钢管拱制造施工方案

钢管拱制造工艺施工工艺2011年元月1施工工艺1、工程概况主桥结构采用1-111.5m中承式钢管混凝土拱桥，全长134.4m。横梁采用钢结构，其中肋间横梁采用钢管桁架，立柱、吊杆横梁采用钢箱梁。主拱采用1-111.5m钢管混凝土拱结构，拱轴线为悬链线，矢跨比为1/3.063，拱轴系数m=1.347.主拱肋采用等截面哑铃型截面，拱肋高3.0m。上、下弦管直径为1200mm，壁厚18mm，腹板间距666mm，壁厚18mm。弦管内灌注C50微膨胀混凝土，腹腔内不灌注混凝土而采用I63工字钢加劲。每半幅桥拱肋横向联系在桥面系以上采用三道钢管桁架一字撑，桥面系以下采用两道X撑以保证桥梁的横向稳定。横撑上下弦管均采用直径720mm、壁厚16mm圆钢管，腹杆采用直径406.4mm、壁厚10mm圆钢管。横梁包括吊杆横梁、拱肋间横梁及立柱横梁，均采用钢结构。吊杆横梁全宽25.9m，吊点间距20.5m，高1.0～1.8m，宽1.0m，采用钢－砼叠合梁，工厂制作，吊装施工。拱肋间横梁采用钢管桁架结构。其上下弦管均采用直径720mm、壁厚16mm圆钢管，腹杆采用直径406.4mm、壁厚10mm圆钢管。立柱横梁全宽25.9m，支点间距20.5m，高1.0～1.8m，宽1.0m，设支座简支于拱上立柱。采用钢－砼叠合梁，工厂制作，吊装施工。为方便吊杆的更换和加强桥梁的安全性能，全桥采用双吊杆体2系，每根横梁4根吊杆，吊杆运营阶段安全系数3.0，全桥共112根。吊杆采用OVM.LZM7-55I型成套吊杆，破断索力3535KN，钢丝为Φ7镀锌钢丝，外包双层PE防护，其标准强度Ry=1670MPa，两端配置相应的冷铸锚，上端为张拉端锚于上弦钢管处，下端为固定段，锚于横梁内。锚头要防护严密，并可拆卸更换。吊杆下端在2.5m高度范围内用额外的钢管对其防护，外包不锈钢，以免认为因素破坏。为随时检测吊杆的健康状态，每分拱肋选择两根吊杆安装可长期检测拉索应变量变化的光纤光栅传感器。拱肋上立柱采用钢管混凝土结构，柱直径Φ0.8m。拱肋分成5段吊装，最大吊重约42t，各段拱肋桥头采用先栓后焊。所有在空中的主管接头焊缝均应补强，补强的具体做法是用两块半圆弧钢板对向合龙，通过2条纵向、2条横向焊缝将主拱钢管接头处焊牢。本工程用钢材应成批验收，每批应由同一牌号、同一炉号、同一规格、同一轧制制度及同一热处理制度的钢组成；每批重量不应大于60t。冲击试验结果不合格时，应按GB17505有关规定进行复验。再从另外2个产品上分别取样，按规定做同样的试验，其结果应完全符合国家相关规定的要求。钢材的其他检验项目的复验应符合GB247和GB2101的规定。2、执行标准本主桥施工工艺和质量检查标准，除设计有特殊要求外，必须按《公路桥涵施工技术规范》、《公路工程质量检验标准》和《铁路钢桥3制造规范》有关规定办理，并从严控制。执行标准及工艺编制依据：《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）《结构用无缝钢管》（GB/T8162-1999）《铁路钢桥制造规范》（TB10212-98）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）《桥梁用结构钢》（GB714-2000）《碳钢焊条》（GB5117-1995）《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB8110-1995）《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB12470-2003）《二氧化碳气体保护焊工艺规程》（JB9186-1999）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）3、主拱制造要求主桥钢材大部分为Q345C钢，其他还有Q235C钢。钢结构的焊缝应确保与母材等强度。主拱钢管的所有对接焊缝质量等级应达到I级，角焊缝质量等级为Ⅱ级。焊缝的质量检验：所有焊缝外观质量应满足《铁路钢桥制造规范》（TB10212-1998）的要求。对焊缝的内部质量检验应做到以下几点：对接接头焊缝应100%进行超声波探伤。并抽取占总量不小于10%的焊缝进行射线探伤；角焊缝应100%进行超声波探伤；超声波探伤的有关规定和质量评定，应符合《铁路制造规范》4（TB10212-1998）的规定，对接接头焊缝应达到Ⅰ级；角焊缝及T型接头焊缝应达到Ⅱ级。射线探伤的有关规定和质量评定，采用“金属融化焊接接头射线照相”（GT/T3323-2005）标准，对接接头焊缝应达到GT3323中的Ⅰ级标准，其余则应达到GT3323中的Ⅱ级标准。若经超声波探伤已认定焊缝存在危害性缺陷，则应判定焊缝质量不合格；若用超声波探伤不能确认缺陷严重程度的焊缝，应补充进行射线探伤，并以射线探伤的成果为准。但对对接焊缝而言，因本条原因需进行射线探伤的数量不能计入射线探伤抽检的10%焊缝长度内。钢结构的制作、加工：主拱肋钢管施工按照工厂加工制作，工地现场组装的原则考虑。钢管拱肋应由有资质的和制作过同类型桥梁的专业工厂制作、加工、焊接和检验。拱肋制作的几何精度要求较高，应在1：1的放样平台上放样，钢管制作可采用螺焊管煨弯工艺，热弯成和设计相符合的曲线，加热的温度不得损害钢材的质量。钢管之间的连接处必须采用相贯切割机进行切割。每条主肋分5段制作，每段长度约20～30m。为了确保吊装时能准确合拢，工厂应编制详细的操作工艺。钢管拱肋的制造工艺应严格符合《南宁市五象大道八尺江桥拱肋制造及验收技术规定》的要求。制作好的单个杆件在存放运输过程中要注意防锈和防止损坏变形。制作完成的拱肋在工厂内必须进行预拼，并对临时接头的螺栓孔5进行开孔。2)主拱拱肋制作工艺要求(1)钢管、钢板及型钢等材料必须经检验符合要求，才能下料，下料长度误差不大于2mm。(2)构架轴线、节点坐标放样误差不应大于2mm。(3)阶段预拼装应在钢板上进行，拼装误差不大于2mm。(4)钢管加工端面与设计值偏差不大于D/500，且不大于3mm。(5)用于制造弦管、腹管的钢管经矫正，纵向弯曲度不大于L/1000，钢管需对接管口椭圆度不大于3/1000。(6)所有钢构件必须在焊缝检查满足要求后方可进行防腐处理。节段储备及运输经预拼验收合格的节段，可移出预拼线，放置于专设的放置场，施工单位启运钢管拱肋前必须提供钢管节段装载、运输、起吊等全过程运输方案，该方案必须确保钢管拱肋不发生影响安装精度的变形和结构附加应力，且应报监理批准后方可实施。4）钢管拱肋的验收验收标准应以钢结构制造的工期短、造价省、符合有关强制性规范为原则，保证结构安全、便于施工及检查。（1）拱肋节段工厂组装后的尺寸允许偏差：钢管椭圆度：△/D≤±3/1000钢管端部不平度：△/D≤±1/1500且△≤±0.3mm桁架宽度误差：△≤±3mm腹杆组合误差：△/L≤±1/10006腹杆中心距误差：△≤±3mm杆件局部翘曲：△≤±3mm桁架高度偏差：-1mm≤△≤+3mm桁架节段断面扭曲偏差：△≤1mm/m节段最大不超过5mm桁架断面对角线差：△≤4mm桁架节段轴线竖向偏差：△≤±3mm桁架节段轴线横向偏差：△≤±3mm桁架节段轴线弧长偏差：△≤±10mm(2)在工地组拼半跨拱肋的允许偏差节段间接缝错边量：△≤3mm拱轴线横向偏差：△≤±12mm拱轴线竖向偏差：-6mm≤△≤+12mm(3)合拢状态精度控制目标两岸对称点高程差：偏差同号且△≤20mm拱肋扭转偏差：拱肋内外侧钢管顶高差△≤3mm5)主拱肋的焊接与质量要求(1)为了保证焊接质量，编制焊接工艺文件A、焊接工艺评定钢管拱肋是本桥的生命工程，必须确保焊接结构具有足够的韧性和塑性以防止脆断。为进一步保证焊接质量，进行焊接工艺评定。主桥钢材大部分为Q345C钢，其他还有Q235C钢。钢结构的焊缝应确保与母材等强度。主拱钢管的所有对接焊缝质量等级应达到I7级，角焊缝质量等级为Ⅱ级。焊缝的质量检验：所有焊缝外观质量应满足《铁路钢桥制造规范》（TB10212-1998）的要求。对焊缝的内部质量检验应做到以下几点：对接接头焊缝应100%进行超声波探伤。并抽取占总量不小于10%的焊缝进行射线探伤；角焊缝应100%进行超声波探伤；超声波探伤的有关规定和质量评定，应符合《铁路制造规范》（TB10212-1998）的规定，对接接头焊缝应达到Ⅰ级；角焊缝及T型接头焊缝应达到Ⅱ级。射线探伤的有关规定和质量评定，采用“金属融化焊接接头射线照相”（GT/T3323-2005）标准，对接接头焊缝应达到GT3323中的Ⅰ级标准，其余则应达到GT3323中的Ⅱ级标准。若经超声波探伤已认定焊缝存在危害性缺陷，则应判定焊缝质量不合格；若用超声波探伤不能确认缺陷严重程度的焊缝，应补充进行射线探伤，并以射线探伤的成果为准。但对对接焊缝而言，因本条原因需进行射线探伤的数量不能计入射线探伤抽检的10%焊缝长度内。试件的准备a试件选用本工程设计用料，材质标准如下表所示。试件下料前，根据材质标准对所用材料进行化学成分和机械性能复验。b试件坡口采用机械加工的方法制备，无加工条件下也可用半自动火焰切割的方法制备，组装前，焊接区母材表面作除锈、除污处理。8c试件组装，两端安装引/熄弧板,组装间隙允差0～2mm。单面焊对接试件组装预留1～1.5度的反变形量，坡口角度允差±5度。d手工焊焊条用E5015焊条，使用前应进行复验，质量应满足GB5117-95标准要求。焊条直径，坡口内根部焊道采用φ3.2mm，其它焊道采用φ4mm。焊接前，E5015焊条经300～350℃烘干2小时；烘干后保存于100～150℃的保温箱内，随用随取。从保温箱中取出后，放入保温筒中，不允许直接暴露于大气中，时间不超过4小时。CO2气体保护焊丝用ER50-6，焊丝直径φ1.2mm，焊丝化学成份应满足GB/T8110-95标准要求，CO2气体纯度应大于99.5%。埋弧自动焊焊丝用H10Mn2，φ4.0mm；焊丝化学成份应满足GB/T14957-94标准要求。焊剂采用SJ101，焊剂性能满足GB/T5293-1999标准要求。钢衬垫：Q235(焊材使用前均应按规范烘烤)。试件焊接,本工程焊接方法和焊接参数见下表。焊接方法焊材规格焊接位置焊接电流电弧电压焊道厚度（焊接速度）气体流量（l/min）CO2焊Φ1.2mmPA、PB260～280A34～36V/15～20手工焊Φ3.2mmPA、PF、PB80～100A/3～6mm/道/PC、PE90～110A/3～6mm/道/Φ4.0mmPA、PB、PE150～180A/3～6mm/道/PC、PF140～160/3～6mm/道/埋弧自动焊Φ4.0mmPA110～130A/3～6mm/道/PA、PB500～600A28～32V22m/h/试件焊缝检验所有试件焊接后均经焊缝外观检查、内部超声波探伤和X射线拍片检查均应合格。焊缝外观成型应良好，无气孔、夹碴、咬边、裂纹、尺寸不足等缺陷。焊缝质量检验级别按TB10212-98的有关规定办理。9焊接接头性能试验⑴接头试验项目试件型式试验项目试验数量试验方法对接接头试件接头拉伸（试板）试验1按《焊接接头机械性能试验方法》（GB2649～2654）的规定焊缝金属拉伸试验1接头侧弯试验①1低温冲击试验6②接头硬度试验1T型接头试件焊缝金属拉伸试验1接头硬度试验1注：①弯曲角α=180°；②缺口开在焊缝中心及不超过熔合线外0.5mm处各3个。⑵机械性能试验验收应符合下列规定：a当拉伸试验结果（屈服强度、抗拉强度及拉棒的延伸率）不低于母材标准值时，则判为合格；当试验结果低于母材标准值，则允许从同一试件上再取一个试样重新试验，若试验结果不低于母材标准值，则仍可判为合格，否则，判为不合格；b接头侧弯试验结束后，若试样受拉面上的裂纹总长不大于试样宽度的15%，且单个裂纹长度不大于3mm，则判为合格；当试验结果未满足上述要求，则允许从同一试件上再取一个试样重新试验，若试验结果满足上述要求，则仍判为合格，否则，判为不合格；c16Mnq钢-40℃Aku及其他材料-20℃Akv的规定值为27J。若冲击试验的每一组（3个）试样试验结果的平均值不低于规定值，且任一试验结果不低于0.7倍的规定值，则判为合格；当试验结果未满足上述要求，允许从同一试件上再取一组