200 t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段臥式制作工藝

王建軍，韓　玉，馮　智，秦大燕

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西　南寧　530011)

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200 t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段臥式制作工藝

王建軍，韓玉，馮智，秦大燕

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西南寧530011)

王建軍(1982—)，高級(jí)工程師，主要從事公路與橋梁的施工與管理工作；

韓玉(1972—)，教授級(jí)高工，主要研究方向：道路與橋梁工程；

馮智(1963—)，教授級(jí)高工，主要研究方向：道路與橋梁工程；

秦大燕(1980—)，高級(jí)工程師，主要研究方向：道路與橋梁工程。

摘要：文章以合江長(zhǎng)江一橋工程為例，推薦對(duì)200 t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段采用臥式制作工藝；借助AUTO CAD軟件三維制圖功能完成圖紙轉(zhuǎn)換，選擇通用筒節(jié)、斜筒節(jié)、過(guò)渡筒節(jié)分別劃分方式進(jìn)行主弦管筒節(jié)劃分；介紹了筒節(jié)和單元件的制作工序，展示了制作圖樣及實(shí)物圖片；通過(guò)拼裝檢驗(yàn)和實(shí)橋監(jiān)測(cè)驗(yàn)證了臥拼工藝的正確合理性，為大橋的順利完工提供了保障。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋼管；拱肋節(jié)段；200 t級(jí)；臥式制作；工藝

0引言

橋梁鋼結(jié)構(gòu)的工廠(chǎng)制作和預(yù)拼最好能反應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際拼裝施工時(shí)的狀態(tài)，以橋梁鋼塔結(jié)構(gòu)為例，早期基本采用立置拼裝的方式，但是隨著橋梁跨度不斷增大，鋼塔結(jié)構(gòu)規(guī)模不斷向巨型化發(fā)展，必須采用合理的水平制作和拼裝工藝，才能提高施工效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性。鋼管混凝土拱橋跨度已經(jīng)達(dá)到500 m級(jí)別，單個(gè)節(jié)段制作重量達(dá)到200 t級(jí)別，體量非常巨大，拱肋節(jié)段采用臥式制作方式，才能保證施工快捷安全，但是否能保證精度，還需通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。

1工程背景介紹

合江長(zhǎng)江一橋主拱采用主孔跨度為530 m的鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu)，凈矢跨比為1/4.5，拱軸系數(shù)為1.45。拱腳截面徑向高16.0 m，拱頂截面徑向高8.0 m，肋寬4.0 m。每肋為4φ1 320鋼管，壁厚按位置不同而變化，分別為22mm、26mm、30mm、34mm。管內(nèi)灌C60混凝土的鋼管混凝土弦管，橫聯(lián)鋼管為φ762mm×16mm，豎向腹管為φ660mm×12mm。大橋總體布置圖見(jiàn)圖1。

圖1　波司登長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)總體布置圖

大橋主拱肋最大截面高度為16m，最大節(jié)段長(zhǎng)度達(dá)45m，最大分段重量達(dá)192t，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性和施工方便，確定采用以臥式制作和拼裝為主、立式拼裝檢驗(yàn)控制的方式進(jìn)行拱肋結(jié)構(gòu)的制作拼裝施工。

拱肋節(jié)段臥式制作時(shí)采用“1+3”預(yù)拼工藝方案，在臥拼胎架上完成主拱肋預(yù)拼、腹桿相貫線(xiàn)焊接及接頭連接件的安裝工作。

最終確定合江長(zhǎng)江一橋主拱肋制造總體施工工藝方案為：筒節(jié)制造→單元件制造→弦管片裝分段制造→單側(cè)主拱肋臥拼裝→主拱肋立拼檢驗(yàn)(可選)→涂裝。筒節(jié)、單元件在專(zhuān)用平臺(tái)上制造。工序?yàn)椋和补?jié)制造→筒節(jié)按橋線(xiàn)型對(duì)接組裝成弦管單元件。弦管片裝分段制造在專(zhuān)用胎架上制造，分上弦片裝分段和下弦片裝分段制造。

2拱肋節(jié)段臥式制作

2.1　圖紙轉(zhuǎn)化

合江長(zhǎng)江一橋主拱肋為空間桁架結(jié)構(gòu)，拱腳至拱頂為變截面，桿件繁多，每一桿件的幾何參數(shù)、空間位置各異。精確制作的前提是獲取準(zhǔn)確的幾何參數(shù)。傳統(tǒng)的放樣方式為平面、立面量取、校核，對(duì)工藝員的空間思維要求高；采用三維立體模型，既精確又方便，是目前已知最好的解決方案。

本橋采用AUTOCAD制圖軟件建立全橋主拱三維模型(1∶1)，經(jīng)校核模型中各桿件無(wú)誤后，讀取桿件各項(xiàng)參數(shù)并按規(guī)范要求布置焊縫的位置。按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行建模，模型中將預(yù)拱度值加入到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值中。從模型中得到的桿件參數(shù)僅為理論值，不能用于指導(dǎo)生產(chǎn)，應(yīng)考慮工藝補(bǔ)償量。工藝補(bǔ)償量中，主要包含各桿件單位焊接收縮量、切割設(shè)備精度、裝配誤差等。

2.1.1主弦管

本橋采用平行拱肋設(shè)計(jì)，左右對(duì)稱(chēng)，跨中對(duì)稱(chēng)，因此以一側(cè)拱肋為研究對(duì)象。主弦管為一懸鏈線(xiàn)，直徑達(dá)1.32m，采取以折代曲的制作工藝(相對(duì)弧形管，無(wú)彎管產(chǎn)生的殘余應(yīng)力)。根據(jù)曲率的大小及卷管能力，筒節(jié)長(zhǎng)度控制在2~3m。筒節(jié)劃分時(shí)，將筒節(jié)分為3種類(lèi)型，分別是通用筒節(jié)、斜筒節(jié)、過(guò)渡筒節(jié)，長(zhǎng)度、數(shù)量根據(jù)具體劃分需要進(jìn)行調(diào)整。對(duì)筒節(jié)進(jìn)行編號(hào)、標(biāo)注方向。以上步驟均能在AUTOCAD中完成。

將以上的筒節(jié)分別劃分方式與傳統(tǒng)的單一直筒節(jié)劃分進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。

從表1可看出，筒節(jié)分別劃分、一次到位的方案在不受下料設(shè)備影響的條件下，各方面均優(yōu)于單一的筒節(jié)劃分方式。合江長(zhǎng)橋一橋鋼結(jié)構(gòu)在工廠(chǎng)制作，滿(mǎn)足分別劃分的條件，因此采用該方式。

2.1.2橫聯(lián)管、腹桿、橫撐管

橫聯(lián)管直徑為762mm，橫撐主管直徑為711mm，均采用鋼板卷制，工藝與主弦管筒節(jié)一致。腹桿直徑為660mm，全橋數(shù)量達(dá)900余米，均為直管，采用成品直縫管加快生產(chǎn)效率。在首批成品管材進(jìn)廠(chǎng)后，進(jìn)行抽檢，長(zhǎng)度、橢圓度均符合要求，但對(duì)焊縫進(jìn)行UT檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)局部焊縫存在缺陷，需進(jìn)行返工處理。因此，必須堅(jiān)持進(jìn)行材料抽檢。

表1　兩種筒節(jié)劃分方式特點(diǎn)對(duì)比表

腹桿采用相貫線(xiàn)切割機(jī)下料。在臥拼裝過(guò)程中，出現(xiàn)了管兩端相貫線(xiàn)扭曲，即趾部或根部不在同一面上，造成相貫線(xiàn)焊縫間隙超寬，無(wú)法焊接。在進(jìn)行相貫線(xiàn)切割機(jī)下料時(shí)，應(yīng)先讓機(jī)器畫(huà)出印跡，檢查印跡符合要求后再進(jìn)行切割。

2.2　筒節(jié)制作

筒節(jié)制作的工序?yàn)椋簤侯^→卷管→裝配→縱縫焊接→矯圓(見(jiàn)表2)。壓頭，即將筒節(jié)長(zhǎng)度方向的兩端壓出一定的圓弧，寬度約200mm，根據(jù)直徑大小確定。未經(jīng)壓頭的鋼板，在卷管后，接口處宜形成凸角，壓過(guò)火則形成鈍角，均不利于后期的裝配、焊接及矯圓。壓頭需要的模具弧度與管經(jīng)弧度一致。正式制作前通過(guò)首制件驗(yàn)證工藝的可行性。

2.3　單元件制作

單元件制作工序見(jiàn)表3。

表2　筒節(jié)制作工序表

表3　單元件制作工序表

3拼裝檢驗(yàn)

完成單元件制作后，分別進(jìn)行了拱肋的臥拼施工及立拼檢驗(yàn)，通過(guò)立拼后的偏位測(cè)量和法蘭盤(pán)密貼度檢查，以及對(duì)合江長(zhǎng)江一橋施工過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，結(jié)果證明，只要拱肋分段的軸線(xiàn)偏位控制在±3mm內(nèi)，雖然立置后會(huì)產(chǎn)生一定的變形差異，但仍可控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，因此采用臥式制作方法可完全滿(mǎn)足施工要求。

4結(jié)語(yǔ)

大型鋼構(gòu)件的制作方式及工藝，對(duì)其精度、效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性起著決定作用，本文通過(guò)對(duì)合江長(zhǎng)江一橋200t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段的制作工藝進(jìn)行分析和實(shí)踐，得到以下結(jié)論：

(1)推薦采用臥式制作工藝進(jìn)行200t級(jí)鋼管拱肋節(jié)段的制作；

(2)圖紙轉(zhuǎn)換借助三維制圖軟件功進(jìn)行圖紙轉(zhuǎn)，方便快捷，精度高；

(3)主弦管筒節(jié)劃分選擇通用筒節(jié)、斜筒節(jié)、過(guò)渡筒節(jié)分別劃分方式進(jìn)行，可以有效保證制作質(zhì)量；

(4)通過(guò)拼裝檢驗(yàn)和實(shí)橋監(jiān)測(cè)驗(yàn)證了合江長(zhǎng)江一橋臥拼工藝的正確合理性，為大橋的順利完工提供了保障。

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Horizontal Production Process of 200t-Level Steel-tube Arch Rib Section

WANG Jian-jun，HAN Yu，F(xiàn)ENG Zhi，QIN Da-yan

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

Abstract：With Hejiang Yangtze I Bridge project as an example，this article recommended to use the horizontal production technique for 200t-level steel-tube arch rib section；it completed the drawing con-version via to three-dimensional mapping function of AUTO CAD software，conducted the tube section dividing of main chord tube respectively by selecting the generic tube section，oblique tube section，and transitional tube section division methods；described the production process of tube section and unit parts，showed the production pattern and physical picture；and verified the validity and rationality of hor-izontal assembly process through the assembling inspection and real bridge monitoring，thereby provi-ding the guarantee for the successful completion of this bridge.

Keywords：Bridge；Steel tube；Arch rib segments；200t level；Horizontal production；Technology

收稿日期：2015-07-02

文章編號(hào)：1673-4874(2015)08-0052-04

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.22+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.08.013

作者簡(jiǎn)介