无应力安装大跨度钢桁架拱桥合拢技术控制

1、二00七年四月无应力安装大跨度钢桁架拱桥合龙精度控制 发表人：吴军国中铁四局集团第二工程有限公司常州经理部QC小组一、工程简介 新龙大桥是江苏省常州市京杭运河改线工程上的一座重要桥梁，该桥单跨过河，主桥采用三跨（30.7+100+30.7m）中承式连续钢桁架拱桥。桥宽36m，长161.4m，桁宽25m，桁梁节间长度5m，节点采用M24高强度螺栓栓接，杆件最长25m，最大起重量17.5吨；拱肋上下弦均为圆曲线型，矢高27.5m，矢跨比3.64，拱顶至中间支座高度为29.5m；全桥钢结构重1930t，钢桁架构件采用工厂加工制作，满樘支架法逐段安装，桁梁拱肋跨中合龙。新龙大桥钢桁架拱桥全景图二、小组

2、概况钢桁架拱桥顺利合龙、整体线型达到设计要求活动目标60h活动时间3次/月活动频次2006.32006.11活动时间组员技术员资料员中专29男吴红星组员助工施工员中专38男杨文胜组员技术员技术主管大专25男杨海丰组员高工安装负责人大学58男鲍顺义组员高工工程部长大学35男马彬友副组长工程师项目经理大专39男吴曙光组长工程师项目总工大学27男吴军国小组职务职称职务文化程度年龄性别姓 名吴军国组长2006.3.10建组时间7人小组成员人均48hTQC教育攻关型类 型无应力安装大跨度钢桁架拱桥合龙精度控制课题名称中铁四局二公司常州经理部QC小组小组名称主桥桥面系预拱度通过调整钢吊杆实施，桥面竖曲线通

3、过变截面横梁调整，拱肋上、下弦采用不同直径圆曲线形，线型控制难度大。全桥采用高强度螺栓连接，高栓达76000余套，高栓与栓孔仅-2mm的间隙，合龙段安装精度要求极高。桁梁拱桥节点均为空间三维稳定结构，安装节段刚度大，空间约束多，不易进行偏差调整，安装控制较难。主桥下原为深约6米的取土坑，后用灰土填筑满樘支架法施工，回填土及支架沉降量对桥梁线型影响较大。 三、选题理由四、设定目标确保钢桁梁拱肋顺利合龙，整体线型达到设计要求 。确保合拢哟QC小组经过咨询钢结构安装专业公司、外出观摩钢梁施工现场、聘请有经验的专家学者举行专题讲座，联合监控单位进行了理论计算，收集、掌握了部分钢桁架拱桥安装控制的相关资

4、料。在充分掌握资料的基础上，结合本工程实际情况，QC 小组召开了专题会议，会上各小组成员畅所欲言，对 可能影响拱肋合龙、全桥整体线型的原因进行了分析和 讨论，分析出各种影响因素。五、原因分析因果分析图桁架拱肋不能顺利合龙施工经验少人新工人未教育技术水平低施工未交底制作公差大图纸转化精度低加工制作加工设备精度低杆件变形运输吊装不规范焊缝收缩除变外部环境温度应力监控监测测量精度低测量仪器精度低测量方案不合理施工方法支承体系沉降量大支架变形量大回填土沉降量大体系转换不合理安装顺序不合理杆件变形量大要因确认表非要因现场验证图纸转化深度、精度关系到杆件加工制作的精度，大型钢结构厂现在多采用CAD软件自动

5、转化，提高了设计图纸精度。 图纸转化精度低4非要因调查分析技术交底不完善，不能较好指导施工，聘请了有经验的技术员进行讲课。 施工未交底 3非要因调查分析对新进场工人进行了专职培训，以老带新，提高了操作技能。 新进场工人未教育 2非要因调查分析大跨度钢桁架拱桥属集团公司首次施工，可借鉴经验少。通过培训、讲课掌握了测量监控方法，选择了有钢桁梁安装经验的单位合作施工。 钢桁梁施工经验少 1确认结果确认方法确认内容末端原因序号之一要因现场监测由于桁梁安装正值夏季，钢梁上下面温差达20，温差对桁梁轴线影响最大达32mm，合龙温度的选择至关重要。 温度应力变形8非要因现场监测拱肋合龙后，桁梁自重仍由支架承

6、重，支架拆除不当将引起杆件内力变化不均匀，从而影响桥梁整体线型效果。 体系转换不合理 9非要因现场监测钢桁梁杆件全部由板材组焊而成，焊缝收缩引起杆件徐变，对桁梁制作公差有一定影响。 焊缝收缩徐变7非要因现场验证较长钢梁杆件比较柔软，运输不当或吊点不对易造成杆件变形或严重旁弯 运输吊装不规范6要因现场验证桁梁节点栓孔达76000余个、最大重叠层达5层，制孔精度要求较高，采用机械下料、组焊、制孔等才能确保桁梁加工精度。 加工设备精度低 5确认结果确认方法确认内容末端原因序号之二要因现场监测主桥位于深达6米的取土坑内，基坑回填土沉降量过大将会严重影响桁梁安装线型及增加拱肋合龙难度。 回填土沉降量大

7、12非要因现场监测桁梁采用满樘膺架承重，拱肋支架高达32米，其变形量将严重影响拱肋标高，造成合龙、线型控制困难，支架搭好后进行预压，消除了非弹性变形。 支架变形量大 11要因现场验证桁梁杆件空间稳定，安装后很难进行偏差调整，合理的安装顺序能较好保证高栓未施拧前钢梁处于少应力状态，保证了杆件不变形、旁弯。 安装顺序不合理 10确认结果确认方法确认内容末端原因序号之三确认结果确认方法确认内容末端原因序号非要因现场验证钢桁拱桥节点均处于三维空间体系，测量控制较难，测量方案是否合理关系到桁架安装的精度及合龙段的安装。 测量方案不合理 14非要因现场验证由于拱肋合龙段安装精度较高，普通的测量仪器将无法满

8、足合龙精度要求，桁梁线型较难控制。 测量仪器精度低 13之四回填土沉降量大安装顺序不合理温度应力变形加工设备精度低通过QC小组活动，组内成员对14条末端因素进行充分分析，一致认为影响钢桁梁拱肋顺利合龙、线型整体效果的主要原因有以下4条结论六、制定对策06.3.1006.6.30吴曙光杨海丰杨文胜 提高回填土质量；预留固结时间；节点设置向上预抛高量；节点设置千斤顶；压密注浆。回填土安装期内沉降量小于15mm 制定专项回填土施工方案回填土沉降量大4全过程 吴军国鲍顺义杨海丰 召开专家论证会；对各工况进行防真分析；分三个阶段逐步调整安装误差。安装方案科学合理制定专项安装方案安装顺序不合理3全过程 吴

9、军国鲍顺义杨文胜 监测温度变化对桁梁变形的影响，为合龙段安装提供参考依据；合龙温度选择在212；合理解除临时支座约束。尽可能地减少温度应力对合龙段安装的影响 合龙段安装时的现场温度与加工期平均温度接近温度应力变形206.3.1006.5.10 吴曙光吴军国杨海丰 杆件下料、组焊、校正、制孔均采用先进的全自动化数控设备，提高加工精度杆件加工完成后进行半跨80m预拼装。确保杆件加工公差符合铁路钢桥制造规范相关要求采用数控钻床提高加工精度加工设备精度低1完成时间负责人措 施目 标对策要因序号七、对策实施实施一针对加工设备精度低 数控钻床措施1：选择拥有丰富桁梁加工经验的山海关桥梁厂负责桁梁加工制作，

10、其先进的等离子切割机、全自动数控钻床等机械设备确保了桁梁杆件制作公差及栓孔的精度 。精密制孔的预拼节点板高栓施拧节点板措施2：每类杆件实行首检制，第一根加工完成后进行制作公差检查，检查合格后才批量生产，出厂前进行半跨80m预拼装，检查栓孔重合率及加工精度，确保工地一次安装合格。桥面系试拼中跨试拼99%100%12.0箱型杆件对角线差100%100%0+0.33.0主桁中心距100%100%-0.2+0.33.0对角线100%100%-0.2+0.25拱度100%100%-0.102.0节间长度100%100%-0.1+0.12.0桁高96%70%2.03.0工型、箱型杆件的弯曲98%70%2.

11、53.0工型、箱型杆件的扭曲100%60%-0.1+0.31.0L11m100%60%-0.4+0.20.8l11m两端孔群中心距100%60%-0.2+0.30.8多组孔群两相邻孔群中心距99%80%-0.1+0.30.4两相邻孔距合格率检查频率平均实测值(mm)允许偏差(mm)项 目预拼装现场质量检验对比表实施二针对温度应力变形措施1:在安装过程中监测温度变化与桁梁变形量的对应关系，作为桁梁拱肋合龙段安装误差分析的重要参考依据。y=0.01357+0.01474x温度变化T与桁梁伸长量对应关系图措施2:合龙段安装温度选择在212，使安装时杆件温度应力等效于加工制作时的初始应力，最大限度减少

12、温度应力对拱肋合龙段安装的影响。措施3:桁梁拱肋合龙后，固结永久支座，解除临时支座约束，防止产生温度集中应力破坏桁梁杆件线型。21措施1: 根据现场现实情况，拟定多种安装施工方案，邀请国内知名钢结构专家参与方案论证，确定采用桥面系支点合龙，拱肋跨中合龙的满樘支架法方案。实施三针对安装顺序不合理满樘支架法措施2:分别就安装过程、下拱弦、上拱弦合龙等工况进行仿真分析，加密拼接节点支架，设置分配梁，确保桁梁处于少应力状态，从理论上保证钢桁梁顺利合龙的可行性及线型的整体效果。 措施3: QC小组经过认真分析，将全桥合龙分解成三个合龙阶段，工况为桥面系在支点处合龙，利用活动支座调整基座轴线及标高；工况为

13、拱肋下弦在跨中合龙，合龙段安装前精密测量合龙误差，选择合龙温度，吊入合龙段，利用冲钉分次校正达到拱肋合龙；工况为拱肋上弦在跨中合龙。三个阶段有效地将合龙段安装误差层层减少，确保全桥最终顺利合龙。 各工况合龙误差值对比实施四针对回填土沉降量大措施1:制定详细的施工作业指导书，彻底清除基底淤泥后分层用石灰土回填，每层压实度96%，灰剂量5%。措施2:提前完成土坑回填土施工，沉降稳定后再浇筑顶层砼垫层。沉降观测曲线沉降值预抛高量设置表措施3: 根据理论计算的结果，在设计预拱度的基础上加设0.4/1000线性预抛高量，补偿基础及支架沉降。 措施4: QC小组结合满樘支架法安装方案，在桁梁节点中心处设置

14、千斤顶，根据安装阶段节点监测变形量调整桁梁节点标高，使钢桁拱桥预拱度始终符合设计要求。措施5: QC小组成员在桁梁安装过程中对受力节点支架处砼垫层钻孔取芯，发现砼垫层脱空，进行压密注浆，保证基础的稳定。节点调整示意图质量通过近五个月的QC攻关，新龙大桥钢桁架拱肋顺利合龙，合龙段无后钻孔及扩孔，栓孔重合率达100%，落架后预拱度完全满足设计要求，全桥线型达到设计整体效果，得到业主及设计院等的一致好评。 八、效果确认不错不错 钢桁梁安装施工期间，未发生一例机械吊装、人员伤亡事故，现正在审报集团公司安全文明标准工地。 于2006年4月30日开始吊装至2006年9月10日全桥支架拆除，用时133天，比计划工期提前21天。安全工期很重要的哟！缩短不少 经过QC攻关，钢桁拱桥安全顺利合龙，节约成本约60万元。 成本缩短了21天！节约了60万！440万元380万元预算成本实际成本成本154天133天工期计划时间完工时间很可观！社会效益通过科技攻关和现场调研，本项目QC小组不但在大跨度钢桁梁拱桥安装过程中积累了实践经验，并成功解决了一系列钢桁梁合龙的质量问题，较好地完成了公司部署的重点科技攻关，填补了集团公司在大跨度钢桁架拱桥施工领域的技术空白，提高了企业形象，取得