系杆拱桥梁拱肋制作安装质量控制

倪春法

【摘 要】 结合湖州南太湖大钱港大桥钢管拱肋的施工，论述了115米钢管拱肋关键工序的施工与质量控制的措施，为确保大跨径系杆拱桥梁的正常施工及安全运营提供了可靠的保障，可供类似工程参考。

【关键词】 系杆拱桥；115米钢管拱肋；关键工序；施工；质量控制

一、工程概况

拱肋、风撑主材采用Q345D。

二、工程特点

1、跨径大，为湖州市同类桥梁之最；

2、拱肋截面高达2.8米，制作和安装均较困难；

3、太湖湖域宽广，小气候明显，一年四季风浪较大；

4、施工精度要求高，工序多，预应力加载批次多；

5、施工水域维持少量船只通航，对工程施工形成干扰；

6、水上施工、高空作业，难度大、危险性高。

三、关键工序质量控制措施

一） 拱的制作方法

1.制作工艺概述

1.1 制作顺序为：（见图1）

1.2 主要工序制作工艺：

1） 上下弦杆由φ1200×16，长1.3米左右的小管节拼接而成，将钢板卷制、焊接成小管节，并根据不同的曲线对小管节进行煨弯。制成如下图所示的零件：

根据分段图将各小管节在管段制作大样上拼成上下弦管段，管段的长度按运输、吊装分段长度。如图2所示：

2）整体拼装。将各管段在大样胎架上将上弦管、下弦管拼成整拱。组装上缀板，组装锚座、导管等。分拆拱肋，翻身各拱段，组装下缀板。完成各种运输、吊装段的制作。制作完成后的拱段如图3所示：

3）防腐，在厂内防腐间进行喷砂除锈，后喷涂底漆、中间漆。面漆不刷。待安装完成后再统一刷面漆。

4）现场安装。先安装拱脚劲性骨架，再安装拱脚段，拱脚浇筑砼土后，在已搭设的拱段安装支架上依次吊装各拱段，然后依次焊接，最后吊装风撑。

5）全部吊装拼接完成，刷面漆。

2 各主要工艺过程的质量控制

2.1 零件制作

2.1.1 管节制作方法：

A 卷制

在卷制时要缓慢下压，来回多趟。卷制时保证钢板的压延方向与卷制方向保持一致。在卷制过程中，不得锤击钢板，成型后用弧形样板校对，样板与工件的间隙不大于1.5mm时卷制完成。卷制完成后进行定位焊，定位焊的焊接技术条件与I级焊缝的技术条件相同。

B 管节纵缝焊接

按I级焊缝要求焊接。δ16板焊接顺序如下：

焊完1～2 层后，背面清根，焊第4层， 每道焊缝完成后及时清除焊渣及飞溅物。

C 焊接检验

外观按I级要求进行检查，合格后填写《焊接质量检查记录表》。内部质量检验在焊接完成24小时后进行。

1） 对接头焊缝应100%进行超声波探伤。达到（GB11345-89）中BI级标准。

2） 100%超声波检验合格后进行10%的射线探伤，达到（GB/T3323-2005）中的II级标准。照相等级B级。

3） 若用超声波探伤对焊缝的质量有疑问，又不能确定时，应补充射线探伤，以射线探伤的结果为准。但射线探伤不计入10%的射线总量。

4） 全部合格后填写超声波检验与射线检验报告。

2.1.2 煨弯

将焊接、整圆完成后，检验合格的单节管进行煨弯，以便单节管的曲线符合理论曲线。

1）、制作煨弯工装，如图3所示：

2）、将管节固定在煨弯台架上，穿上加力杆，挂上葫芦。在管节上用丙烷火焰圈加热，火焰温度控制在900℃～1000℃，温度降到800℃之前结束煨弯。严禁温度低于600℃继续加工，此时钢材易出现蓝脆。

3）、按标准内弧线制定曲线样板，在煨弯的同时检测曲线。样板与管节曲线误差应小于1mm。

4）、煨弯后让管节缓慢冷却，严禁浇水、浇油快速冷却。

5）、检查冷却后的管节，合格后填写检验记录。

2.2、整体总拼装

2.2.1、复测拼装大样，无误后在大样上实施总拼装。

2.2.2、按编号依次在大样胎架上组装上管与下管的各管段。用千斤顶和开式螺旋扣调节管段的水平，调节下管的内弧、上管的外弧曲线与大样吻合，并与大样平台固定。

2.2.3、总体检验

1） 钢管直径：±2mm 2）钢管中距 ±5mm

3）内弧偏离设计弧线：≤5mm 4）拱肋内弧长：0～-10mm

5）节段对接错边：≤2mm 6） 节段平面度：≤3mm

磨平所有外面能看见的对接焊缝。

二）钢管拱架设质量控制

1、工艺流程（见图5）

2、各工序质量控制

2.1 拱段吊装前准备工作

2.1.1 复测拱脚段的安装控制数据，修正偏差。对加工拱肋段和拱座尺寸进行质量检查，对于拱肋端接头要用样板校验，要在拱肋的两端头标出中线。

2.1.2 复测主桥中心线，里程点，修正偏差。

2.1.3 拱脚段管口下缘，一侧缘焊上靠板。

2.2 吊装主拱段

2.2.1 两岸对称吊装，从拱脚到拱顶依次进行。

2.2.2 当拱段初步吊装到位后，让管段的下口下缘与侧缘紧贴靠板，调节两管口。基本到位后调整上管口。

2.2.3 上管用两只千斤顶调节高程（微调），左右用缆绳调整轴线使拱轴线俯视投影与设计位置吻合。如下图所示：

2.2.4 边拉与调节同时进行，调节到检测点的高程，里程到位，拱轴线俯视投影与设计位置重合。压下端口组装缝，焊定位焊。上端口用型钢与支撑架固定，锁定缆绳。

以上吊装、标高控制、里程控制、拱轴线控制等均用全站仪全程监测，确保满足设计要求。

2.2.5 用如上方法依次吊装其他段。在吊装合拢段时，应尽量选择15℃～20℃环境温度，无强日光偏照的天气。测量合拢口的距离与合拢段的长度偏差，控制在0～-10mm范围内。根据对称安装的原则，合拢段为中段。為保证合拢段能顺利合拢，安装时要对合拢口长度进行精确测量，根据合拢口实际长度对中段拱肋的长度进行切割（制作时有意加长拱肋长度，只能长不能短，以便合拢时进行切割）。切割后吊装就位，就位前对合拢口两端的靠板的固定情况进行检查确认，合拢段直接搁置在合拢口两端靠板上，然后进行定位、焊接。

2.2.6 检验 焊接按I级要求进行外观检查及内部检验，内部进行100%的超声波探伤。几何尺寸检验：

1）轴线偏位：≤L/6000

2）拱圈高程：±L/3000

3）对称点高差：≤L/3000

检验合格后填写检查记录表。

2.3 防腐

2.3.1 表面处理：工地安装焊缝部位及其他安装受损部位清理至ST3.0级，补涂底漆、封闭漆、中间漆。

2.3.2 喷涂聚氨脂面漆二道，每道40um。

3 主要施工方法

3.1 拱肋支架搭设

拱肋拼装支架采用贝雷架辅以普通钢管及枕木，按照拱肋就位后的大致位置，在系梁及横梁组成的框架体系上进行放样，支架体系的标高、宽度须满足拱肋安装需要，支架的强度、刚度、稳定性满足规范要求。支架搭设在系梁的顶部。

3.2 吊船准备

经研究相关吊机性能参数，确定拱肋吊装时采用标载起重能力100吨浮吊配用56.8m起重臂单侧吊装，按钢管节段最大重量中拱肋左-2、右-2节段重量为28吨考虑，吊机起重臂仰角520时工作半径幅度为35m伸出船头29.5m，船出水面高度46m，浮吊在一侧移动即能满足现场吊装条件及钢管拱重量要求。（见附图）

3.3 钢管拱的临时固结措施

钢管拱吊装前后须采用一系列措施以保证其稳定性。

①吊装到位后为了临时固定，在拱脚及拱肋钢管各自端头周边外侧焊上临时螺栓连接钢板，在临时连接后进行初焊，待全拱形成后再终焊，并除去连接钢板和补焊处。

②风缆及地锚

风缆用在吊装过程中调整和固定拱肋，风缆采用Φ13mm的钢丝绳，用紧线葫芦收紧。

每道钢管拱肋共设4道横向风缆，在桥两岸分别对应布置缆风地锚，且缆风绳与拱肋交角为450左右为宜。锚锭采用混凝土地锚，将锚固定装置埋在地面以下，利用混凝土自重、土侧压力和抗拔力来抵抗钢丝绳的拉力（风缆拉力约1吨）。

3.4 所有焊缝要求进行100%超声波探伤，所有对接焊缝除超声波探伤外，尚须用射线抽探其数量的20%，确保钢管拱肋的施工质量。经检测上述焊缝均满足规范及设计要求。