《施工组织设计方案》第十二章 钢桥施工.doc

施工组织设计方案第二章 钢桥施工第一节 概 述钢桥是各种桥梁体系特别是大跨度桥梁常见的一种型式。近20年来，随着预应力砼桥梁的急速发展，钢桥已越来越多地进人更大的跨度领域，并且在结构形式、材料及加工制造、施工架设方面不断有所开拓和创新。到70年代末，可以说钢桥已经用一种完全崭新的面貌出现在桥梁界并与预应力砼桥梁展开剧烈的竞争，这在一定程度上推动了桥梁工程的发展。由于钢材是一种性能优越的弹塑性材料.所以在桥梁上使用比较灵活，从板梁桥、桁梁桥、拱桥直至大跨度的悬索桥。近20年来，钢斜拉桥又得到了飞速的发展，起着主导桥梁工程发展的地位。随着材质(主要是高强度钢材和各种耐候钢)的提高以及焊接工艺和高强度螺栓连接的不断完善，各种受力性能优越、制造架设容易的箱形截面梁也就同时得到大力发展。除此之外.在桥梁施工装备方面，特别是吊机的起重能力不断提高，伸臂拼装所使用的行走于桥上的吊机起重能力已经用到1000kN.大型浮吊的起重能力也普遍达到6500kN，并且也已经有一次起吊重力达35000kN整孔桥梁的例子。为了将拼好的桥顶高或顶推就位，千斤顶的行程已扩大到2.0m。这一切都促使传统的钢桥施工和架设法得到更新。以往大跨度钢桥基本上以悬臂拼装架设为主，现在除了悬臂安装之外，还常常采用整孔吊装和顶推施工方法，以提高施工速度。此外，在条件许可的场合，还可用浮运法辅助安装(如Hunber桥)。在体系方面，一些管运不良、费工费料的结构(如悬臂桁梁)已经淘汰，而代之以结构紧凑、线条简洁、造形美观、受力优越的结构。值得注意的是，钢结合梁composite beam)已从中小跨度(4080m)的范围内越出，而走向大跨度领域(如加拿大的Annasis桥)。世界著名的日本本四联络线工程，也基本以大跨度的悬索桥和斜拉桥为主体，这说明钢桥今后几十年的方向应以大跨、轻质、高强、美观、施工快速等为发展的特点。第二节 钢构件的制作钢构件的制作主要包括下列工艺过程：作样、号料、切割、零件矫正和弯曲构件校正、结构试拼装、除锈和涂该等。(一)作样根据施工图制作样板或样条的工作叫作样。利用样板或样条可在钢料上标出切割线及栓孔位置。(二)样板一般构件用普通样板，它可用薄铁皮或0.30.5mm的薄钢板制作。桥梁，栓孔可采用机器样板钻制。机器样板是在厚1220mm的钢板上置，精确地嵌入经过溶碳淬火处理的钢质钻孔套。钻孔套是旋制的。钻孔套直径公差只有0.05mm，孔心距公差为0.25mm。钻孔时将机器样板覆盖在要加工的部件上，用卡具夹紧，锚头即通过钻孔套钻制加工部件上的安装孔。用样板钻出的孔，精度高而划一，并可省去号孔工作。图121为主梁节点板用的机器样板。(三)样条用23cm宽的钢条做成的样板叫样条，它适用于较长的角钢、槽钢及钢板的号料。二、号料利用样板、样条在钢材上把零件的切割线画出，称为号料。号料使用样板、样条而不直接使尺，这是为了避免出现不同的尺寸误差，而使钉孔错位。号料的精确度应和放样的精度相同。三、剪切剪切是使用剪切机进行的，对于16Mn钢板，目前可切厚度在1620mm。对于一般剪切机不能剪切的厚钢板，或因形状复杂不能剪切的板材都可采用焰切。焰切分：切割、半自动切割和自动切割机切割。联合剪冲用于角钢的剪切。目前联合刃冲机可贝切的最大角钢为12512512。锯切主要用于对槽钢、工字钢、管材及大型角钢，锯切的工具为圆锯机。四、矫正由于钢材在轧制、运输、切割等过程中可能会产生变形，因此需要进行矫正对于钢板常采用辊压机来赶平，对于角钢也可用辊压机进行调直。对于切割后呈马刀形弯曲的料件，当宽度不大时，可以在顶弯机上矫正。对于宽厚钢板的马刀形弯曲，则要用火焰加热进行矫正，火焰温度应控制在600一800之间。五、制孔号孔是借助样板或样条，用样冲在钢料上打上冲点，以表示钉孔的位置。如果采用机器样板则不必进行号孔。钻孔的一般过程为：画线钻孔：扩孔套钻；机器样板钻孔；数控程序钻床钻孔使用机器样板钻孔可以使杆件达到互换使用，但对于不同规格的单构件则不能使用同一样板来钻孔(如钉孔排列不同或钉孔的间距不同)，因此设计者应尽量使结构物的设计标准化、模数化.以减少机器样板的数量，提高机器样板的利用率。钻孔时可将几块板材与覆盖式机器样板一同卡牢，然后用摇臂钻床一次在钻孔套内套钻钻透各层。用数控坐标式钻床钻孔可达到很高的精度.也可以使工字型杆件的工地栓孔制成的孔应成正圆柱形，孔壁光滑，孔缘无损伤不平，刺屑消除干净。组装件可预钻小孔，组装后进行扩钻，预钻孔径至少应较设计孔径小3mm。六、组装组装是按图纸把制备完成的半成品或零件拼装成部件、构件的工序。构件组装前应对连接表面及焊缝边缘3050mm范围内进行清理，应将铁锈、氯化铁油污、水分等清除干净。栓焊钢梁的主标杆件截面形式大多数为H形，H形杆件的组装是在胎型上进行的，为便于进行定位焊，组装胎型最好是转动式，见图122及图123所示。为了保证组装质量，对组成杆件的各零件的相对位置、相互间的密贴程度以及整个杆件的外轮廓形状和尺寸，在组拼过程中均要进行检查。在零件正确顶紧就位后，即可进行定位焊。定位焊的焊续长度每段为50100mm，各段之间的距离为400600mm。七、焊接钢桥采用的焊接方法有自动焊、半自动焊和手工焊三种。焊接质量在很大程度上决定于施焊状况。焊接时所采用的电流强度、电弧电压、焊丝的输送速度及焊接速度都直接影响焊接质量。在焊接前，如无焊接工艺评定试验的，应做好焊接工艺评定试验，并据此确定焊接工艺。焊接完毕后应检查焊缝质量。焊缝中主要缺陷有；裂缝、内部气孔、夹渣、末熔透、咬边、送流、烧穿及焊缝尺寸不合规定等。对于所有的焊缝均进行外观检查。内部检查以超声波探伤为主。八、试拼装栓焊钢梁某些部件，由于运输和架设能力的限制，必须在工地进行拼装。运送工地的各部件，在出厂之前应进行试拼装，以验证工艺装备是否精确可靠。例如钢桁梁桥试拼装按主桁、桥面系、桥门架及平纵联四个平面进行。试拼装时，钢梁主要尺寸如桁高、跨度、上拱度、主拓间距等的精度应满足有关标准的要求。新设计的以及改变工艺装备后制造的钢梁，均应进行试拼装。对于成批连续生产的钢梁，一般每1020孔应试拼装一次。最近十几年来，随着桥梁向“长跨、轻质、高强、整体”发展，钢桥的结构形式日新月异，花样百出。钢桥的制造技术、工艺水平也在迅速提高。目前钢桥的制造技术发展的主要特点是：普遍应用电子计算机进行计算机辅助设计(CAD)和绘图(CADD)系统的开发。用精密切割代替刨铣机械加工。高效切割、自动碳弧气刨开坡口。将光电路踪技术运用于切割、放样、画线等工序。先进的检测手段。目前常用的x射线焊缝探伤仪已发展为轻便式，可在杆件上直接探伤。全力提高钢梁焊接接头的强度。改进除锈、涂油方法和组装成型工艺第三节 钢桥的安装悬臂安装是在桥位上拼装钢梁时，不用临时膺架支承，而是将杆件逐根的依次拼装在平衡梁上或已拼好的部分钢梁上，形成向桥孔中逐渐增长的悬臂，直至拼至次一墩(台)上。这称为全悬臂拼装。若在桥孔中设置一个或一个以上临时支承进行悬臂拼装时称为半悬臂拼装。用悬臂法安装多孔钢梁时，第一孔钢梁多用半悬臂法进行安装。钢梁在悬臂安装过程中，值得注意的关键问题是：降低钢梁的安装应力；伸臂端挠度的控制；减少悬臂孔的施工荷载，保证钢梁拼装时的稳定性。悬臂安装钢梁的施工顺序如下：(一)杆件预拼由桥梁工厂按材料发送表发往工地的都是单根杆件和一些拼接件，为了减少拼装钢梁时桥上的高空作业，减少吊装次数，通常将各个杆件预先拼装成吊装单元，把能在桥下进行的工作尽量在桥下预拼场内进行，以期加快施工进度。(二)钢梁杆件拼装由预拼场预制好的钢梁杆件经检查合格后，即可按拼装顺序先后运至提升站，由提升站吊机把杆件提运至在钢梁下弦平面运行的平板车上，由牵引车运至拼梁吊机下拼装就位。拼梁吊机通常安放在上弦，遇到上弦为曲弦时，也可安放在下弦平面。钢梁拼装必须按一定购拼装顺序因进行。在拟定拼装顺序时应考虑下列原则；1拼梁吊机的性能，如运行方法、起吊能力、最大吊距等。2.先装的杆件不应妨碍后装杆件的安装与吊机的运行。3.拼装时，应尽速将主桁杆件拼成闭合的三角形，形成稳定的几何体系联结系，保证钢梁结构的空间稳定。4.主桁杆件拼装，应左右两侧对称进行，防止偏载的不利影响。图124为一主桁悬臂拼装顺序图。伸臂拼装第一孔钢梁时，根据悬臂长度大小，需要一定长度的平衡梁，并应保证倾覆稳定系数不小于1.3(倾覆稳定系数就是稳定力矩与倾覆力矩之比值)。平衡梁通常是在路堤上(无引桥的情况)或引桥上(通常是顶应力钢筋砼梁或钢板梁)或满布膺架上进行拼装。在拼装工作中，应随时测量钢梁的立面和平面位置是否正确，钢梁安装偏差的容许值参见铁路钢桥梁拼装及架设施工技术规则。(三)高强度螺栓施工在高强度螺栓施工中，目前常用的控制螺栓的预拉力方法是扭角法和扭矩系数法。安装高强螺栓时应设法保证各螺栓中的预拉力达到其规定值，避免超拉或欠拉。(四)安装时临时支承布置临时支承主要类型有：临时活动支座、临时固定支座、永久活动支座、永久固定支座、保险支座、接引支座等，这些支座随拼梁阶段变化与作业程序的变化将互相更换交替使用。(五)钢梁纵移钢梁在悬臂拼装过程中.由于梁的自重引起的变形；温度变化的影响；制造误差；临时支座的摩阻力对钢梁变形的影响等因素所引起的钢梁纵向长度几何尺寸的偏差，致使钢梁各支点不能让设计位置落在各桥墩上，使桥墩偏载。为了调整这一误差至允许范围内，钢梁需要纵移。常用的纵移方法有：温差法：利用一天的气温差倒换支座(活动支座与固定支座相互转换)，可以达到纵移的目的顶落梁法；在连续梁中.利用该联钢梁中间某一个支点的顶落及两旁支点的支座变“固”或变“活”的相互转换.使钢梁象蛇一样的爬行，向着预定的方向蠕动。(六)钢梁的横移钢梁在伸臂安装过程中，由于受日光偏照和偏载的影响，加之杆件本身的制造误差，钢梁中线位置会随时改变，有时偏向上游侧，有时偏向下游侧，以致到达墩顶后，钢梁不能准确的落在设计位置上，造成对桥墩偏载。为此必须进行钢梁横移，使偏心在允许范围之内。横移可用专用的横移设备，如图125所示。也可以根据情况采取临时措施。横移必须在拼装过程中逐孔进行。二、拖拉法架设钢梁(一)悬臂的纵向拖拉根据被拖拉桥跨结构杆件的受力，永久性的墩(台)之间设置临时性的中间墩架，以承托校拖拉的桥跨结构。图126表示用拆装式杆件拼组成中间临时墩架的纵向拖拉。在水流较深，且水位稳定，又有浮运设备而措设中间膺架不便时，可