CN113250091A - 一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基础设施领域中拱桥钢管拱肋以折代曲施工方法，特别是大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法。本发明将钢管拱肋分解为较短直节段，根据放样出的线性将直节段焊接调整为曲线。采用“以折代曲”的制作工艺，其弦管轴线与设计轴线基本重合，既保证了钢管拱肋材料性能又简化了施工工序，有效缩短工期。钢管拱肋加工安装期间未发生任何安全、质量、环保事故，钢管拱肋线性较好，悬链线在允许误差范围内，施工进度满足计划要求。

Description

一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法

技术领域

本发明涉及基础设施领域中拱桥钢管拱肋以折代曲施工方法，特别是大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法。

背景技术

悬链线型的钢管拱肋弯管制作一般采用的是中频加热弯曲的办法，即加热煨弯法。

缺点：中频加热弯曲最佳加热厚度为15mm，而大跨径钢管混凝土拱桥或钢拱桥钢管拱肋一般设计厚度都在15mm以上。且钢管拱肋采用中频弯曲加热温度过高，通常情况下材料加热温度过高后均应进行正火处理以提高其力学性能，但对于钢管拱肋来说不便于进行正火处理。

大跨度钢管混凝土拱桥其拱轴线绝大部分采用了悬链线，施工过程中经常将拱肋分割为若干个节段，然后再将各个节段吊装、合龙；各个节段拱肋施工过程中涉及到拱肋线性的控制，拱肋的加工既要满足设计线性，又要满足施工质量。如何在保证不破坏钢管材料性能的前提下，使得拱肋的线性满足设计要求。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法。采用“以折代曲”的施工方法，将钢管拱肋分解为较短直节段，根据放样出的线性将直节段焊接调整为曲线，使拱肋的拼装线性满足设计线性要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法，包括如下步骤：

1.首先根据设计图纸提供的拱肋悬链线的方程和坐标，在CAD中绘制拱肋的上下玄杆及腹杆；以腹管与主弦管的交点为圆心，做半径R100的圆，得出交点后做主弦管垂线，此线为分段时所满足错缝要求的最小位置；

2.在主弦管中心线上作分段圆，满足分段圆与主弦管中心线的交点在可分段区域内，将相邻两点用直线连接起来，检查直线与主弦管中心线最大偏差位置δ是否超过8mm；若超出，则减小分段圆半径，再次检查，直至所有直线均满足δ≤8mm，管节长度在2500mm，均能满足该要求；所得折线为“以折代曲”后的中心线；按施工图尺寸和坐标对各管节钢板进行下料，采用滚圆机卷制钢管，两焊接边对位后将两边点焊固定，钢管焊接成型后应进行校圆；

3.按施工图坐标在基础稳固并抄平的拼装平台上放样，并沿定位线设置靠模；各管节依次定位安装，须利用胎模顶紧固定，将各管节点焊固定，焊接完成后对环缝进行无损检测并矫正弦管线型；

4.在拼装平台上，依次放置上下弦管，采取相应措施调整弦管线型，使弦管各控制点与地样吻合；然后通过靠模和点焊使之固定；合样放置腹管和平联钢管并矫正；相关尺寸检查符合要求后完成腹管和上下弦管的焊接；平联钢管和上下弦管先点焊固定；按同样工艺要求拼装内侧拱肋，各项点检验合格后，整体吊装至外侧拱肋上，矫正无误后完成平联钢管与拱肋之间的焊接；最后将横撑接头沿线放置，控制好横撑接头的垂直度后将横撑接头点焊固定。

与现有技术相比，发明的有益效果是：(1)以折代曲施工工艺加工的钢管拱弦管轴线与设计理论弦管轴线基本重合，能够保证拱肋的线性；

(2)以折代曲加工的钢管拱不需要对滚圆的钢管再进行加热煨弯塑形，节省了煨弯设备购置费(加热设备、保温设备、顶压设备、辅助工件等)、辅助设备(如千斤顶操作平台、加热箱吊运架等)的购置费以及人工费用的支出；

(3)通过绘图计算，按照达到线性要求的最小节段焊接直段钢管，再把各直节段在胎架上进行焊接，加工为较长节段的拱肋，在保证钢管拱轴的线性要求的同时，又优化了施工工艺，减少了施工任务的繁琐性；

(4)以折代曲施工工法适合大跨度、特大跨度的钢管拱肋的加工制作，在保证钢管拱肋受力和线性的提前下，可以优先选择此方法作为钢管拱肋的加工制作方法。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明中直腹管大样结构示意图。

图2是本发明中斜腹管大样结构示意图。

图3是本发明中主弦管垂线示意图。

图4是本发明中以折代曲后的中心线示意图。

图5是本发明中相贯线坡口切割示意图。

图6是本发明中钢管滚圆示意图一。

图7是本发明中钢管滚圆示意图二。

图8是本发明中以折代曲各节段焊接示意图。

图9是本发明中钢管拱肋拼装示意图。

图10是本发明中钢管拱肋吊装合龙示意图。

图11是本发明中以折代曲施工效果图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

526国道岱山段改建工程新江南大桥主桥为45.5+208+45.5m飞燕中承式钢管混凝土系杆拱桥。拱轴线采用悬链线，中跨拱桥计算跨径205m，矢高38.68m，矢跨比为1/5.3,拱轴系数为1.25。拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构。全桥由两榀桁架组成，两榀桁架中到中间距为28米，每片拱肋由4根直径1000mm钢管组成高3.7m，宽度2.8m的钢管桁架。主拱肋钢管采用直径1000*20mm钢管，拱脚处加厚至直径1000*25mm，主拱肋钢管内灌注混凝土，采用C50自密实微膨胀混凝土。水平向采用直径600*16mm(非吊杆处为直径400*12mm)钢管横向连接两根主钢管。直腹杆、斜腹杆均采用直径500*16mm钢管竖向连接。两道拱肋之间用5道横撑设置横向连接，一道钢桁架H形横撑，其余为钢桁架K撑。

新江南大桥拱肋共划分为13个节段，单个节段长度为16-18m。我单位结合现场实际情况研究了一种“以折代曲”的施工方法，将钢管拱肋分解为较短直节段，根据放样出的线性将直节段焊接调整为曲线。采用“以折代曲”的制作工艺，其弦管轴线与设计轴线基本重合，既保证了钢管拱肋材料性能又简化了施工工序，有效缩短工期。钢管拱肋加工安装期间未发生任何安全、质量、环保事故，钢管拱肋线性较好，悬链线在允许误差范围内，施工进度满足计划要求。

一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法，包括如下步骤：

1.首先根据设计图纸提供的拱肋悬链线的方程和坐标，在CAD中绘制拱肋的上下玄杆及腹杆；以腹管与主弦管的交点为圆心，做半径R100的圆，得出交点后做主弦管垂线，此线为分段时所满足错缝要求的最小位置；

2.在主弦管中心线上作分段圆，满足分段圆与主弦管中心线的交点在可分段区域内，将相邻两点用直线连接起来，检查直线与主弦管中心线最大偏差位置δ是否超过8mm；若超出，则减小分段圆半径，再次检查，直至所有直线均满足δ≤8mm，管节长度在2500mm左右，均能满足该要求；所得折线为“以折代曲”后的中心线；按施工图尺寸和坐标对各管节钢板进行下料，采用滚圆机卷制钢管，两焊接边对位后将两边点焊固定，钢管焊接成型后应进行校圆；

3.按施工图坐标在基础稳固并抄平的拼装平台上放样，并沿定位线设置靠模；各管节依次定位安装，须利用胎模顶紧固定，将各管节点焊固定，焊接完成后对环缝进行无损检测并矫正弦管线型；

4.在拼装平台上，依次放置上下弦管，采取相应措施调整弦管线型，使弦管各控制点与地样吻合；然后通过靠模和点焊使之固定；合样放置腹管和平联钢管并矫正；相关尺寸检查符合要求后完成腹管和上下弦管的焊接；平联钢管和上下弦管先点焊固定；按同样工艺要求拼装内侧拱肋，各项点检验合格后，整体吊装至外侧拱肋上，矫正无误后完成平联钢管与拱肋之间的焊接(必要时，可搭设临时支撑以确保拼装精度)；最后将横撑接头沿线放置，控制好横撑接头的垂直度后将横撑接头点焊固定。

其中(1)根据施工图纸提供的拱轴线方程及坐标，得到工厂内主拱制造坐标，在CAD中绘制主拱轴线，偏移后得出主拱上下弦杆轴线，绘出主拱大样。并绘制直腹管、斜腹管如图1、图2所示；

(2)在计算机上以腹管与主弦管的交点为圆心，做半径R100的圆，得出交点后做主弦管垂线，此线为分段时所满足错缝要求的最小位置，如图3所示；

(3)在主弦管中心线上作分段圆，满足分段圆与主弦管中心线的交点在可分段区域内，将相邻两点用直线连接起来，检查直线与主弦管中心线最大偏差位置δ是否超过8mm。若超出，则减小分段圆半径，再次检查，直至所有直线均满足δ≤8mm，管节长度在2500mm左右，均能满足该要求。所得折线为“以折代曲”后的中心线，如图4所示。得出的折线为中心线，偏移后所得出主弦管“以折代曲”大样，画出直腹管、斜腹管。

(4)按施工图尺寸和坐标对各管节钢板进行下料，采用相贯线切割机加工钢管相贯线坡口，如图5所示；采用滚圆机卷制钢管，两焊接边对位后将两边点焊固定，钢管焊接成型后应进行校圆，如图6所示；

(5)钢管节段单元加工

1)按施工图坐标在基础稳固并抄平的拼装平台上放样，并沿定位线设置靠模。

2)各管节依次定位安装，须利用胎模顶紧固定，将各管节点焊固定。

3)焊接完成后对环缝进行无损检测并矫正弦管线型。

(6)钢管节段单元拼装

1)在基础稳固且已抄平的专用拼装平台上，按施工图放出上下弦管主要控制点(节段端部控制点、吊杆中心控制线、平联钢管圆心控制点及腹管中心控制线)，检查合格后做好标识。

2)在拼装平台上，依次放置上下弦管，采取相应措施调整弦管线型，使弦管各控制点与地样吻合。然后通过靠模和点焊使之固定。

3)合样放置腹管和平联钢管并矫正。相关尺寸检查符合要求后完成腹管和上下弦管的焊接。平联钢管和上下弦管先点焊固定；

4)按同样工艺要求拼装内侧拱肋，各项点检验合格后，整体吊装至外侧拱肋上，矫正无误后完成平联钢管与拱肋之间的焊接(必要时，可搭设临时支撑以确保拼装精度)。最后将横撑接头沿线放置，控制好横撑接头的垂直度后将横撑接头点焊固定。

(7)节段现场拼装

大拼采用2+1节段进行预拼装，拼装合拢段时，需同时与两半拱肋相邻节段进行试拼，以保证合拢段能正确就位、合拢。场内钢管拱节段拼装如图9所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种大跨度钢管拱肋以折代曲施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.首先根据设计图纸提供的拱肋悬链线的方程和坐标，在CAD中绘制拱肋的上下玄杆及腹杆；以腹管与主弦管的交点为圆心，做半径R100的圆，得出交点后做主弦管垂线，此线为分段时所满足错缝要求的最小位置；

2.在主弦管中心线上作分段圆，满足分段圆与主弦管中心线的交点在可分段区域内，将相邻两点用直线连接起来，检查直线与主弦管中心线最大偏差位置δ是否超过8mm；若超出，则减小分段圆半径，再次检查，直至所有直线均满足δ≤8mm，管节长度在2500mm，均能满足该要求；所得折线为“以折代曲”后的中心线；按施工图尺寸和坐标对各管节钢板进行下料，采用滚圆机卷制钢管，两焊接边对位后将两边点焊固定，钢管焊接成型后应进行校圆；

3.按施工图坐标在基础稳固并抄平的拼装平台上放样，并沿定位线设置靠模；各管节依次定位安装，须利用胎模顶紧固定，将各管节点焊固定，焊接完成后对环缝进行无损检测并矫正弦管线型；

4.在拼装平台上，依次放置上下弦管，采取相应措施调整弦管线型，使弦管各控制点与地样吻合；然后通过靠模和点焊使之固定；合样放置腹管和平联钢管并矫正；相关尺寸检查符合要求后完成腹管和上下弦管的焊接；平联钢管和上下弦管先点焊固定；按同样工艺要求拼装内侧拱肋，各项点检验合格后，整体吊装至外侧拱肋上，矫正无误后完成平联钢管与拱肋之间的焊接；最后将横撑接头沿线放置，控制好横撑接头的垂直度后将横撑接头点焊固定。

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