装定位测控点布置图 ， 用样 冲打上相应测控点 ， 并作好标识 ， 供桥 位吊装定位用 。 预拼装胎架及各地样放设见图 6 、 图 7 、 图 8 ( 局部) 。 3 ． 9 拱肋现场定位测量控制点布置 ( 下转第 1 0 1页 ) 挲 ■ 蜃 』 [ E 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 0年第 4期( 总第 1 3 5期 ) 1 0 1 住宅科技 ， 2 0 0 4 ( 1 0 ) ． [ 4 ] F e i t z A J ， G u a n J& Wa i t e T D ( 2 0 0 1 )S i z e a n d s t r u c t u r e e f f e c t s o n c e n t ri f u g a l d e wa t e rin g o f d i g e s t e d wa s t e w a t e r s l u d g e ． W a t ． Sc i ．Tec hno 1 ．4 4：42 7— 436 ． 【 5 】 班福忱， 李 亚峰，贾新军， 赵娜． 城 市住宅 小 区雨 水综 合利 用技 术的研 究『 J ] ． 技 术交流， 2 0 0 6 ． 【 6 1 杨 建锋 ． 城 市化 和雨7 t# ,1 用『 J 1 ． 北京 水利， 2 0 0 1 ( 1 ) ： 2 2 — 2 3． [ 7 ] 李俊奇， 车武． 德 国城 市 雨水利 用技 术考 察分析『 J 1 ． 城 市环 境 与城 市 生 态， 2 0 0 2 ，l 5 ( 1 ) ： 4 7 — 4 9 ． 计分析[ J ] ． 给水排水， 2 0 0 2 ， 2 8 ( 1 ) ： 1 3 — 1 5 [ 1 1 】 汪慧 贞， 车武， 等． 浅议 雨水渗透f J 】 ． 给水排水， 2 0 0 1 ， 2 7 ( 2 ) ： 4 — 7 ． 【 1 2 ] I ． A b u g a s s a ， Y ． S ． K h r b i s h ， S ． O ． A b u g a s s a ， N． B e n f a i d ， A．T ．Ba s h i r ，S ．S a r ma n i ，J ．Ra d i o a n a 1 ．Nu c 1 ．C h e m． ，2 7 l ( 2 0 0 7 ) 2 7 ． 【 l 3 ] 谢小萍， 李文驹． 结合 雨水利 用的小 区景观 生 态设计 初探[ J ] ． 华 中建筑， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 5 ) ： 1 4 — 1 5 ． 『 1 4 1 邓风， 陈卫． 南京住 宅小 区雨 水利 用方案技 术经济 比 较[ J J ． 南京工业大学学报， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 6 ) ： 1 4 — 1 6 ． 【 8 ] 毛 学农 ． 试论屋 顶 花 园的设 计【 J ] ． 重庆 建筑 大 学学报 ， 【 1 5 ] 周律． 中小城市污水 处理投 资决策与 工艺技 术【 M】 ． 北 2 0 0 2 ： 2 4 ( 3 ) ： 1 0 — 1 ． 京： 化学5 - 业 出版社． 2 0 0 3 ． 【 9 】 O y e g u n ，R ． O． ． 2 0 0 1 ，‘ E n v i r o n me n t a l p r o b l e ms o f w a t e r [ 1 6 】 李俊 奇，车武． 城 市 雨水 问题与 可持 续发展 对 策【 J j ． r e s o u r c e s d e v e l o p m e n t ： a g e o g r a p h i c a l p e r s p e c t i v e ， ’ i n G e o 一 城 市环境与城市 生态， 2 0 0 5 ， 1 8 ( 4 ) ： 5 - 8 ． g r a p h i c a l P e rsp e c t i v e s o n E n v i r o n m e n t a l P r o b l e m s a n d Ma n 一 【 1 7 】 车武， 李俊奇． 城 市雨$ff l 用技 术与 管a t [ M] ． 北京： 中 a g e me n t i n Ni g e ri a ． O f o ma t a a n d P h i l ～ Ez e Ni g e ri a L a mo e e n 一 国建 筑 工 业 出版 社 ． 2 0 0 6 ． t e r p r i s e( e d ) P P ．2 3 6 - 2 5 7 ． [ 1 8 】 刘昌明， 瞿 浩辉． 中国雨水利 用研 究论 文集【 C 】 ． 徐 州： 中 【 l 0 1 曹秀 芹， 车武， 等． 城 市屋 面雨水 收集利 用 系统方案设 国矿业大学 出版社， 1 9 9 8 ． - = V C c盥龆船必 业坐妊船盥业业业盥始螗盛 妇 业誊业业韭业 业业 业妇 业业业业坐业 ( 上接第 7 0页 ) 蠹 “ 一 tlt~al|Hlllm 图 6 主拱预拼装 胎架图 m ∞ 量 ‘ “ 图 7 主 拱 肋 大 节 段 吊杆 辅 助 基 准 线 型 值 图 及 现 场 测 控 点 定位 图 圈 8 稳 定 拱 肋 临 时 吊 耳 定 位 型 值 图 以吊杆定位线为基准布 置拱肋 现场测量控制点 ，主拱 处在正平面 内 ，每节段定位 至少须有同一素线上的 2点控 I Z 口 L ． 】 【 一 平 ： ’ 驾蹬 固 嘎 ㈣ f ￡ 。 讴 鲴 ’ 图 9拱 肋 现 场 定 位 测 量 控 制点 布 置 图 制 ； 稳定拱处在斜平 面内 。 每节段定位 至少须有不在同一直 线上 的 3点控制 ( 另外 ， 可根 据实 际需 要 ， 设置校验 测量控 制点) ， 具体布置见图 9 。 4结 语 借助 C A D三维立 体建 模 、 C A D展开放样 ， 数 控编程 、 切 割 、 管 节卷 圆， 准确地 对三维 曲面板材 下料 、 加工 以及空间 吊杆 孔的开设 、 主拱 三管 间定 位组装 ： 拱肋 大节 段预拼装使 拱肋 吊杆 间距 、接 E l 焊缝间隙尺寸和全桥整体线形 得到了 保证 ， 能够满足设计要求 。 一 0 ， 三 一 一 ～槎 一 r， ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m