CN102091886B - 大型正交异性结合钢桁架桥整体焊接合龙方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型正交异性结合钢桁架桥整体焊接合龙方法，具体步骤是：首先根据合龙施工吊装时间拟定合龙温度，测量该温度下合龙间隙，并根据测量结果，对合龙段切割并做接口处理，用四台桥面吊机将合龙段吊装到位并调整就位，在达到合龙温度合龙段进档后，对合龙接口用临时锁定装置进行锁定，并解除主梁在主塔处的纵向锁定，进行焊接施工。本发明通过合理确定合龙时间和合龙温度，对合龙段长度进行精确测量，控制合龙缝间隙满足焊接要求；对拘束条件下焊接工艺进行评定，确定合理的焊接工艺及焊接顺序；设置合理的临时锁定装置，在合龙间隙达到要求后进行锁定，并实施焊接，最后实现大节段整体焊接合龙。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型桥梁的合龙段连接方法，尤其是一种钢结构桁架桥的合龙段连接方法。
背景技术
目前，在大型桥梁合龙段施工中，由于栓接施工工艺成熟，施工速度快，合龙段的连接通常采用栓接方式。但在大体量桁架桥合龙段的施工中，整体栓接以及主要杆件散件栓接都有其局限性。一方面，如果采用整体栓接的方式，由于结构尺寸较大，整体刚度较差，精确就位有一定的难度，同时嵌补部分的设置也对桥体的整体性有影响，高强螺栓的施工质量也难以保证。另一方面，假如采用主要杆件散件栓接，则合龙施工将对结构的整体性有较大的影响，同时增加了施工的时间，对工期有较大的影响。施工工序复杂，需考虑线型调整，不对称标高调整，考虑压重措施，吊机操作空间小。
发明内容
本发明是要解决大型桁架桥梁合龙段施工的技术问题，而提供一种大型正交异性结合钢桁架桥整体焊接合龙方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种大型正交异性桥面板结合钢桁架桥整体焊接合龙方法，具体步骤是：首先根据合龙施工吊装时间拟定合龙温度，测量该温度下合龙间隙，并根据测量结果，对合龙段切割并做接口处理，用四台桥面吊机将合龙段吊装到位并调整就位，在达到合 龙温度合龙段进档后，对合龙接口用临时锁定装置进行锁定，并解除主梁在主塔处的纵向锁定，进行焊接施工。
上述合龙段接口处理在预拼装之前完成：将相邻梁段上、下和边弦杆与合龙段相接的端头切成斜口，斜口按1∶10坡度设置，梁段上下桥面的纵梁腹也切成斜口，U肋设置嵌补。
上述用四台桥面吊机将合龙段吊装到位：白天将合龙段节段提升至离就位位置约1.3m时，停止提升，锁定桥面吊机；夜间气温接近预定合龙温度时，开始继续提升合龙段，在到达合龙温度后，合龙段节段就位。
上述对合龙接口用临时锁定装置进行锁定：将由挡块、牛腿、对拉螺杆及钢垫块组成的临时锁定装置安装在上、边弦杆顶板以及上、下、边弦杆的腹板位置，挡块及牛腿布置在合龙缝两边节段弦杆上，位置对齐，中间采用螺杆连接，挡块之间预留450mm距离，当吊装就位后用钢垫块及楔型块垫实，垫块设置过焊孔，待整个锁定装置连成整体后，由螺杆承受拉力，挡块承担压力，同时将钢垫块同节段焊接固定。
上述焊接施工首先完成上、下、边弦杆以及斜腹杆的焊接，再焊接纵梁、桥面及嵌补U肋，最终完成合龙施工。
本发明的有益成果是：本发明可以极大地提高合龙速度，同时确保结构的整体性；本发明首次在大型桁架桥合龙施工中采用全焊接连接方式，其成功经验可以指导类型工程施工。
附图说明
图1为本发明的外形结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐述本发明专利的实施方式。应理解，这些实例仅用于说明本发明专利而不用于限制本发明专利的范围。此外应理解，在阅读了本发明专利讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明针对焊接合龙方法的难点，措施是：
(1)根据合龙时间确定合龙温度，精确测量合龙间隙以及温度场对合龙间隙的变化影响关系，确定合龙段长度并切割。
(2)用提升系统，将节段吊装到位，并根据合龙间隙，调整合龙段位置，。将杆件的对接面设置成斜口，以一定程度上减低吊装的难度。
(3)设计合理的锁定装置，解决合龙焊接时的临时锁定问题。
(4)组织足够的施工人员，安排合理的施工顺序，加快施工速度，尽量在温度相对稳定的状况下进行施工，以减少温度变化对施工带来的影响。
(5)合龙焊接为有拘束条件的焊接，事先在加工厂做试件，模仿拘束条件，进行焊接工艺评定。经试验评定结果满足要求，为确保焊接质量，采取相应的预热措施。对关键焊缝进行全断面探伤，有缺陷的地方全部返修。本发明采用钢桁架大节段梁整体焊接合龙方法，根据合龙施工吊装时间拟定合龙温度，测量该温度下合龙间隙，根据测量结果，对合龙段切割并做接口处理，合龙段采用四台桥面吊机吊装就位，在达到合龙温度合龙段进档后，对合龙接口进行锁定，解除主梁在主塔处的纵向锁定，开始焊接施工。首先完成上、下、边弦杆以及斜腹杆的焊接，再焊接纵梁、桥面及嵌补U肋，最终完成合龙施工。
结合闵浦大桥中跨合龙段的施工，说明本发明的具体实施方法：
(1)确定合龙时间及合龙温度
在合龙段安装前进行钢梁的连日温度变形观测，分析该季节的气象资料，了解温度的变化情况，找出变化的规律，选择温差变化相对较小、恒温时间持续较长的温度作为合龙温度。由于受温度、风等环境因数影响，拉索、索塔及桥面都会发生位移变化，故在确定合龙长度前，必须进行48小时情况测量以求得温度、风等环境因素间距之间的变化关系。
根据节段现场安装进度初步确定合龙时间，调查合龙时间的常年温度，及气象部门预测的合龙段施工期间的温度趋势，确定合龙时间和初步合龙温度。
(2)确定合龙段长度
根据闵浦大桥中跨节段的安装顺序，合龙段测量从MB19段起开始(节段共有45个，包括浦东浦西各22个节段和1个合龙段)，主要以控制轴线和相对偏差为主。梁段控制除了保证轴线的偏差外，还需对节段桁架相对位置进行测量，以保证合龙段的安装精度。测量时，应考虑环境温度场对测量的影响。MB22安装完毕，根据联测结果最终确定合龙段长度。完成合龙段两端口的精确配割，以及端口的处理。
(3)合龙段端口处理
为了降低合龙段现场吊装的难度，同时为了合龙段与相邻梁段的接口匹配，保证后续梁段线型和焊接质量，将MB22和MB22‘梁段的上、下和边弦杆与合龙段相接的端头切成斜口，斜口按1∶10坡度设置，梁段上下桥面的纵梁腹也切成斜口，U肋设置嵌补。端口处理在预拼装之前完成。
(4)临时锁定装置
根据合龙的施工工况，所需要采用的临时锁定装置必须承受由于钢结构因 热胀冷缩所引起的应力，包括拉应力和压应力，同时锁定装置还必须作为横向及竖向限位装置，在焊接过程中固定节段。临时锁定装置安装在上、边弦杆顶板以及上、下、边弦杆的腹板位置，由挡块、牛腿、对拉螺杆及钢垫块组成。挡块及牛腿布置在合龙缝两边节段弦杆上，位置对齐，中间采用螺杆连接，挡块之间预留450mm距离，当吊装就位后用钢垫块及楔型块垫实，垫块设置过焊孔。待整个锁定装置连成整体后，由螺杆承受拉力，挡块承担压力，同时将钢垫块同节段焊接固定。
(5)节段吊装
合龙段节段重量约700t，采用四台桥面吊机同步提升，提升高度约40m，提升速度约18m/小时，持续约2.5小时。
由于合龙段提升在白天进行，温度相对较高，梁段较长，合龙间隙较小，而合龙时间为夜间，温度较低，因此节段无法一次就位。节段提升至离就位位置约1.3m时，停止提升，锁定桥面吊机。
现场时间接近合龙时间，气温接近日合龙气温时，开始提升节段，施工人员待命。在到达合龙温度后，节段就位，并采用临时锁定装置，将合龙段锁定。
(6)主塔处约束装置解除
合龙段临时锁定装置开始安装时，在主塔位置安排施工人员准备对主塔位置的约束装置进行割除。待合龙锁定装置完成安装后，也必须完成约束装置的割除。
(7)节段焊接
因本桥在工艺评定试验时对评审用焊接方法都进行了斜Y型抗裂试验，试验结果表明在工艺规定的条件下焊接均未出现裂纹，因此选择全焊接的合 龙方案是可行的。就合龙的接口焊接承受的拘束而言必远远小于抗裂性试验条件下的拘束程度，另外一方面焊缝的性能主要取决于焊接工艺，不会因为拘束增加而发生变化。为了更好的反应合龙接口处焊缝的性能，合龙焊接前增做六项焊接工艺评定(2项斜Y，4项约束状态下焊接)。
完成合龙段临时锁定后，首先焊接六大弦杆，每个弦杆保证有2人同时焊接，(必要时4人同时焊接)，紧接着焊接上下桥面的纵梁，形成桥梁纵向传受力的主要骨架，之后按照桥位焊接工艺规程对合龙段的其他部位依次进行焊接。
Claims (1)
1.一种大型正交异性桥面板结合钢桁架桥整体焊接合龙方法，具体步骤是：首先根据合龙施工吊装时间拟定合龙温度，测量该温度下合龙间隙，并根据测量结果，对合龙段切割并做接口处理，用四台桥面吊机将合龙段吊装到位并调整就位，在达到合龙温度合龙段进档后，对合龙接口用临时锁定装置进行锁定，并解除主梁在主塔处的纵向锁定，进行焊接施工；所述合龙段切割并做接口处理在预拼装之前完成，具体为：将相邻梁段上、下和边弦杆与合龙段相接的端头切成斜口，斜口按1∶10坡度设置，梁段上下桥面的纵梁腹也切成斜口，U肋设置嵌补；所述用四台桥面吊机将合龙段吊装到位的步骤为：白天将合龙段节段提升至离就位位置1.3m时，停止提升，锁定桥面吊机；夜间气温接近预定合龙温度时，开始继续提升合龙段，在到达合龙温度后，合龙段节段就位；其特征在于：所述对合龙接口用临时锁定装置进行锁定的步骤为：将由挡块、牛腿、对拉螺杆及钢垫块组成的临时锁定装置安装在上、边弦杆顶板以及上、下、边弦杆的腹板位置，挡块及牛腿布置在合龙缝两边节段弦杆上，位置对齐，中间采用对拉螺杆连接，挡块之间预留450mm距离，当吊装就位后用钢垫块及楔型块垫实，钢垫块设置过焊孔，待整个锁定装置连成整体后，由对拉螺杆承受拉力，挡块承担压力，同时将钢垫块同节段焊接固定。
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