鋼管混凝土拱橋全

1、第一章鋼管混凝土拱橋第一節(jié)鋼管混凝土拱橋發(fā)展概況第二節(jié)鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)簡介一、結(jié)構(gòu)基本類型第三節(jié)鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)簡介一、鋼管拱肋制作第二章四川旺蒼東河大橋第一節(jié) 概 況第二節(jié)主橋結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第三節(jié)施工簡介第四節(jié)四川旺蒼東河大橋的歷史地位第三章 廣州丫髻沙大橋第一節(jié) 概 況第二節(jié) 主橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)第三節(jié) 基礎(chǔ)、承臺(tái)的施工與鋼結(jié)構(gòu)制造基礎(chǔ)與承臺(tái)的施工橋址基巖巖性組合復(fù)雜，風(fēng)化層厚，弱風(fēng)化巖面起伏很大。承臺(tái)下采用3.Om等大直徑嵌巖灌注樁，為了保證施工質(zhì)量，以樁長、樁底墓巖巖性雙控樁底標(biāo)高，對(duì)少數(shù)成孔困難的樁，根據(jù)具體情況分別采用旋噴樁、冷凍法做防水處理。承臺(tái)及拱座均為大體積混凝土，施工時(shí)采取了以

2、下措施以控制溫度變形裂縫：1.在承臺(tái)及拱座內(nèi)設(shè)置多層冷卻水管，施工時(shí)進(jìn)水管口、出水管口溫度差控制在15-20；2.選用礦渣水泥，摻加適量的粉煤灰、減水劑、緩凝劑；3.采用分層、分塊法施工，并設(shè)置一定的溫度筋；4.委托有經(jīng)驗(yàn)的科研單位進(jìn)行溫度監(jiān)控。鋼結(jié)構(gòu)制造1.工藝制作思路根據(jù)大橋鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)輸要求，將其分成若干片體在工廠車間內(nèi)制作，在組合場地組成拱肋節(jié)段，最后在工地組拼(或吊裝)半拱，使之具備轉(zhuǎn)體條件，其特點(diǎn)就是以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，便于全面鋪開制造，力圖提高加工制作精度和生產(chǎn)效率。 制作流程制作流程見圖8-15。制作工藝的設(shè)計(jì)原則根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和吊裝要求進(jìn)行節(jié)段的劃分丫髻沙大橋鋼管拱肋為六

3、弦管，在現(xiàn)場將空間的六根曲線750mm鋼管同時(shí)對(duì)接好，且要控制對(duì)口錯(cuò)邊在2mm以下，由于采用轉(zhuǎn)體工藝安裝拱肋，可采用大分段吊裝，橋位現(xiàn)場離制作場地約lkm，采用水路運(yùn)輸沒有什么困難，又因有120t船臺(tái)吊機(jī)多部，因此，拱肋節(jié)段以不大于 120t進(jìn)行劃分。此外，由于該橋的技術(shù)規(guī)定對(duì)鋼管的卷制要求卷管方向應(yīng)與鋼板壓延方向一致，經(jīng)過多方案比較后采用最大3800mm管節(jié)的排板方案，單片主拱肋分為18個(gè)節(jié)段和一個(gè)跨中合龍管節(jié)，節(jié)段的最大質(zhì)量約為105t，節(jié)段長度在25m以下。立體構(gòu)件平面制作的構(gòu)思按主拱拱肋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將主拱肋分成拱肋節(jié)段和“米”字橫撐片體分別制作，其中拱肋節(jié)段采用側(cè)裝法進(jìn)行建造，拱肋節(jié)段分

4、成三個(gè)由上下弦管和腹桿組成的拱肋片體分別制作，然后與平聯(lián)板等結(jié)構(gòu)組裝成主拱肋節(jié)段。精確下料確保制作質(zhì)量主拱肋節(jié)段間對(duì)接口同時(shí)有六根曲線管相接，節(jié)段的精度控制是保證對(duì)接順利的關(guān)鍵。考慮到弦管是曲線管，用火工彎制而成，除節(jié)段弦管兩端均留有余量100mm外，其它構(gòu)件只留少量焊接收縮補(bǔ)償量下料，在片體和節(jié)段制作過程中不用二次切割，零件的下料采用高精度的五軸數(shù)控管子切割機(jī)等設(shè)備，制作構(gòu)件的精度高，使構(gòu)件的裝配質(zhì)量滿足焊接要求，確保建造質(zhì)量。工廠預(yù)拼裝滿足吊裝要求和設(shè)計(jì)要求為了保證工地吊裝順利，拱肋節(jié)段在工廠制作時(shí)必須進(jìn)行節(jié)段預(yù)拼裝或采用姐妹段連體制作后拆裝的工藝，節(jié)段預(yù)拼裝時(shí)節(jié)段數(shù)必須大于三個(gè)。2.制作

5、的重點(diǎn)難點(diǎn)和工藝措施及特點(diǎn)弦管制作過程的橢圓度控制問題主拱拱肋弦管制作經(jīng)過管節(jié)制作、直管段制作、火工彎管、片體制作和節(jié)段制作的，程，弦管直徑達(dá)750mm，是拱橋的主要受力構(gòu)件，有比較嚴(yán)格的橢圓度控制要求，且在火工彎管、片體制作和節(jié)段制作過程中受到不均勻的應(yīng)力作用，將使其橢圓度產(chǎn)生不同程度的變化，其橢圓度的控制是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，在制作過程中采取了下述措施加以控制：制作管節(jié)時(shí)，鋼板卷制前要進(jìn)行壓邊，焊接后進(jìn)行管節(jié)校圓。制作直管時(shí)環(huán)縫的裝配和焊接要采用特制工裝進(jìn)行調(diào)整和防止變形?；鸸澒軙r(shí)管端口要加十字撐和井字撐進(jìn)行保形，并在中間適當(dāng)位置加箍保形和中間位置加壓加速火工速度。嚴(yán)格控制弦管相接構(gòu)

6、件接縫間的間隙，并采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等小變形的焊接方法，減小焊接變形。加工過程中弦管線形的控制問題主拱拱肋是復(fù)雜的空間管桁架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性在焊接后易引起弦管線形變化，而空間六弦管曲線相接對(duì)弦管線形控制提出了更高的要求，因此采取了下述措施控制弦管線形：弦管加工線形是在設(shè)計(jì)線形的基礎(chǔ)上疊加設(shè)計(jì)預(yù)拱和加工預(yù)拱。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行線形控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，并制作加工樣板。計(jì)算焊接收縮量，裝配弦管間結(jié)構(gòu)件時(shí)拉開弦管間間距，施放反變形。在片體制作時(shí)，在線形控制點(diǎn)附近和節(jié)段弦管端部采用門式鋼架剛性固定的強(qiáng)制防變形措施。其效果顯著，弦管線形控制點(diǎn)超差點(diǎn)數(shù)量減少三分之二以上。腹桿相貫線切割問題腹桿與弦管相接的管

7、口是管管相貫線，設(shè)計(jì)上要求全熔透，管口必須開焊接坡口，相貫管口是一條空間曲線，由于存在變化的自然夾角，管端坡口將隨曲線而變化。過去大多采用紙樣畫線后手工切割，然后手工打磨焊接坡口的方式加工，用這種方法加工不但速度慢，而且難以精確地加工管端相貫口。為了很好地解決這個(gè)問題，專門從德國進(jìn)口了一部計(jì)算機(jī)控制的五軸數(shù)控管子切割機(jī)切割腹桿，該切割機(jī)能一次切割成型管子相貫線和焊接坡口，切割面光滑，能滿足制作要求，從而很好地解決了這一問題。該切割機(jī)可加工管徑65mm至1200mm的各種類型管子。焊接變形的控制問題焊接變形的控制是鋼結(jié)構(gòu)制作過程的關(guān)鍵技術(shù)之一，采取下述措施控制焊接變形：采用計(jì)算焊接收縮補(bǔ)償量、構(gòu)

8、件下料時(shí)補(bǔ)償?shù)木茉鞓蚬に嚰夹g(shù)，嚴(yán)格控制構(gòu)件的裝配間隙和質(zhì)量，控制焊接金屬填充量。應(yīng)用弦管間間距拉開裝配的反變形技術(shù)。采用雙數(shù)焊工對(duì)稱施焊的焊接工藝，設(shè)計(jì)合理的焊接程序。采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等高效小變形的焊接方法。采用剛性固定控制變形措施。節(jié)段制作精度的控制問題片體組裝成節(jié)段后形成復(fù)雜的空間桁架，如制作后的節(jié)段精度控制不好將很難進(jìn)行調(diào)整，制作過程中必須給予高度的重視，采取下述技術(shù)措施進(jìn)行控制：組裝節(jié)段的片體的制作精度要保證滿足技術(shù)要求，達(dá)不到的要先行調(diào)整好，否則組裝成節(jié)段后將難以進(jìn)行修整。在節(jié)段弦管端部和片體中部適當(dāng)位置設(shè)置支撐用于支持片體，并用于剛性固定，控制節(jié)段的焊接變形。采用雙數(shù)焊工對(duì)

9、稱施焊的焊接工藝，并設(shè)計(jì)合理的焊接程序。弦管長度方向的余量可一端先行切割，另一端余量節(jié)段焊接完成后切割。片體的誤差在節(jié)段裝配時(shí)采用分中均布的方式調(diào)整，減少誤差累積的影響。節(jié)段管端口對(duì)接精度控制問題主拱肋由六弦管組成，主拱肋節(jié)段對(duì)接時(shí)要同時(shí)對(duì)接空間的六條曲線管，節(jié)段管端口對(duì)接精度的控制是節(jié)段后續(xù)工地吊裝順利對(duì)接的關(guān)鍵，是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，制作過程中采用下述技術(shù)措施進(jìn)行控制：按生產(chǎn)場地和生產(chǎn)計(jì)劃的安排，采用姐妹段連體制作的節(jié)段組裝工藝，無法采用連體節(jié)段組裝工藝制作的相鄰節(jié)段采用節(jié)段下胎后預(yù)拼裝的工藝，使主拱肋節(jié)段在工廠下胎前的弦管端口對(duì)接精度滿足設(shè)計(jì)要求。制作過程中對(duì)節(jié)段弦管端口處要采取剛性

10、固定等強(qiáng)制變形措施，控制弦管端口的變形。節(jié)段下胎前要割除弦管端余量，并拆除管端的支撐，用火工進(jìn)行局部修整。對(duì)懸臂過長的節(jié)段管端口處進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)，防止運(yùn)輸?shù)冗^程中的變形。節(jié)段管端口余量切割時(shí)要注意施放弦管工地對(duì)接焊的收縮補(bǔ)償量。3.制作過程中存在的問題弦管火工彎制過程的措施和效果弦管火工彎制過程對(duì)弦管的橢圓度產(chǎn)生較大的影響，為了保證制作質(zhì)量，在弦管火工彎制過程中采取了端部加十字撐或井字撐、中間加箍保形和中間加壓等措施，并相應(yīng)進(jìn)行了一些對(duì)比試驗(yàn)。從加工后的弦管成品的測量數(shù)據(jù)看，這些措施在控制弦管火工彎制過程中的弦管橢圓度起到了一定的作用，其效果如下：弦管端加十字撐或井字撐的作用相當(dāng)明顯，對(duì)管端的橢

11、圓度影響最顯著，對(duì)節(jié)段弦管的順利對(duì)接起到了很好的作用。此外，對(duì)管端加十字撐和井字撐的保形效果差不多，但比加一字撐的效果要好。中間加箍的效果不明顯，由于火工彎制時(shí)鋼管變形受到周邊約束，臨時(shí)性的加箍并不能消除火工后的內(nèi)應(yīng)力，箍拆除外力釋放后鋼管會(huì)產(chǎn)生橢圓度的變化。中間加壓可明顯加快火工彎管的進(jìn)度，但不宜中間單點(diǎn)加力，宜中間多點(diǎn)均勻加力。采用激光紅外線測溫儀監(jiān)控火工時(shí)溫度，能有效地防止過火現(xiàn)象的發(fā)生。加工過程中弦管線形局部線形超標(biāo)的處理在制作片體和節(jié)段時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，在制作過程中很容易產(chǎn)生弦管線形局部超標(biāo)的現(xiàn)象，對(duì)該現(xiàn)象的處理只能采用火工校正的方法，但要調(diào)整好也相當(dāng)困難。在本工程中如能做好

12、上面所述的措施，線形控制點(diǎn)的線形偏差大部分能控制在5mm的范圍內(nèi)，極個(gè)別點(diǎn)可出現(xiàn)最大8mm的現(xiàn)象。制作過程中在設(shè)計(jì)要求的3mm范圍內(nèi)的控制點(diǎn)可達(dá)75。如所有的局部超標(biāo)點(diǎn)均用火工的方法去調(diào)整，不但影響加工進(jìn)度，對(duì)管子的材料也不利。考慮到5mm范圍內(nèi)偏差不會(huì)對(duì)鋼構(gòu)件的受力產(chǎn)生影響，也不會(huì)對(duì)將來的節(jié)段弦管產(chǎn)生較大的影響，經(jīng)設(shè)計(jì)院同意后，對(duì)超過設(shè)計(jì)要求3mm偏差的局部點(diǎn)，如其相鄰點(diǎn)之間偏差值之差值仍不超過3mm時(shí)，可對(duì)該局部線形超標(biāo)點(diǎn)不進(jìn)行校正處理。這樣只有相當(dāng)少量的局部線形超標(biāo)點(diǎn)需要進(jìn)行火工校正，不但有效地保證建造質(zhì)量，也大大地加快了施工進(jìn)度。腹桿相貫線切割口問題雖然采用了德國進(jìn)口的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制

13、的五軸數(shù)控管子切割機(jī)進(jìn)行腹桿下料加工，腹桿相貫線切割口的質(zhì)量能很好地滿足技術(shù)要求，但由于相貫的弦管經(jīng)過火工加工后，其橢圓度會(huì)發(fā)生變化，因此會(huì)引起腹桿相貫口兩趾處間隙較大的現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)分析后采用修正的方法處理，對(duì)腹桿相貫口的切割數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，加大了相貫?zāi)腹艿闹睆絽?shù)，并對(duì)長度和相貫夾角等參數(shù)進(jìn)行了小范圍的調(diào)整，較好地解決了由于弦管橢圓度變化引起的相貫口兩趾處間隙超差的問題。姐妹段制作工藝應(yīng)注意的問題在制作主拱肋節(jié)段時(shí)采用了姐妹段連體制作工藝，可省去了節(jié)段預(yù)拼裝的工藝過程，對(duì)建造的進(jìn)度和場地安排耳，建造質(zhì)量的控制都是有幫助的，但在制作時(shí)應(yīng)注意下述問題：節(jié)段分片體制作后再組裝的工藝設(shè)計(jì)。片體制作后形

14、成桁架，組裝節(jié)段時(shí)拱肋高度方向的變形較小，可在制作時(shí)不再考慮該方向的收縮變形；但拱肋寬度方向的收縮變形要考慮，采用上中下三片體組裝間距拉開施放反變形的措施進(jìn)行控制，同時(shí)在片體間設(shè)置多組支撐起到剛性固定防止變形的目的。節(jié)段制作焊接時(shí)會(huì)引起弦管長度方向的收縮，但其焊接收縮量不會(huì)很大，可充分利用拱肋工地合龍采用襯墊焊單面焊雙面成型的焊接坡口間隙，姐妹節(jié)段間不用拉開間隙，因此，組裝胎架地樣線形采用設(shè)計(jì)線形和設(shè)計(jì)預(yù)拱疊加后的線形。節(jié)段弦管端余量切割時(shí)要考慮節(jié)段工地合龍時(shí)的焊接收縮補(bǔ)償，弦管端余量切割可一端在節(jié)段組裝前切割，另一端在節(jié)段焊接后切割。 節(jié)段弦管的切割斷面要與弦管中心線垂直，方便節(jié)段工地合龍時(shí)的弦管對(duì)接。節(jié)段焊接時(shí)，節(jié)段間弦管不要存在點(diǎn)焊等連接，節(jié)段的焊接變形會(huì)比較均勻。第四節(jié) 轉(zhuǎn)體施工法第五節(jié) 施工監(jiān)測監(jiān)控與成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)第四章 湖北三峽黃柏河大橋和下牢溪