无论从结构特点、数量、保证现场的安装精度等几个方面，钢拱肋的厂内加工制作都显得至关重要。拱肋立体单元在组装胎架上完成组装焊接，矫正修磨相邻单元端口。拱肋截面较小，扭曲变形较大，需作刚性较强的胎架，胎架主要由槽钢、角钢组成，如图3-52 所示。图3-52胎架拱肋放样三维坐标。图3-54拱肋立体单元预拼装工艺流程预拼顺序如下：建立预拼坐标系。图3-56拱肋吊装至胎架上确定测量监测点。......
2023-07-01
空间斜向变截面钢拱的安装工艺解析
【摘要】：空间斜向变截面拱肋安装的施工难点主要体现在钢拱支架的搭设、钢拱吊装空间姿态调整、拱肋空间定位精度调节、拱肋空中定位测量控制以及钢拱的合龙等方面。利用120#工字钢和136#工字钢作为搭设承重脚手架的基础，从而形成拱肋临时稳定支撑脚手架及风撑、叶片、吊杆的安装施工平台。
3.4.4.1 工艺特点和难点
直沽桥空间斜向变截面钢拱肋的安装定位工作施工难度大、技术含量高。直沽桥共三跨，每跨拱由三组独立的拱组成，每个独立的拱又由三条箱形钢拱组成，箱形钢拱为三维曲线造型，箱顶板呈弧形。箱形钢拱之间由几何形状各异的叶状连接片连接。同一跨的三道拱之间用风撑连接以确保拱结构的侧向稳定。
空间斜向变截面拱肋安装的施工难点主要体现在钢拱支架的搭设、钢拱吊装空间姿态调整、拱肋空间定位精度调节、拱肋空中定位测量控制以及钢拱的合龙等方面。钢拱肋采用分节安装方案，为确保正式安装的顺利进行，保证安装精度，减少吊装时间，必须首先在地面上进行预拼装，再用大吨位吊车进行逐段吊装。
3.4.4.2 钢拱支架体系
钢拱支架安装于桥面系上表面，用斜垫块和垫板在桥面板上垫平，由φ600mm×16mm钢管作为支柱，I20#槽钢作为横向联系支撑，单拼∠140 mm×10 mm角钢作为剪刀撑，并用φ273 mm×8 mm钢管将各组拱支架连接，下部用φ273 mm×8 mm 钢管作为牛腿斜撑，以增强横向稳定性。支架与桥面连为一体，由桥面将支撑力传至钢管桩上。钢拱支架采用50 t 和75 t 吊车吊装。同时现场设置2 个施工操作平台作为拱支架拼装组对平台。由于拱自身存在挠度，在拱吊装的同时应搭设临时支撑架。钢管上设置间距为1.5 m 的马鞍座。马鞍座上横向放置120#工字钢、I36#工字钢作为支撑。利用120#工字钢和136#工字钢作为搭设承重脚手架的基础，从而形成拱肋临时稳定支撑脚手架及风撑、叶片、吊杆的安装施工平台。钢拱支架如图3-61所示。
图3-61 钢拱支架
3.4.4.3 主跨拱肋吊装
主跨拱肋吊装主要采用LR5000 型500 t 履带吊进行，吊装工况选用臂杆长度为63 m（主杆）+42 m、63 m（副杆），工作半径为56 m 至88 m，河东侧第一排拱肋（共9 段）采用300 t 汽车吊吊装就位，如图3-62、图3-63 所示。
图3-62 拱肋吊装
图3-63 拱肋吊装示意图
说明：1.吊装拱肋采用捆绑式吊点，在拱肋的下面、侧面用木方塞紧；2.计算重心，起吊时根据线形用倒链调整长短绳的长度，达到预定线形后吊装到位。
3.4.4.4 合龙段安装
直沽桥拱肋各合龙段的长度及相应的质量见表3 -13。
表3-13 直沽桥拱肋各合龙段的长度及相应的质量
直沽桥钢拱合龙段施工难点如下：
（1）合龙段数量多。一般拱桥每跨合龙段为2～3 个，本桥每跨合龙段为9 个。
（2）合龙段的焊接难度大。一般拱桥合龙段截面大、钢板薄，钢拱内能进人，可以采用双面焊接，焊接量小，焊接质量容易保证，检验检测方便。而本桥合龙段截面小、钢板厚，钢拱内不能进人，只能采用单面焊接，焊接量大，焊接质量难以保证，检验检测困难。
（3）合龙段不易调整。一般拱桥合龙段截面大、钢板薄，对接时采用工装和千斤顶，很容易使钢板平顺对接。而本桥合龙段截面小、钢板厚，使用这些方法难以达到目的。
（4）合龙段之间的相互影响大。一般拱桥合龙段间的距离为10 m 以上，拱之间由于内力和位移而产生的影响很小。而本桥独立拱的合龙段间距最大为5 m、最小为1 m，拱之间由于内力和位移而产生的影响很大，一个合龙段出现问题可能会影响到整个拱的安全。
桥梁平面测量控制网的建立如图3- 64 所示。
图3-64 桥梁平面测量控制网的建立
钢拱拱肋测量观测点的确定如图3- 65 所示。
图3-65 钢拱拱肋观测点的确定
每天观测钢拱拱肋在不同温度下的变形情况，连续观测直至合龙段安装完成，设专职测量员负责，做好跟踪监测工作，并将测量数据编制成册。
钢拱拱肋的合龙段起到调整全桥钢拱拱肋单元体焊接收缩、热膨胀、线形等重要作用，所以合龙段的接口必须根据现场实际测量情况切割，测量时环境温度应与安装测量时的温度保持基本一致，每根拱肋的测点不少于8 个，划线复测后进行切割。
通过总结现场长时间的变形观测数据，利用空间模型给出的精确空间坐标，使合龙段的测量控制工作得以顺利完成，误差控制在10 mm 以内，满足设计和规范要求。
根据起吊的质量、高度、回转半径等数据，使用50 t 汽车吊在桥面上吊装合龙段钢拱拱肋。合龙段钢拱拱肋安装主要利用平台上的拱肋调节器作为支撑点，其两侧拱肋接口限位码板辅助调节，采取顺接的方式对中就位。合龙段吊装如图3-66 所示。
图3-66 合龙段吊装
合龙段吊装就位后，利用平台上的拱肋调节器（图3-67）调节合龙段的位置，使钢拱合龙段对中，并与上、下两个拱肋的接口顺接，调节到位后与两侧拱肋接口限位码板连接、施焊。
图3-67 拱肋调节器结构示意图
钢拱合龙段的焊接顺序为先焊接腹板，再焊接底板，最后焊接顶板。同一跨内的所有合龙段同时、同步、对称焊接。针对钢拱拱肋Q370qD低合金结构钢厚板焊接要求，采用焊前预热、焊后处理等工艺措施，控制焊接撕裂缺陷。安装合龙段的环境温度控制在设计给定的20℃。合龙段焊接施工如图3 -68 所示。
本桥采用计算机三维建模、空间三维定点、空间错位调整、反复调放减力、反变形焊接等措施，用10 天时间顺利完成合龙段施工。即将成桥的直沽桥如图3-69 所示。
图3-68 合龙段焊接施工
图3-69 即将成桥的直沽桥
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2023-06-20
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