拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)應(yīng)用

賈楊洋

（山西晉宇路橋工程有限責(zé)任公司,山西 太原 030000）

0 引言

拱橋作為一種古老而又優(yōu)美的橋梁形式，在現(xiàn)代交通建設(shè)中仍然得到廣泛應(yīng)用。而拱橋的穩(wěn)定性和安全性與橫梁和系桿的安裝施工密不可分。拱橋橫梁和系桿的安裝不僅涉及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還關(guān)系到橋梁的使用壽命和行車(chē)安全。因此，科學(xué)合理的拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)顯得尤為重要。

1 工程項(xiàng)目

主橋系桿、橫梁、拱圈在支架上進(jìn)行安裝。該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)在廠內(nèi)完成板材下料、單元件制作、節(jié)段總裝及預(yù)拼裝、涂裝等相關(guān)工作，通過(guò)公路運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，完成節(jié)段吊裝、線(xiàn)型調(diào)整、節(jié)段間環(huán)縫焊連接等工作。全橋節(jié)段安裝完成后，進(jìn)行附屬件安裝、全橋焊縫修補(bǔ)及補(bǔ)涂裝工作。

2 拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)

2.1 支座安裝

主橋123 m 系桿拱橋支座采用JPZ（Π）-15-D（S）X 盆式橡膠支座。施工過(guò)程中必須保證支座上、下面的水平，預(yù)埋鋼板安裝時(shí)必須保持平整，支座墊石頂面的四角高差不得超過(guò)2 mm。

支座安裝工序如下：

（1）清除墩頂及支座墊石預(yù)留孔內(nèi)雜物。

（2）確保支承墊石中心位置及標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，然后在墊石頂面涂抹一層約5 mm 的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，就位支座。

（3）安排施工人員對(duì)支座的位置以及標(biāo)高進(jìn)行確定，隨后使用無(wú)收縮高強(qiáng)度環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行壓漿處理。

（4）等待壓漿強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，采用錨固螺栓進(jìn)行固定處理，確保支座本體安裝完成。

（5）在操作環(huán)節(jié)，需對(duì)預(yù)埋鋼板的制作以及頂面進(jìn)行安裝，施工操作期間安排技術(shù)人員擰緊連接預(yù)埋鋼板和支座的錨固螺栓，檢查支座臨時(shí)連接裝置是否牢固[1]。

2.2 鋼梁加工

由中交世通（重慶）重工有限公司承擔(dān)，在工廠制作。

2.3 梁段制作及預(yù)拼裝工藝

為確保梁段的制作精度和連續(xù)性，該項(xiàng)目梁段制作在預(yù)拼裝胎架上進(jìn)行。其中，系桿、橫梁（含拱腳段）共13 個(gè)梁段進(jìn)行整體預(yù)拼裝，按1 條預(yù)拼胎架布置；拱肋按7 個(gè)梁段長(zhǎng)度采取“6+1”的方式進(jìn)行匹配制造，梁段預(yù)拼按1 條預(yù)拼胎架布置，共計(jì)2 個(gè)預(yù)拼裝輪次，拱頂梁端參與2 個(gè)輪次的預(yù)拼。

2.4 鋼梁安裝

鋼箱梁采用80 t 門(mén)吊進(jìn)行吊裝。先安裝系桿、橫梁，然后安裝拱圈支架，在支架上安裝拱圈。鋼箱梁安裝前，先在支架上安裝鋼梁焊接操作平臺(tái)。

鋼箱梁吊裝：①當(dāng)運(yùn)梁車(chē)定位后，門(mén)吊機(jī)即可起吊鋼箱梁，下放施工的階段需要把扁擔(dān)梁提升到梁段位置，采用連接的方式，保證兩者的結(jié)合具備穩(wěn)定性。此外，采用纜風(fēng)繩調(diào)整構(gòu)件空中位置，平穩(wěn)起吊鋼梁；②移走運(yùn)梁車(chē)；③門(mén)吊提升環(huán)節(jié)需要做好調(diào)節(jié)，梁體平衡處理；④當(dāng)梁段到達(dá)安裝位置附近時(shí)停止，進(jìn)行鋼箱梁匹配。由于系桿設(shè)有縱坡，拱圈為弧形空間結(jié)構(gòu)，施工時(shí)須謹(jǐn)慎精細(xì)操作和控制，確保梁段匹配。

2.4.1 系桿及橫梁安裝

在系桿以及橫梁安裝的過(guò)程中，需要根據(jù)規(guī)范進(jìn)行施工。相應(yīng)的安裝效果圖如圖1。

圖1 主橋系桿、橫梁安裝

（1）進(jìn)行1#、2#墩中心樁相關(guān)工程安裝時(shí)，要求做好各方面參數(shù)的確定，在相關(guān)偏差符合規(guī)范要求之后才能夠進(jìn)行施工。

（2）在鋼箱梁的施工過(guò)程中，首先進(jìn)行工廠預(yù)制，隨后在支架上進(jìn)行貝雷梁的安裝。這包括在梁上安裝3I20b 墊梁和I20b 壓板，以確保支架的穩(wěn)定性。在壓板的支點(diǎn)位置，將鋼箱梁節(jié)段進(jìn)行安裝，并通過(guò)卡板進(jìn)行臨時(shí)鎖定，以保持構(gòu)件的位置。在進(jìn)行鋼構(gòu)件的運(yùn)輸時(shí)，必須嚴(yán)格遵循JTG/T F50—2011 的規(guī)定，同時(shí)采取可靠措施，以防止在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生構(gòu)件的變形和損傷。

（3）在梁的吊裝過(guò)程中，使用80 t 門(mén)吊進(jìn)行操作，并將梁和橫梁吊裝到適當(dāng)?shù)奈恢?。在支架搭設(shè)完成后，需要對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓，以確保支架的穩(wěn)定性和可靠性。在系梁和橫梁吊裝就位時(shí)，需要根據(jù)項(xiàng)目的具體需求進(jìn)行操作。這包括首先連接臨時(shí)匹配定位組件，進(jìn)行施焊，然后切除定位組件，并進(jìn)行打磨處理，以保證梁的精確定位和連接的可靠性。

（4）上部結(jié)構(gòu)在支架上進(jìn)行安裝，合理安排工期。針對(duì)可能的洪水，支架留有足夠的泄洪空間，經(jīng)驗(yàn)算，并具有足夠的抵抗洪水沖力的剛度，確保支架不變形。當(dāng)特大洪水到來(lái)前，暫停施工，撤離人員和設(shè)備到安全處，確保安全度汛[2]。

2.4.2 拱圈安裝

（1）在安裝拱圈之前，需要對(duì)支架進(jìn)行檢查和調(diào)整，確保支架穩(wěn)固并符合要求。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求將拱圈的一端懸掛在支架上，確保拱圈與支架之間的對(duì)齊和連接。在安裝過(guò)程中，施工人員需要使用起重設(shè)備，將拱圈逐步提升并與支架連接，確保拱圈的位置和角度符合設(shè)計(jì)要求。

（2）在拱圈安裝的過(guò)程中，施工人員需要密切配合，確保拱圈的穩(wěn)定和平衡。一旦拱圈達(dá)到預(yù)定的位置，需要進(jìn)行臨時(shí)固定，以防止在后續(xù)施工過(guò)程中發(fā)生移動(dòng)或傾斜。同時(shí)，還需要對(duì)拱圈進(jìn)行檢查，確保其質(zhì)量和安全性，以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的要求。

（3）在拱圈安裝完成后，施工人員需要進(jìn)行最終的檢查和調(diào)整，確保拱圈與支架的連接緊固可靠，沒(méi)有松動(dòng)或變形現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，需要及時(shí)進(jìn)行處理和修正，以保證拱圈的安裝質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.5 鋼梁焊接

2.5.1 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)方案

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)時(shí)，需要制定合適的試驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證焊接工藝的可靠性和質(zhì)量。

（1）根據(jù)焊接材料、焊接方法和要求，確定試驗(yàn)材料和試驗(yàn)樣品。

（2）明確試驗(yàn)參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度等。接著，進(jìn)行焊接試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行焊縫檢查、金相組織分析、力學(xué)性能測(cè)試等，以評(píng)估焊接質(zhì)量。

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，判定焊接工藝是否合格，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。鋼結(jié)構(gòu)制作分成單元件及部件制造、總成制造、工地成橋三個(gè)階段。對(duì)各階段制定相應(yīng)的焊接工藝，相關(guān)要求見(jiàn)表1。

焊接工藝評(píng)定是編制焊接工藝文件的重要依據(jù)，而焊接工藝文件是焊接人員進(jìn)行焊接操作的唯一指導(dǎo)性文件，科學(xué)合理的焊接工藝評(píng)定是保證焊接質(zhì)量最重要的前提條件。該項(xiàng)目將焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)作為焊接關(guān)鍵控制項(xiàng)目之一，根據(jù)實(shí)際制造情況進(jìn)行有針對(duì)性的焊接工藝評(píng)定，保證該項(xiàng)目焊接工藝評(píng)定的先進(jìn)性與科學(xué)性。

2.5.2 單元件的焊接

單元件的焊接是在制造過(guò)程中將不同構(gòu)件進(jìn)行焊接，以形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)單元。在焊接肋板與頂板坡口角時(shí)，熔透深度需達(dá)到頂板厚度的80%以上。這意味著焊縫的熔透深度要足夠，以確保焊接的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。熔透深度是指焊縫中液態(tài)熔融金屬滲透到母材中的深度，通過(guò)控制熔透深度，可以確保焊接區(qū)域的金屬連接牢固，并提升焊接的質(zhì)量[3]。

表 1 全橋主要焊縫要求

2.5.3 鋼箱梁節(jié)段總成焊接

（1）組裝底板單元件。將底板單元件按照焊接圖紙和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正確的組裝，確保各部分的連接精準(zhǔn)。在組裝過(guò)程中，要注意底板的平整度和位置的準(zhǔn)確性，以便后續(xù)的焊接能夠順利進(jìn)行。

（2）組裝橫隔板單元件與腹板單元件。在底板單元件組裝完成后，安裝橫隔板單元件和腹板單元件。同樣，要保證組裝的準(zhǔn)確性和精度，以確保焊接質(zhì)量。在組裝橫隔板和腹板時(shí)，還需要注意焊縫的對(duì)準(zhǔn)和間隙的控制，為后續(xù)的焊接提供良好的條件。

（3）進(jìn)行頂板單元件的組裝。將頂板單元件按照設(shè)計(jì)要求安裝在橫隔板和腹板之上，確保各部分的平整度和位置的準(zhǔn)確性。頂板的組裝也需要注意焊縫的對(duì)準(zhǔn)和間隙的控制，以保證后續(xù)的焊接過(guò)程順利進(jìn)行。

（4）開(kāi)展底板縱縫的焊接是整個(gè)焊接過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一。采用CO2氣保焊進(jìn)行底部焊接處理，配合埋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行填充。CO2氣保焊是一種常用的焊接方法，能夠提供穩(wěn)定的焊接電弧和較好的焊接質(zhì)量。埋弧自動(dòng)焊機(jī)則可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的焊接操作，提高焊接效率和一致性。

（5）完成底板焊接后，進(jìn)行鋼箱梁節(jié)段總成的焊接。在這個(gè)階段，所有的單元件已經(jīng)組裝完畢，焊接圖紙和設(shè)計(jì)要求提供了明確的指導(dǎo)。焊接過(guò)程中要注意焊縫的清潔度和間隙的控制，確保焊接質(zhì)量達(dá)到要求。

2.5.4 系桿拱橋鋼箱梁工地成橋的焊接

（1）系桿拱橋鋼箱梁工地環(huán)縫的焊接方法：在系桿拱橋鋼箱梁工地，環(huán)縫的焊接通常采用埋弧焊或手工電弧焊的方法。首先，需要對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行清理和預(yù)處理，確保表面干凈、無(wú)油污和雜質(zhì)。然后，根據(jù)焊接工藝要求，選擇適當(dāng)?shù)暮附z和電流，并進(jìn)行預(yù)熱，以提高焊接接頭的質(zhì)量。對(duì)于埋弧焊，操作人員會(huì)使用埋弧焊機(jī)，將焊絲自動(dòng)送入焊縫，同時(shí)通過(guò)電弧和焊絲的熔化，形成穩(wěn)定的焊接熔池，完成焊接過(guò)程。

（2）焊接收縮量應(yīng)根據(jù)工地焊接時(shí)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、確定，以利于控制該橋成橋長(zhǎng)度。

（3）肋板及縱肋加勁嵌部先焊接對(duì)接焊縫，而后進(jìn)行接縫焊接處理。

（4）焊接工藝應(yīng)能適應(yīng)縫口間隙的變化，縫口間隙的變化范圍一般為2~4 mm。

（5）鋼箱梁工地合龍段焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇在溫度變化不大的時(shí)候進(jìn)行。

（6）鋼梁焊接前，須進(jìn)行試焊。產(chǎn)品試板焊接各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)合格后，才能開(kāi)展后續(xù)施工。

2.5.5 鋼箱梁施工焊接環(huán)境

鋼箱梁施工焊接需要在適宜的環(huán)境下進(jìn)行，以確保焊接質(zhì)量和安全。焊接環(huán)境要求包括：保持通風(fēng)良好，避免有害氣體積聚；避免降雨、高風(fēng)等惡劣天氣影響焊接效果；施工場(chǎng)地要平整穩(wěn)固，防止焊接過(guò)程中的震動(dòng)；嚴(yán)格遵循防火措施，防止火災(zāi)事故發(fā)生；確保焊接區(qū)域清潔，避免雜質(zhì)進(jìn)入焊縫處[4-5]。

2.5.6 焊縫檢測(cè)

（1）焊縫外觀檢驗(yàn)。針對(duì)焊縫圍觀檢驗(yàn)，需要確保外觀無(wú)裂縫、無(wú)焊渣、無(wú)缺陷等，相關(guān)要求如表2 所示。

表2 焊縫的質(zhì)量控制要求 /mm

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)中，各個(gè)環(huán)節(jié)的精細(xì)操作和嚴(yán)格控制是確保拱橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和使用安全的關(guān)鍵。選擇科學(xué)的施工計(jì)劃、精準(zhǔn)的測(cè)量定位、精心的橫梁吊裝和系桿連接等工藝，可以保障拱橋的整體性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，充分考慮施工環(huán)境、材料選用、技術(shù)人員的操作技能等方面，也是實(shí)現(xiàn)拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)的成功與效益的保障。拱橋橫梁系桿安裝施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，將為現(xiàn)代交通建設(shè)中的拱橋工程提供更可靠的保障，為人們的出行安全和便利作出貢獻(xiàn)。