钢结构桥梁钢箱拱施工工法

1、钢结构桥梁钢箱拱施工工法（中铁七局集团武汉工程有限公司）一、前言在桥梁建设中钢结构桥梁已得到了较多的应用。西安 浐灞生态区 1号 桥工程为钢箱拱简支钢箱梁拱桥 ，其钢箱拱节段为八角型截面呈 横桥向外 倾20，形成蝴蝶造型， 体现了钢结构桥梁造型的美观， 有施工快捷等突 出优点。通过技术攻关， 为钢箱拱的制作和安装积累了经验。 该技术通过 中铁七局组织的技术鉴定， 并获得了科技成果一等奖。 随着钢结构桥梁在 公路工程中的广泛应用，通过总结，形成工法，以指导类似工程的施工。二、工法特点1、钢箱拱采用工厂化分节段制作，施工现场逐节拼装。2、钢箱拱节段单元按照运输允许的最大长度进行工厂化制造，减少 了

2、现场安装的焊接工程量，有利于保证工程质量。3、钢箱拱节段单元运输时采用特制的锁具进行保护，有效避免运输 过程中可能对钢箱拱节段单元造成的变形。4、钢箱拱节段 现场安装时的临时固定支撑，采用“贝雷架”构成， 可节约大量辅助钢材。5、现场安装操作简单， 可避免考虑焊接变形对安装施工的影响，简 化了施工步骤。6、安装施工安全可靠， 安装精度高， 钢箱拱 的几何线形可得到有效 保证。7、钢箱拱节段制作及运输与现场临时支撑设置可同步进行，安装时 有4个工位可同时施工， 可缩短安装施工工期， 经济效益及社会效益明显。三、适用范围本工法适合于浅水各种钢结构桥梁中钢箱 拱结构的 施工。四、工艺原理钢箱拱节段在

3、工厂以“无余量”制作，相邻节段经预拼装匹配后焊装 特制的锁具运输到现场，现场安装时只需控制定位锁具的空间位置即可保 证安装精度。现场采用支架定位，安装顺序为由下而上，安装一个钢拱节 段后随即固定焊好一个节段。合拢前钢拱始终有一个自由端，不存在钢箱 拱节段的焊接内应力。节段端口控制点进行三维测量调整。合拢安装时， 采用千斤顶来顶开最后一条焊缝间隙，可保证钢箱拱节段的内应力达到最 小的程度。五、施工工艺及要点（一）、工艺流程图1:工艺流程图（二）、钢箱拱节段的工厂制作1、钢箱拱节段的工厂制作原则尽量在当前运输设备允许的范围内进行钢箱拱节段节段的划分，以增加钢箱拱节段的刚度，减少现场安装的焊接工程量

4、和临时 支撑柱的数量。钢箱拱节段的长度一般在 11米、重量在30吨左右钢箱拱节段采用在工厂以“无余量”精密控制进行制作，钢箱拱节 段的各零件以CAD图精确放样，用全自动电脑数控切割机下料。零件放样 时，将钢箱拱节段安装时节段间环缝的焊缝收缩量及钢箱拱节段的预抛高 量作为修正值计算在内。2、拱脚节段制作时，不必考虑修正值，完全按设计的节段几何要求 制作。3、钢箱拱节段其它节段制作时，安装时的自由端按设计值制作，另 一端，按焊缝预留间隙和焊缝的收缩量进行修正制作。箱拱理论端口图安装焊接端安装H冷端4、合龙节段制作时，其一端按箱拱制作端口的要求处理，另一端预 留100 mm切割余量。5、钢箱拱节段节

5、段制作完成后，进行相邻节段间的 预拼装。以保证 钢箱拱节段的线型，端口的外形尺寸及匹配性，吊杆的相对位置，标记线（定位线，检查线，轴线等）。预拼装必须在特制的胎架上进行。 预拼装 应以箱拱的空间位置为基准，兼顾端口平齐。经预拼装后的箱拱节段，在 两相邻端口焊装临时连接件（锁件）。钢箱拱节段节段现场安装时，只要 将临时连接件对齐就可恢复预拼装后的正确线形。6、焊缝的检测按照建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002相关条款的要求进行试验和检测(三) 钢箱拱节段安装支撑柱的施工1、钢箱拱节段安装支撑柱的混凝土基础必须落实在稳定的土层上2、支撑柱的主体采用“贝雷架”，以节省辅助钢材的用量3、根据钢

6、箱拱节段外形，在支撑柱上安装“托架”。图3：以“贝雷架”为主体的钢箱拱节段安装支撑柱图4 :钢箱拱节段安装临时支撑及操作平台4、搭设操作平台，便于 对钢箱拱节段进行空间位置 调整和施焊，同时可保证施 工人员的安全。5、将各支撑柱用钢桁架 连接在一起，以保证拱节安装 时支撑柱的稳定性。图5:支撑柱用钢桁架连接(4) 、现场钢箱拱节段安装1、拱脚节段的安装是整个钢箱拱节段安装工程的重要环节。必须保证其底部轴线定位的准确，尤其是上部端口各控制点的三维坐标值2、中间钢箱拱节段在安装时不必考虑环缝焊接变形的 影响。对正在 安装节段的自由端，如其控制点超出了规范要求，可在环缝间隙上作局部 调整，使之满足安

7、装要求。环缝焊接时可不必考虑 温度和日照的影响，但 必须有防雨和防风措施，焊接工作可全天候进行，焊缝质量按照相关规定 检测。3、合理、正确的焊接 顺序是防止焊接变形的重要 手段，采用多人对称焊接， 用陶质衬垫，尽量避免仰焊。 均可有效防止焊接变形。4、钢箱拱节段吊装可在地 面吊装或在钢箱桥面上进行 吊装，吊装时采用2台吊车进 行抬吊。图6:钢箱拱节段吊装图7:钢拱环缝焊接顺序图（箭头表示焊接方向）F部吸热小，而引起温差变形。所以,5、对温度、日照的影响， 主要是控制测量时间。对端 口各控制点的测量不得在阳 光照射下进行。因为在阳光 照射下，钢箱拱节段的上部吸热大, 测量的时间必须放在日出前、日

8、落后或在阴天进行（5）、钢箱拱节段安装轴线的控制测量1、钢箱拱节段安装时的测量控制，采用全站仪坐标放样程序，按照 导线进行精密测量2、钢箱拱节段的轴线是虚的，所以取钢箱拱节段端口为控制点。事先导出各控制点的三维坐标值，列表待验。(6) 、钢箱拱合拢节段施工 措施1、在合拢前精确测量合拢段间的距离。 测量工作不得在日照下进行， 必须在当天日出前、日落后或阴天，且气温最稳定的时段进行。对合拢段 制作余量切割也必须在测量气温同条件状态下进行。2、合拢节段制作余量切割时，只考虑预留一条焊缝间隙，切割后应 检查切割端口的平面度。3、合拢段吊装到指定位置后，将其两侧与相邻节段的间隙进行调整, 让其中的一条

9、焊缝间隙满足焊接要求，另一边的焊缝间隙应尽量为零。码板1吊索锚箱合龙节段吊索锚箱 码板24、第一条环焊缝焊接完毕后，用千斤顶将另一条焊缝顶开，使其达 到焊接要求后再将码板固定，并进行环缝焊接。已焊接好环缝图8:钢箱合龙节段安装要求示意图( 吊索锚箱合龙节段码板2“尽量为零1)吊索锚箱 码板节已段.图9 :钢箱合龙节段安装要求示意图(2)代表用千斤顶的外力来达到焊缝要求六、主要机具设备1、钢箱钢箱拱节段工厂生产机具设备（表1）设备名称型号及规格需求数量备注数控切割机PDT201BIX 20m2台半自动切割机CG1-30P6台埋弧自动焊机MZ-10004台二氧化碳焊机NB-50026台角焊机CS-

10、5A4台直流焊机ZXS-40016台气刨机ZX5-6304台空压机m 32台行车10T 20T6台行车50T2台大连叉车5T1台激光经纬仪J2-5DE1台测量工具水准仪DSZ21台测量工具焊接成型胎架自制1套预拼装胎架自制1套2、安装现场生产机具设备（表2）设备名称型号及规格需求数量备注汽车起重机50吨、70吨2台千斤顶20吨50吨r 20台手拉葫芦2T 5T8台全站仪无棱镜、1秒2台测量工具水准仪DSZ22台测量工具七、劳动组织人力资源配置表（表3）序号工作项目数量（人）备注厂内需求工地需求总人数工程管理人员（20人）1生产调度员2132工艺技术员4153设备管理员2134材料管理员1125

11、质量检验员2136安全管理员1127统计员112技术工人及其他人员（178人）1数控切割工4/42下料切割工6283装配工3016464电焊工3620565打磨工126186起重工166227行车司机8/88维修工2139库管21310电工31411脚手架工/66八、质量控制（一）、执行规范和标准：1、钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205-20002、建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-20023、公路桥涵施工技术规范JTJ041-20004、铁路钢桥制造规范TB10212-985、公路工程质量检验评定标准 JTGF80-1-2004二）、安装焊接检验1、钢箱拱节段工厂制作误差不得大于

12、2mm。预拼装必须保证相邻端 口匹配。2、钢箱拱节段运输必须绑扎牢靠。 到达施工现场要严格检查和验收。3、钢箱拱节段安装对位时，节段自由端任一控制点的三维值不得偏 差6mm,且单侧钢箱拱节段两对应控制点的偏差应基本一致。4、制定合理的 焊接顺序和焊接工艺，严格按照 建筑钢结构焊接技 术规程施焊,按规定对焊缝进行探伤并做好记录。5、实施CO2气体保护焊进行钢箱拱节段环缝焊接时，要搭设临时防 风棚,以保证焊缝质量。6、施工测量应注意日照和气温的影响,确保正确采集测量数据。九、安全措施1 、所有施工人员必须经专业培训合格后方能上岗,特殊工种必须 100%持证上岗,并通过经常性的安全生产教育提高施工人

13、员的安全生产 意识。2、现场施工严格执行各项安全规章制度,配备专职安全员,定期和 不定期进行安全生产检查,及时发现和排除隐患。3、施工机械的设置和使用必须严格遵守建筑机械使用安全技术规 程的有关规定,并按各种机械的使用要求和有关规定进行保养及维修。 所有机电设备实行专人负责操作, 并持证上岗, 非专业人员不得动用电器 设备。4、现场用电采用“三相五线”制,严格执行一机一闸一漏电保护器, 所有配电箱均采用标准配电箱,箱须加锁,专人负责。5、汽车吊严格按要求站位,支腿牢靠。吊装前对吊具、锁具、索具、 风绳认真检查确认满足规定要求后方可作业。吊装过程中统一指挥信号,参加施工的全部人员必须熟悉信号，以

14、便施工过程协调顺利。6、施工人员进入现场，必须做好个人保护措施，佩带安全帽。高空 作业人员作业时必须脚穿防滑鞋、系好安全带。7、立体交叉作业时，设置防护隔离层。架子和模板拆除时要设置警 戒线，派专人看守。十、环保措施设置操作平台时必须保证平台底板无间隙，四周设置 5cm 高的围护 板，在现场焊接施工后立即由专人清扫焊渣， 避免落入水体， 回收至焊渣 回收箱集中处理。 焊头由施焊者本人负责回收， 在领取焊条时交材料保管 员集中处理。十一、技术经济分析采用本工法进行钢箱拱节段制作和安装， 能有效保证施工质量， 缩短 施工工期， 节约辅助设施的投资， 简化安装调整工序， 有效地防止了焊接 变形，可将

15、焊接应力控制在允许范围内。1、钢箱拱节段采用无余量精确制作，大大减少了现场安装的切割与 焊接施工量， 既缩短了安装工期， 又提高了施工质量， 同时也减少了切割 与焊接施工产生的废气、废渣。2、采用精密测量、控制节段自由端各控制点的三维坐标值，吊装一 段即焊接一段，安装调整简便易行，焊接施工安全可靠。3、现场安装可在四个工位同时施工，进度快，不窝工。大大缩短了 施工工期。4、对临时支撑柱的要求低，可大量节约成本，经济效益显著。十二、工程实例武汉公司承建的 西安浐灞生态区 1号桥工程为变截面八角钢箱拱简支 钢箱梁拱桥 ，上、下游钢箱拱节段拱脚拱轴线处的横向间距 25米，顶部钢 箱拱节段拱轴线处的横向间距 41米，单侧钢箱拱脚轴线的间距 80米。矢高 22米。钢箱拱节段由跨中x 1.8