钢结构桥梁钢箱拱施工工法.doc
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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
施工准备
钢箱拱节段工厂制作
现场临时支撑柱安装
施工安装准备
预拼装、焊锁件
钢箱拱节段端口托架安装
钢箱拱节段端口测量调整
拱脚座安装
钢箱拱节段节段安装
钢箱拱节段端口测量调整
临时支撑基础布置
钢箱拱节段运输
箱拱外涂装
焊缝探伤检验合格
焊缝探伤检验
合龙节段安装
焊缝探伤检验
整理资料竣工交验
合格
合格
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。
吊索锚箱
横隔板
修正值
图2：
中间钢箱拱节段制作要求示意图
钢拱顶板
安装
自
由
端
安装
焊接
端
钢拱底板
箱拱理论端口
箱拱制作端口
箱拱理论端口
吊索锚箱
横隔板
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100mm切割余量。
5、钢箱拱节段节段制作完成后，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、根据钢箱拱节段外形，在支撑柱上安装“托架”。
操作平台
钢箱拱节段节段安装的临时支撑架
“贝雷架”支撑柱
托架
牙板
图4：
钢箱拱节段安装临时支撑及操作平台
图3：
以“贝雷架”为主体的钢箱拱节段安装支撑柱
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
图5：
支撑柱用钢桁架连接
时支撑柱的稳定性。
（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。
用2台吊车抬吊钢箱拱节段节段
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
图7：
钢拱环缝焊接顺序图
（箭头表示焊接方向）
②
②
②
①
①
①
①
②
上角板
底板
下角板
下角板
上角板
腹板
顶板
腹板
吊装，吊装时采用2台吊车进
行抬吊。
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，下部吸热小，而引起温差变形。
所以，测量的时间必须放在日出前、日落后或在阴天进行。
（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，让其中的一条焊缝间隙满足焊接要求，另一边的焊缝间隙应尽量为零。
4、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。
节
段
已
装
图8：
钢箱合龙节段安装要求示意图
（1）
满足焊接要求
合龙节段
吊索锚箱
吊索锚箱
码板1
码板2
码板1
码板2
已
装
段
节
尽量为零
合龙节段
吊索锚箱
吊索锚箱
节
段
已
装
码板2
码板2
已
装
段
节
满足焊接要求
已焊接
好环缝
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
PDT201BL×20ｍ
2台
半自动切割机
CG1-30P
6台
埋弧自动焊机
MZ-1000
4台
二氧化碳焊机
NB-500
26台
角焊机
CS-5A
4台
直流焊机
ZXS-400
16台
气刨机
ZX5-630
4台
空压机
0.9ｍ3
2台
行车
10T～20T
6台
行车
50T
2台
大连叉车
5T
1台
激光经纬仪
J2-5DE
1台
测量工具
水准仪
DSZ2
1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
20台
手拉葫芦
2T～5T
8台
全站仪
无棱镜、1秒
2台
测量工具
水准仪
DSZ2
2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
2
1
3
2
工艺技术员
4
1
5
3
设备管理员
2
1
3
4
材料管理员
1
1
2
5
质量检验员
2
1
3
6
安全管理员
1
1
2
7
统计员
1
1
2
技术工人及其他人员（178人）
1
数控切割工
4
/
4
2
下料切割工
6
2
8
3
装配工
30
16
46
4
电焊工
36
20
56
5
打磨工
12
6
18
6
起重工
16
6
22
7
行车司机
8
/
8
8
维修工
2
1
3
9
库管
2
1
3
10
电工
3
1
4
11
脚手架工
/
6
6
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》GB50205-2000
2、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
3、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
4、《铁路钢桥制造规范》TB10212-98
5、《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
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