CN112942058A - 大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，包括以下步骤：步骤S1：通过理论计算确定钢箱梁在吊装过程中开始两两焊接的合理时机点；步骤S2：确定好两两刚接的时机点后，即开始进行钢箱梁节段间施工；步骤S3：钢箱梁节段上增加两个环焊缝临时施工桁架平台；步骤S4：在主桥钢箱梁未贯通前，桥位主焊缝施工安排两个作业面，同时从跨中钢箱梁节段向两侧主塔方向进行施工；步骤S5：钢箱梁吊装至前述时机点后，现场施工人员进入现场施工，钢箱梁吊装后采用两两节段间先焊接，再将钢箱梁节段全部连接成整体；本发明采用这一施工方法，即“钢箱梁在吊装过程中选择合适的时机点开始两两刚接、焊架同步”的多作业面施工，以缩短加劲梁架设工期。

Description

大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法

技术领域

本发明涉及悬索桥，特别是涉及大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法。

技术背景

悬索桥是一种柔性结构，悬索桥的加劲梁在吊装施工过程中，其几何形状随着梁段的逐渐增加而不断发生改变。在梁段吊装前期，相邻梁段间的上弦或顶板相互挤压，而梁段的下弦或底板互相分离而出现“开口”。为了使已吊装梁段的线形能够满足主缆线形的变化，传统的做法是：安装好的加劲梁节段不会立即进行固结，而是让相邻梁段间的顶板作铰接连接，底板呈自然接触状态，等到全部梁段完成吊装，其相邻梁段间底板紧挨后，再进行梁段之间的焊接，即实现全部梁段的刚接。

目前对悬索桥加劲梁吊装方案研究的文献较多，主要体现在吊装方案优劣性的比较、加劲梁梁段起吊与安装方法、无吊索区梁段及合龙段架设方法以及钢桁梁节段间不同连接方式的比较等方面。张其毅从全焊加劲钢箱梁的结构、加工制造、工地焊接以及梁段的运输、吊装等方面对虎门大桥进行了分析说明，介绍了该桥加劲梁的节段拼装工艺、架设方法以及工地合拢焊接方法。孙胜江在对湖北宜昌长江公路大桥进行分析研究时，对该桥在加劲梁吊装过程中相邻梁段间截面下缘开口角的变化规律以及临时连接各杆件的安装时机做了较为详细的介绍。陈彩霞在西堠门大桥加劲梁的吊装过程分析中，提出了一种模拟临时连接的方法，然后针对加劲梁吊装采用的两种不同架设顺序，分析了在加劲梁吊装过程中，梁段下缘的开口距离、临时连接内力、吊索力等参数的变化规律。刘吉晗[]在对公铁两用悬索桥加劲梁的吊装过程分析中，探讨了大跨度悬索桥的不同连接方式、不同加劲梁架设顺序、不同加劲梁吊装方式等分别对施工过程的影响，确定了加劲梁的合理施工方法。闫勇针对钢桁梁悬索桥提出了采用窗口铰接法进行钢桁梁架设，即在钢桁加劲梁架设阶段根据施工条件及加劲梁受力要求将部分加劲梁段间采用临时铰接，利用加劲梁架设阶段或桥面板安装阶段的加劲梁线形变化，实现临时铰接口逐步无应力固接，在加劲梁架设阶段或桥面板安装阶段完成全部临时铰向固接的转换，该方法在宜都长江公路大桥上得到了应用，提高了加劲梁的施工效率。姚增峰以龙江桥以依托，分析了钢箱梁加劲梁边吊装边焊接时线形变化及相邻梁段间开口宽度变化情况，提出在全部梁段包括合龙段均吊装完成后再进行钢箱梁的焊接，对加劲梁间的截面应力分布更为有利，这一结论与钢箱梁悬索桥传统的做法是一致的。

但从提高钢箱梁安装效率的角度出发，若先将已吊装完成的钢箱梁节段两两焊接，等到钢箱梁架设若干节段后再逐次将其刚接应是可行的，该方法需要进行大量有限元计算分析，确定合理的焊接时机及焊接顺序，以使加劲梁次应力小、施工操作方便。本新技术采用这一施工方法，即“钢箱梁在吊装过程中选择合适的时机点开始两两刚接、焊架同步”的多作业面施工，以缩短加劲梁架设工期。

发明内容

本发明采用这一施工方法，即“钢箱梁在吊装过程中选择合适的时机点开始两两刚接、焊架同步”的多作业面施工，以缩短加劲梁架设工期。

本发明提供了一种技术方案，大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过理论计算确定钢箱梁在吊装过程中开始两两焊接的合理时机点；

步骤S2：确定好两两刚接的时机点后，即开始进行钢箱梁节段间施工；

步骤S3：钢箱梁节段上增加两个环焊缝临时施工桁架平台；

步骤S4：在主桥钢箱梁未贯通前，桥位主焊缝施工安排两个作业面，同时从跨中钢箱梁节段向两侧主塔方向进行施工；

步骤S5：钢箱梁吊装至前诉时机点后，现场施工人员进入现场施工，钢箱梁吊装后采用两两节段间先焊接，再将钢箱梁节段全部连接成整体。

优选地，步骤S1具体为：由于钢梁吊装的初期，主缆线形变化巨大，同时梁端下开口明显，不利于焊接施工，计算的目的是寻找主缆线形变化趋势较缓，跨中附近主梁下端开口收拢到2cm以内时，即可确定为钢箱梁开始两两刚接的时机点。

优选地，步骤S2钢箱梁节段间施工包括顶底板横向对接，底板U肋及顶板排水槽嵌补段的安装，板肋嵌补段的安装。

优选地，步骤S3包括以下子步骤：

步骤S31：贴底板对接缝的陶瓷衬垫，安装底板下面节段间的检修车轨道；

步骤S32：再焊接钢箱梁的环焊缝。

优选地，步骤S4包括以下子步骤：

步骤S41：每个作业面安排一个顶板焊接小组、底板焊接小组、打磨及辅助小组、嵌补段安装小组及探伤小组；

步骤S42:顶板焊接小组和底板焊接小组实行两班倒，优先保证顶板焊缝首先完成，方便桥面附属结构进行施工，待全桥钢箱梁贯通后再增加至四个工作面进行施工。

优选地，步骤S5包括以下子步骤：

每片钢箱梁整节段吊装到位，进行尺寸复测，精确定位吊杆锚杆后，连接匹配件，全桥节段施焊顺序从中间往两边施焊。

优选地，步骤S5施焊中焊缝的焊接包括以下步骤：

步骤S51：腹板连接定位冲钉；

步骤S52：腹板/U肋/板肋高栓初拧、终拧至顶底板对接；

步骤S53：U肋、板肋嵌补段焊接；

步骤S54:排水槽嵌补段焊接。

有益效果

1.本发明的方法提高钢箱梁悬索桥梁段吊装-焊接施工进度。

2.本发明的方法提高钢箱梁在吊装过程中，全桥焊接完成前，整体稳定性，增强抗风稳定性，钢箱梁在吊装过程中先两两刚接成整体形成大节段，相较于传统方案拥有更强的抗风性能。

附图说明

图1为本发明吊装过程中跨中附近主缆线形变化趋势图。

图2为本发明吊装过程中跨中梁段下开口变化趋势图。

图3为本发明桥位主焊缝施工示意图。

图4为本发明腹板高栓终拧图。

图5为本发明顶板U肋/板肋高栓终拧图。

图6为本发明底板对接图。

图7为本发明斜底板对接图。

图8为本发明顶板对接图。

图9为本发明风嘴顶板对接图。

图10为本发明嵌补段对接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行解释。

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，首先通过理论计算确定钢箱梁在吊装过程中开始两两焊接的合理时机点，由于钢梁吊装的初期，主缆线形变化巨大，同时梁端下开口明显，不利于焊接施工，计算的目的是寻找主缆线形变化趋势较缓，跨中附近主梁下端开口收拢到2cm以内时，即可确定为钢箱梁开始两两刚接的时机点。

确定好两两刚接的时机点后，即开始进行“边吊边焊施工”。

钢箱梁节段间施工包括顶、底板横向对接，底板U肋及顶板排水槽嵌补段的安装，板肋嵌补段的安装。

钢箱梁上增加两个环焊缝临时施工桁架平台，首先，贴底板对接缝的陶瓷衬垫，安装底板下面节段间的检修车轨道，再焊接钢箱梁的环焊缝。

在主桥钢箱梁未贯通前，桥位主焊缝施工安排两个作业面，同时从跨中钢箱梁节段向两侧主塔方向进行施工，如下图3所示，每个作业面安排一个顶板焊接小组、底板焊接小组、打磨及辅助小组、嵌补段安装小组及探伤小组，顶板焊接小组和底板焊接小组实行两班倒，优先保证顶板焊缝首先完成，方便桥面附属结构进行施工，待全桥钢箱梁贯通后再增加至四个工作面进行施工。

钢箱梁吊装至前诉时机点后，现场施工人员进入现场施工，钢箱梁吊装后采用两两节段间先焊接，再将钢箱梁节段全部连接成整体。

每片钢箱梁整节段吊装到位，进行尺寸复测，精确定位吊杆锚杆后，连接匹配件，全桥节段施焊顺序从中间往两边施焊，

每条焊缝按以下顺序进行施工：

腹板连接定位冲钉→腹板/U肋/板肋高栓初拧、终拧→顶底板对接→U肋、板肋嵌补段焊接→排水槽嵌补段焊接。

注：为减少顶板U肋拼接板对顶板横缝底面陶瓷衬垫的干涉，箱口尺寸定位并安装匹配件后，间隔选取若干U肋拼接板优先安装定位，剩余U肋拼接板在贴好顶板对接焊缝陶瓷衬垫后进行安装。

腹板连接定位冲钉

根据架设顺序，依次吊装定位，尺寸复测合格后，连接腹板间匹配件，箱口匹配安装腹板拼接板，并打冲钉连接定位。

如图4所示，腹板/U肋/板肋高栓终拧

钢箱梁腹板打冲钉连接定位后，进行腹板高栓初拧、终拧。(注：高强度螺栓在终拧完成后不得再松开，否则必须更换新的螺栓)

如图5所示，腹板拼接板高栓初拧、终拧完成后，如图所示从中间往两边依次进行顶板U肋/板肋高栓终拧。(注：高强度螺栓在终拧完成后不得再松开，否则必须更换新的螺栓)

如图6所示，底板对接

高栓终拧完成后，复测整体箱口定位尺寸，合格后进行底板横缝对接。底板对接箱外贴陶质衬垫(陶质衬垫型号TG2.0Z)，箱内单面焊双面成型，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用ER50-6(φ1.2)。底板对接选择一个方向分段退焊(起熄弧应避开十字接头位置)，底板两端需设置引熄弧板，中间起熄弧位置应气刨出不小于1：5的斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨匀顺。

焊缝验收：(1)焊缝外观检查：焊接完毕且待焊缝冷却至室温后，对所有焊缝进行外观检查，焊缝不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊漏等缺陷，并应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)表19.6.1的规定；

(2)焊接完成24h后进行焊缝无损检验：对所有焊缝进行超声波无损检测，检验等级为B级、质量等级为Ⅰ级，探伤范围为焊缝全长；并抽取十字焊缝的30％进行X射线探伤，射线透照技术等级为B级、质量等级为Ⅱ级，探伤范围为十字接头纵、横向各250-300mm。

注：1.为保证十字接头焊缝的质量，纵缝焊接完成后端部需打磨匀顺，确保无缺陷后焊接横缝；2.十字接头部位反面余高尽量磨平，陶质衬垫贴密实，以保证焊缝反面成型质量；3.横缝焊接完成后对十字接头位置先进行超声波无损检测，若十字接头位置存在焊缝缺陷，应对纵缝沿接头中心两端各延长150mm进行返修，两端端头应气刨出不小于1：5的斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨匀顺。

如图7所示，斜底板对接

鞋底板对接与底板对接同步进行。斜底板对接斜向上施焊，箱外贴陶质衬垫(陶质衬垫型号TG2.0Z)，箱内单面焊双面成型，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用ER50-6(φ1.2)。

注：1.为保证十字接头焊缝的质量，纵缝焊接完成后端部需打磨匀顺，确保无缺陷后焊接横缝；2.十字接头部位反面余高尽量磨平，陶质衬垫贴密实，以保证焊缝反面成型质量；3.横缝焊接完成后对十字接头位置先进行超声波无损检测，若十字接头位置存在焊缝缺陷，应对纵缝沿接头中心两端各延长150mm进行返修，两端端头应气刨出不小于1：5的斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨匀顺。

如图8所示，顶板对接

顶板对接与底板对接同步进行。顶板对接箱内贴陶质衬垫(陶质衬垫型号TG2.0Z)，箱外单面焊双面成型。顶板对接采用CO₂气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面，CO₂气体保护焊丝选用ER50-6(φ1.2)，埋弧焊丝选用H10Mn2(φ5.0)。CO₂气体保护焊打底时选择一个方向分段退焊(起熄弧应避开十字接头位置)，顶板两端需设置引熄弧板，中间起弧位置应气刨出不小于1：5的斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨匀顺。埋弧自动焊填充盖面可根据现场情况，选择一个方向连续施焊，两端应设置引熄弧板。

注：1.为保证十字接头焊缝的质量，纵缝焊接完成后端部需打磨匀顺，确保无缺陷后焊接横缝；2.十字接头部位反面余高尽量磨平，陶质衬垫贴密实，以保证焊缝反面成型质量；3.横缝焊接完成后对十字接头位置先进行超声波无损检测，若十字接头位置存在焊缝缺陷，应对纵缝沿接头中心两端各延长150mm进行返修，两端端头应气刨出不小于1：5的斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处应修磨匀顺。

如图9所示，风嘴顶板对接

风嘴顶板对接与顶、底板对接同步进行。风嘴顶板对接斜向上施焊，两端需设置引熄弧板，箱外贴陶质衬垫(陶质衬垫型号TG2.0Z)，箱内单面焊双面成型，采U肋/板肋/排水槽嵌补段对接

如图10所示，U肋/板肋/排水槽嵌补段对接

箱口横缝对接完成后，进行U肋/板肋/排水槽嵌补段对接。

(1)底板U肋嵌补段对接：先焊接U肋嵌补段对接焊缝，后焊接U肋与底板间坡口角焊缝。U肋嵌补段对接内侧预制钢衬垫，外侧单面焊双面成型，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。U肋嵌补段对接完成后焊接U肋与底板间坡口角焊缝，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。

(2)底板/风嘴板肋嵌补段对接：先焊接板肋嵌补段对接焊缝，后焊接板肋与底板/风嘴间角焊缝。板肋嵌补段对接反面贴陶质衬垫(陶质衬垫型号TG2.0Z)，单面焊双面成型，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。板肋嵌补段对接完成后焊接板肋与底板/风嘴间角焊缝，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。

(3)排水槽嵌补段对接：先焊接排水槽嵌补段对接焊缝，后焊接排水槽与顶板间角焊缝。排水槽嵌补段对接内侧预制钢衬垫，外侧单面焊双面成型，采用CO₂气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。排水槽嵌补段对接完成后焊接排水槽与顶板间角焊缝，采用CO2气体保护焊，焊丝选用E501T-1(φ1.2)。

用CO₂气体保护焊，焊丝选用ER50-6(φ1.2)。

Claims (7)

1.大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过理论计算确定钢箱梁在吊装过程中开始两两焊接的合理时机点；

步骤S2：确定好两两刚接的时机点后，即开始进行钢箱梁节段间施工；

步骤S3：钢箱梁节段上增加两个环焊缝临时施工桁架平台；

步骤S4：在主桥钢箱梁未贯通前，桥位主焊缝施工安排两个作业面，同时从跨中钢箱梁节段向两侧主塔方向进行施工；

步骤S5：钢箱梁吊装至前诉时机点后，现场施工人员进入现场施工，钢箱梁吊装后采用两两节段间先焊接，再将钢箱梁节段全部连接成整体。

2.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：由于钢梁吊装的初期，主缆线形变化巨大，同时梁端下开口明显，不利于焊接施工，计算的目的是寻找主缆线形变化趋势较缓，跨中附近主梁下端开口收拢到2cm以内时，即可确定为钢箱梁开始两两刚接的时机点。

3.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S2钢箱梁节段间施工包括顶底板横向对接，底板U肋及顶板排水槽嵌补段的安装，板肋嵌补段的安装。

4.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

步骤S31：贴底板对接缝的陶瓷衬垫，安装底板下面节段间的检修车轨道；

步骤S32：再焊接钢箱梁的环焊缝。

5.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：

步骤S41：每个作业面安排一个顶板焊接小组、底板焊接小组、打磨及辅助小组、嵌补段安装小组及探伤小组；

步骤S42:顶板焊接小组和底板焊接小组实行两班倒，优先保证顶板焊缝首先完成，方便桥面附属结构进行施工，待全桥钢箱梁贯通后再增加至四个工作面进行施工。

6.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下子步骤：

每片钢箱梁整节段吊装到位，进行尺寸复测，精确定位吊杆锚杆后，连接匹配件，全桥节段施焊顺序从中间往两边施焊。

7.根据权利要求1所述的大跨径悬索桥钢箱梁焊架同步施工方法，其特征在于，所述步骤S5施焊中焊缝的焊接包括以下步骤：

步骤S51：腹板连接定位冲钉；

步骤S52：腹板/U肋/板肋高栓初拧、终拧至顶底板对接；

步骤S53：U肋、板肋嵌补段焊接；

步骤S54:排水槽嵌补段焊接。

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