1、1隆务河大桥装饰拱制作安装技术与质量控制【摘要】拱肋的施工精度直接贯穿于系杆拱桥施工的全过程，分析其施工的整个过程，拱肋线形主要受加工精度、安装方法、温度、风荷载等因素的影响，因此，拱肋的施工控制过程是一个复杂的过程，也是系杆拱桥施工的重点和难点。本文通过隆务河系杆拱桥装饰拱的制作安装与质量控制的施工实践，就解决拱肋的加工精度、安装方法和确保施工质量等进行了详细论述，对类似工程有良好的借鉴意义。 【关键词】大桥装饰拱制作安装 中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概述 隆务河大桥位于青海省黄南州境内，连接隆务镇主要大街（中山路）与隆务河东岸新建阿赛公路，是黄南州府及同仁
2、县府所在地隆务镇规划建设的一座重要桥梁。该桥梁全长 420.8m，宽 22m，共 12 跨，设计上部采用 3（435）m 共三联预应力混凝土装配式连续箱梁，并在第 2联（第四跨至第八跨之间）外侧设置（35 +70 +35）m 三孔连续的装饰拱；下部结构桥墩采用整体三柱式墩（柱径 1.6 m、1.8 m） 、钻孔灌注桩基础（柱径 1.8 m、2.0 m） ；桥台采用桩柱式（柱径 1.5 m）接路基挡土墙。桥面采用双向四车道设计，铺装采用 9 cm 厚的沥青混凝土，断面桥宽 22m。 2 装饰拱构造 2隆务河大桥装饰拱分为上游段和下游段两部分，沿桥梁两侧对称平行布置，并采用直撑和 K 型斜撑固定。
3、装饰拱边拱和中拱每段由拱脚、拱肋、高强度吊杆及横撑组成。装饰拱拱轴线形式为二次抛物线Y=4f(L-x)/L2，矢跨比为 1/3，边拱跨度为 35m，矢高为 11.667m；中拱跨度 70m，矢高为 23.33m；拱断面为 800mm 的圆形钢管，钢管采用Q345C 厚 16mm 的钢板一次卷制而成。 3 装饰拱制作 3.1 工艺流程 钢管拱肋先在工厂分段制作，运至施工现场后在拼接，焊接、安装各吊装段接头及相应部件，其制作工艺流程见图 1 所示。 图 1 钢管装饰拱制作工艺流程 3.2 管节卷制 （一）卷管工序：号料切割边缘加工卷管焊接（超声、检测）矫圆拼接（接长，焊接对接环缝）超声检测及 X
4、射线拍片组装试拼（各吊装段间试拼接，含横撑）涂装（含弦管、缀板及封端）起吊。 （二）卷管原则上按照 2m 卷制成一段，卷管方向与钢板压延方向一致，并尽可能增长单管长度，减少对接焊缝。矫圆后的短段，在拼接时宜将纵向焊缝错开 50cm 左右，并尽可能使纵焊缝处于缀板有效范围内，3缀板的横焊缝与弦管的环缝不要处于同一截面，宜错开 100cm 以上。 3.3 拱段制作 （一）用 Q345C 厚 20mm 的钢板一次卷制成直径 =800mm 的钢管，按长度 2m 为一段焊接，同时在操作平台上将拱脚、边拱、中拱的大样放好，根据轴线位置确定好水泥砂浆基座范围和标高控制点。 （二）沿已放好的轴线两侧各 0.7
5、5m 宽度，以 M20 号砂浆铺底，以水准仪抄平，保证砂浆基座顶面平整，确保顶面钢板水平符合设计要求。（三）在砂浆基座顶面铺设钢板，用水准仪逐块抄平，保证拱节拼装轴线在同一水平线上。 （四）在铺设好的钢板面上进行第二次拱轴线放样，放出拱节接口位置，在接口位置两侧各 10cm 位置用小板条垫至同一标高，小板条的高度要严格抄平，夹角为 60，夹角处焊接侧板四块，定位筋板五块，并用六块三角筋板固定。 （五）管节对接依据安装方案，先进行小管节对接成大管节，以便于现场进行二次对接。管节对接时采取内加 8mmx80mm 衬套，分别与两管节分段焊接，然后在外部进行打底焊接，再进行覆盖。每一步都要严格处理，严
6、禁出现气孔，夹渣等弊病。 （六）管节焊接环缝采用全熔透自动焊、缀板对接横缝为全熔透焊、横撑与弦管均采取全熔透的对接和角接组合焊缝。所有焊缝进行超声检测，对 T 型焊缝及超声认为有疑问之处，以 X 射线拍片检测，拍片数量控制在 20%左右。 43.4 质量检测 钢管拱制作完成后，需按照表 1 规定的项目，检测其规格尺寸及焊缝质量。 钢管拱制作检测项目 表 1 备注：标注“”符号的项目为必检和重点检测项目。 4 装饰拱安装 4.1 现场安装 （一）拱脚安装：首先根据桥梁中心线放出拱轴线，并在盖梁上的水平投影用经纬仪穿中，以保证拱脚中心线与所有吊杆中心均在同一直线上；其次在安放拱脚时，提前画出拱脚轴
7、线和管节轴线并与于盖梁上的轴线投影重合，以保证拱座安装符合设计要求，尺寸在规定误差范围之内；最后在定点位置搭设支撑架，支撑架采用贝雷梁的形式。拱脚安装形式见图 2（a） 、 （b）所示。 （a）边拱拱脚 （b）中拱拱脚 图 2 拱脚安装形式 （二）中拱安装：中拱分为三节吊装，先安装底脚部分并与拱脚对接施焊，另一端与支撑架连接，拉好风缆，进行轴线定位，水平定位后5安装拱顶合拢部分并检测合格后焊接，拉好风缆。 （三）边拱拱肋安装：边拱拱肋采用整体吊装方式。吊点位置根据弯矩分配法如图 3 所示设置。根据 Mmax=ql/8q=0.5G/lG 为拱肋自重，l 为拱肋弦长，计算边拱拱肋安装内力为 Mma
8、x=202977N。 图 3 边拱拱肋安装吊点位置图图 4（a）中拱拱肋边段尺寸规格图 （四）中拱拱肋安装：中拱拱肋分三段安装。结构尺寸规格见图4（a）所示，安装内力计算见图 4（b）所示，截面内力计算见图 4（c）所示，悬臂端产生内力计算见图 4（d）所示。中拱拱肋吊点位置设置见图 4（e）所示。 中拱拱肋边段自重内力 T1=bG/h=27581N，H1=T1cos=27409 N，V1=G- T1sin=32529N。 截面内力 Mi=V1Xi-H1yi-Gia1=-120271Nm，Ni= Visini+ Hicosi=42231N。 T2=Rl1/h=62882 NR中段合拢对边段悬臂
9、端部的作用力，计为0.25Q，Q 为中段拱肋自重；H2= T2cos=62490N，V2=R- T2sin=35337N； 截面内力 Mi=V2Xi-H2yi=-209799 Nm，Ni= V2sini+ H2cosi=69802 N， 边段安装总内力：弯距 Mi= Mi +Mi=-330070 Nm，轴力 Ni= Ni +Ni=112033 N 6中拱中段安装内力：Mmax=ql2/8 q=0.5Q/l2，Q中段拱肋自重，Mmax=522250N。 图 4（b）中拱拱肋边段安装内力计算图 4（c）中拱拱肋边段截面内力计算图 图 4（d）中拱拱肋中段悬臂端内力计算图 4（e）中拱拱肋吊点位置置
10、图 （五）拱肋吊装吊索受力计算及选取 根据各段拱肋的重量及长度，选取中拱拱肋段进行索力验算。本段拱肋重量为 17284kg，考虑在吊装过程中可能出现对吊索的冲击作用，故计算重量 G=1.217284=20740.8 kg，l1=9784 mm，l2=6500 mm，=66=54 由公式 P=G2(sin+sin)得： 吊索内力 P=20740.82(sin66+sin54)=60.188 KN 吊索选取 637，钢丝绳破断拉力换算系数 a=0.82，安全系数 K=6则：钢丝绳的钢丝破断垃圾总和为：P 总=660.1880.82=440 KN 根据钢丝绳规格及荷重性能表：637 型号中选用抗拉强
11、度为 1700 N/mm，36.5 mm 的钢丝绳，Pg=0.536.5=666 KN,可以满7足吊装要求。短吊索拉力为长吊索的两倍，故选用 637 型号中选用抗拉强度为 1700 N/mm，36.5 mm 的两股钢丝绳Pg=0.536.52=1332 KN(2440)。 （六）臂挑梁受力验算 悬臂挑梁采用 5 片单层贝雷桁架拼装而成，200600 cm，其受力验算采用结构分析进行计算。悬臂梁所承受的荷载（拱肋、支架重量）P=21484Kg P=MG=214849.8=210.5432KN， RB=P（1+a/L）=210.5(1+1.2/3.19)=289.68KN 支点 B 处的弯矩 Mb
12、=289.681.2=347.6KN.M 外侧剪力 QB=210.51.2=252.6KN，外侧反力RB=289.681.2=347.6KN 精扎螺纹钢拉力 F=3671.2=440.4KN，悬臂外侧 A 点挠度, EI=1991.846（经验值） f=Pa2L/3EI（1+a/L）=210.51.223.19（1+1.23.19）/31991.846 =0.223mm 考虑悬臂挑梁 5 片贝雷桁架不均匀受力等因素，故在原计算数据乘 1.2的安全系数。实际荷载作用 B 点外侧的剪应力为：19.8MPA208MPA（单层片贝雷架的允许剪应力）故满足要求。单根精扎螺纹钢实际承受的拉力 F=440.
13、4/3=146.8KN43412KN（标准抗拉力） 。故满足要求。注：悬臂梁按 5 片贝雷架组成，考虑支架稳定的需要。 8（七）完成以上工作后进行横撑连接，横撑先在地面焊接成整体后用吊车吊至安装位置，先用外部法兰进行栓接，然后进行焊接，焊接完毕后拆除临时法兰，进行最终防腐处理。 4.2 质量控制 （一）依据技术要求将安装的装饰拱拱段进行打砂，喷锌等防腐处理，安装各吊装段接头及相应钢件，焊缝经超声检测合格后进行第一次补充涂装；然后整体起吊就位，临时固定并安装拱助横撑；拱脚固定，焊接连接钢构件并浇筑拱脚部分混凝土；浇完混凝土后对浇注口、气孔及保留扣索处进行第二次补充涂装，三跨连续的装饰性拱的施工过
14、程进行严格监控，量测必要数据。具体测点可定在桥墩盖梁、拱脚。桥墩盖梁数据用于测定沉降变形，拱脚数据用于测定水平位移和沉降。预制梁段应在有遮场阳的场地进行，有较好的养护条件，拱的合拢应选择气温510左右合拢。 （二）拱助利用在两岸或墩顶置塔架，塔架上安装缆索进行吊装，分三段进行，吊装顺序按从拱脚至拱顶的顺序进行，在每段接头处设法兰角块，以便吊装就位后临时连接。每道横撑由两个短段和拼装好的一长段在空中焊接而成。拱柱各控制点的高程个拱轴线达到设计要求后，然后从拱顶向拱脚对称施焊接头。拱柱的所有接头全部焊接完成后，从中部向拱脚对称安装横撑。拱柱吊装、接头焊接、整拱合拢时，应进行接头高程和拱轴线位置的观
15、测，以控制调整其轴线及高程符合设计要求。对临时设置的支架，要进行变形、位移、沉降观测，如超出允许值要及时进行调整。施工观测和控制宜在气温、日照变化不大时进行，尽量减9小温度及风向变化等不利因素的影响。所有的风缆及支架在拱为形成整体前，不得扰动和拆除。 （三）吊杆和拱柱相关的钢板、钢管以等强度上下焊成整体。吊杆位置按预先放好的大样在钢管上开孔，要求确保吊杆孔准确铅垂。拱助合拢后即可安装吊杆，上下端分别锚固在主拱主梁预埋件内。由于本桥拱型部分为装饰性，不参与预制主梁、二期恒载及活载的受力，吊杆仅承受自重产生的内力，所以吊杆内不设置预应力， 吊杆于上端施工期间应采取措施防止雨水侵入。主拱柱仅在拱脚部
16、分钢管内（1.8m）填充 C50微膨胀混凝土，为减少混凝土的收缩，严格控制水灰比不大于 0.45，并掺入微量 UEA 膨胀剂或无收缩混凝土，其掺量由实验确定。钢管间混凝土用插入式振捣器振捣。拱脚混凝土灌注完成后，应对拱脚进行全面检查，对不密实部分要采取措施压浆加密。拱助、吊杆应进行涂漆防锈。钢结构外露部分均采用热喷涂长效防腐法进行防腐处理。 （四）合拢段横撑施工完成前需设置拉抽横向两侧的抗风缆，保证已经就位的部分拱段横向位置的安全。起重设备尽量布置在桥墩两侧对称布置，同时起重机械尽量靠近路线中心线或轮下铺设横桥向的枕木等，保证主梁的共同参与受力。在主梁安装且连续接头、湿接施工完成（达到设计强度
17、）后方可施工。装饰拱施工安装尽量控制在 2 个月以内。 5 装饰拱防腐 装饰拱拱助、横撑、吊杆外表面采用电弧喷涂锌防腐；拱助、横撑、吊杆内表面采用喷涂富锌漆、两道面漆、两道底漆防腐。施工前先清除构件表面的泥土灰尘，锈斑及各种杂物，在构件表面喷砂除锈后，先喷10锌 100150um 厚，再喷铝 150200um 厚，涂层总厚可按 30050um 控制，涂层厚检测采用随机方法抽查，最小厚度不得小于 250um，并不得大于 10%抽检点数。铝喷涂结束后，应适时用聚氨酯或其他可靠有机材料对锌层进行封闭处理。在完成前一道涂敷后，其干膜厚度检验合格后，方可进行下一道涂敷。涂层表面应保证完整光洁，均匀一致，无破损、气泡、裂纹、针孔、凹陷、麻点、流挂和皱皮等缺陷，涂后的漆膜颜色一致。 6 组织管理 成立施工专门组织管理机构，指派有经验的工程师任项目经理，负责工程施工全程监控，并在每一环节设置现场施工员和安全员，负责各工序质量和安全管理，保证了施工质量和安全。 7 结语 本文通过施工实践，就钢管装饰拱的制作、安装及防腐技术进行了总结论述，各种不同类型的钢管拱桥施工方法不尽相同。重点还是应针对实际情况进行分析，确保在安全和质量的前提下完成施工。 作者简介： 董金梅，女，1974 年 12 月出生，青海路拓工程设施制造有限公司钢结构车间主任，助理工程师。
