某大桥主桥的施工控制

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三、钢管拱肋的制造与安装

1．技术准备

（l）工艺装备设计

工艺装备设计应以工期短、造价省为原则，做到结构简单、保证精度、安全可靠，主要工装可分为：

a．放样、试装平台；

b．专用胎具：①圆管对接焊胎具；②弯曲弦管成型胎架；③片体拼装、焊接胎架；④整体节段组焊用胎型；

c.下料及样板。

（2）编制制造工艺

a．编制原则

（a）确保结构几何尺寸能满足设计要求；

（b）制造误差引起的结构附加应力控制在设计范围内；

（c）焊接、矫形过程对材料基本力学性能的影响不明显；

（d）各工序的制造、安装误差及累积误差要与测试手段、检测精度相适应。

b．编制焊接工艺文件

焊接工艺是指导焊接施工的重要技术文件，编制的焊接工艺文件应包含以下内容：①焊接方法；②焊接材料后焊接接头形式、坡口角度及加工方法、组装要求及允许偏差；④焊接工艺参数、焊接顺序⑤大间隙对接焊缝、补焊等应规定最大、最小层间预热温度；③减少焊接变形、消除焊接应力的措施等。

C．绘制施工详图

按工艺程序要求，绘制零件图、单元（片体）构件图、节段构成图、试装图及工艺流程图，在下料排版、构件组装时应避免焊缝交叉及焊缝间距过小。

d．编制检查记录表

按有关规定要求，编制各种检查记录表作为控制制造精度、检查质量、工序交接、产品运输及验收的依据。

2．焊接控制

钢管拱肋是本桥的生命工程，由于采用了较厚板件、大量使用半自动焊和人工电弧焊，确保焊接结构具有足够的韧性和塑性以防裂防断为本桥钢结构设计的重要指导思想。

焊接接头抗断裂能力不仅与焊缝强度密切相关，还与焊缝韧性和塑性有关，所有焊接工艺评定满足设计要求后方能实施。

（1）焊缝强度的控制

要求对接焊缝屈服强度（σs）、极限强度（σb）不低于基材标准，并不超过基材120MPa，超过时用0℃韧强比φk=Akv／σs控制（φk≥15）。

焊接接头力学不均质性，对接头断裂性能有显著影响，焊缝与母材等强具有最佳抗脆断性能。

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四、拱肋安装的转体施工法

根据广州市建委和建设单位的要求，按两个施工方案（即转体施工法与三大段施工法）进行施工图设计和指导性施工组织设计，供施工单位选用。通过施工招标，推荐转体施工法的单位中标。

1．编制施工方案的原则

（1）由于xx大桥主桥为跨度大、精度要求高，如何确保拱肋的线形和制造质量非常关键，因此要尽量减少高空焊接的工作量；

（2）由于桥址处珠江航运繁忙，正常施工阶段不能长期占用航道，亦不宜封航；

（3）因xx大桥拱桥施工技术复杂、要求高，施工方案应尽量减少不确定因素，质量便于控制，造价尽量节省。

2.转体施工法指导思想

对桥址珠江水域的水文、气候、通航情况进行了详细调查，实地踏勘，利用主拱拱肋、拱座、边拱拱肋及扣索、塔柱撑脚组成竖转、平转的转动体系（图3），整个转动体系由承台上直径为33m的转体环道支撑，转体施工时不用封航，其施工步骤如下：

（l）安装承台上的转体环道、拱座及竖转铰，沿江岸搭设边拱劲性拱架、主拱拱肋卧拼用支架；

（2）安装转体塔架、边拱劲性骨架、主拱拱肋；

（3）安装边拱端部及其他设计规定部位压重钢筋混凝土；

（4）安装转体用扣索、千斤顶及施工监测设备；

（5）两岸主拱拱肋分别竖转；

（6）两岸转动体系分别平转到桥位。

3．转体施工控制计算

（1）转体施工的技术指标

a．转动体系

几何尺寸：长*宽*高为258.1m*39.4m*86.3m

结构总重：13600t

环道尺寸：直径33m，宽度1.lm

扣索①：每肋7组18*7φ5钢绞线束

扣索②：每肋3组18*7φ5钢绞线束

扣索③：每助2组18*7φ5钢绞线束

b．竖转技术指标

主拱拱助竖转结构总重：2050t

竖转设备：同济大学液压同步千斤顶

竖转角度：24．701°

竖转速度：角速度ω＝0．0025rad／min，主拱端部垂直线速度υ≤0．42m／min

c.平转技术指标

平转结构重心：位于轴线上偏向边拱侧距中心转轴0．03m，距下转盘高19．49m

平转设备：柳州建筑机械总厂ZTD-200型同步提升千斤顶

平转角度：9号拱座侧117．112°，10号拱座侧92.233°

平转速度：角速度ω≤0.0lrad／min，主拱端部水平线速度υ≤1.2m／min

（2）施工控制计算

xx大桥转体施工采用竖转与平转相结合的施工工艺，技术复杂，竖转施工是整个转体施工过程的关键。按竖转-0．701°（起始状态），3°，6°，9°，12°，15°，18°，21°，24°的9个阶段和平转阶段进行施工计算，保证转动体系各构件的应力、位移、整体稳定都能满足设计和施工的要求。转体施工时，最直观、最可靠、最及时的控制参数就是拱助的高程等指标，因此在转体施工过程中以高程为主、索力或应力为辅进行指挥、监控。根据计算结果，转体施工时保证转动体系结构安全的控制指标如下：

a．风速不大于10m／s，相当于6级风力；

b．边拱颈性骨架顶部高程差及两肋相对高差不大于50mm；

c．主拱拱肋顶部两助相对高差不大于200mm，轴线偏位不大于100mm；

d．塔顶水平偏位不大于50mm；

e．施工索力与设计索力（见表1）差不得大于10％。

（4）竖转工艺

扣索的张拉端布置在边拱拱助的端部，在竖转过程中，主拱拱肋的角度在不断改变，扣索的索力也相应地不断变化，竖转时，将随动测取的油压值、位移值送到计算机内，经过计算对泵站比例阀发出控制信号，通过调节流量达到每束钢绞线受力均匀、运动同步，采取以高程为主、索力为辅的原则进行施工控制，具体施工步骤如下：

a．扣索①、扣索②预紧至设计索力的50％，然后将平衡索③预紧至设计索力的50％；

b．分级张拉扣索①、扣索②直至主拱拱肋起动脱架，再将平衡索③张拉至设计索力，保持脱架状态12h进行结构观察；

c.正式开始竖转，竖转到位后测取边拱支架的内力，进行边拱称重，按从拱脚到拱顶的顺序解除边拱支架的约束，必要时，调整边拱端部的配重，使转动体系处于平衡状态。

d．在塔顶索鞍部位锁定扣索①、扣索②，并将主拱脚临时固结。

（5）平转工艺

a．上转盘

上转盘由拱座、撑脚、中心转轴等组成（见图4），转动体系的重量由撑脚传递给下转盘，中心转轴仅起定位的作用。

b．下转盘

下转盘由环道、牵引体系、中心转轴等组成（见图5），为保证环道的平整度、光洁度，施工时将预埋环道顶面钢板的颈性骨架，用螺栓连接钢板与颈性骨架，精确调平后再灌注钢板下混凝土。任意3m孤长环道的高差不大于1mm。

C．牵引体系

牵引体系主要包括牵引钢绞线、2组牵引千斤顶（每组4台）、多台辅助千斤顶组成，起动牵引力按静摩擦系数μs＝0．1、转动时牵引力按动摩擦系数μd＝0．05准备，实测起动牵引力约800t、静摩擦系数μs＝0.06，实测转动时牵引力约400t、动摩擦系数μd=0.03。

d．施工步骤

（a）调试牵引系统，清理、润滑环道，拆除有碍平转的障碍物。

（b）先让辅助千斤顶达到预定吨位，再启动牵引千斤顶使转动体系起动，然后由牵引千斤顶拉动牵引索平转。

（c）在平转就位处设置限位卡梁，阻止撑脚到位后继续往前走。

（d）平转基本到位后降低平转速度，采用点控牵引法对好主拱拱肋的中线。

（e）恢复边拱支架，焊接上、下转盘的钢骨架，绑扎钢筋，清除杂物后浇筑上、下转盘间的混凝土。

（6）合龙控制

平转施工完成后，对照表2加临时合龙时的温度修正值于半夜调整好主拱拱肋的标高，然后立即在主拱拱顶安装临时合龙构件，使之能承受两铰拱状态的温度力，保证合龙段在无应力状态下定位、焊接。

五、施工过程的稳定与拱轴线控制

1．钢管混凝土拱桥的非线性稳定分析

考虑大位移变形、拱轴线偏移、构件的极限承载力，进行拱桥的非线性稳定分析。采用基于U．L列式的非线性有限元，以增量求解方式计算施工全过程。

（l）加载路径（见图6）

工况0-