200 t级钢管拱肋节段卧式制作工艺

王建军，韩　玉，冯　智，秦大燕

(广西路桥工程集团有限公司，广西　南宁　530011)



200 t级钢管拱肋节段卧式制作工艺

王建军，韩玉，冯智，秦大燕

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁530011)

王建军(1982—)，高级工程师，主要从事公路与桥梁的施工与管理工作；

韩玉(1972—)，教授级高工，主要研究方向：道路与桥梁工程；

冯智(1963—)，教授级高工，主要研究方向：道路与桥梁工程；

秦大燕(1980—)，高级工程师，主要研究方向：道路与桥梁工程。

摘要：文章以合江长江一桥工程为例，推荐对200 t级钢管拱肋节段采用卧式制作工艺；借助AUTO CAD软件三维制图功能完成图纸转换，选择通用筒节、斜筒节、过渡筒节分别划分方式进行主弦管筒节划分；介绍了筒节和单元件的制作工序，展示了制作图样及实物图片；通过拼装检验和实桥监测验证了卧拼工艺的正确合理性，为大桥的顺利完工提供了保障。

关键词：桥梁；钢管；拱肋节段；200 t级；卧式制作；工艺

0引言

桥梁钢结构的工厂制作和预拼最好能反应钢结构实际拼装施工时的状态，以桥梁钢塔结构为例，早期基本采用立置拼装的方式，但是随着桥梁跨度不断增大，钢塔结构规模不断向巨型化发展，必须采用合理的水平制作和拼装工艺，才能提高施工效率、经济性和安全性。钢管混凝土拱桥跨度已经达到500 m级别，单个节段制作重量达到200 t级别，体量非常巨大，拱肋节段采用卧式制作方式，才能保证施工快捷安全，但是否能保证精度，还需通过实践检验。

1工程背景介绍

合江长江一桥主拱采用主孔跨度为530 m的钢管混凝土桁式结构，净矢跨比为1/4.5，拱轴系数为1.45。拱脚截面径向高16.0 m，拱顶截面径向高8.0 m，肋宽4.0 m。每肋为4φ1 320钢管，壁厚按位置不同而变化，分别为22mm、26mm、30mm、34mm。管内灌C60混凝土的钢管混凝土弦管，横联钢管为φ762mm×16mm，竖向腹管为φ660mm×12mm。大桥总体布置图见图1。

图1　波司登长江大桥设计总体布置图

大桥主拱肋最大截面高度为16m，最大节段长度达45m，最大分段重量达192t，综合考虑经济性、安全性和施工方便，确定采用以卧式制作和拼装为主、立式拼装检验控制的方式进行拱肋结构的制作拼装施工。

拱肋节段卧式制作时采用“1+3”预拼工艺方案，在卧拼胎架上完成主拱肋预拼、腹杆相贯线焊接及接头连接件的安装工作。

最终确定合江长江一桥主拱肋制造总体施工工艺方案为：筒节制造→单元件制造→弦管片装分段制造→单侧主拱肋卧拼装→主拱肋立拼检验(可选)→涂装。筒节、单元件在专用平台上制造。工序为：筒节制造→筒节按桥线型对接组装成弦管单元件。弦管片装分段制造在专用胎架上制造，分上弦片装分段和下弦片装分段制造。

2拱肋节段卧式制作

2.1　图纸转化

合江长江一桥主拱肋为空间桁架结构，拱脚至拱顶为变截面，杆件繁多，每一杆件的几何参数、空间位置各异。精确制作的前提是获取准确的几何参数。传统的放样方式为平面、立面量取、校核，对工艺员的空间思维要求高；采用三维立体模型，既精确又方便，是目前已知最好的解决方案。

本桥采用AUTOCAD制图软件建立全桥主拱三维模型(1∶1)，经校核模型中各杆件无误后，读取杆件各项参数并按规范要求布置焊缝的位置。按照设计坐标进行建模，模型中将预拱度值加入到对应的坐标值中。从模型中得到的杆件参数仅为理论值，不能用于指导生产，应考虑工艺补偿量。工艺补偿量中，主要包含各杆件单位焊接收缩量、切割设备精度、装配误差等。

2.1.1主弦管

本桥采用平行拱肋设计，左右对称，跨中对称，因此以一侧拱肋为研究对象。主弦管为一悬链线，直径达1.32m，采取以折代曲的制作工艺(相对弧形管，无弯管产生的残余应力)。根据曲率的大小及卷管能力，筒节长度控制在2~3m。筒节划分时，将筒节分为3种类型，分别是通用筒节、斜筒节、过渡筒节，长度、数量根据具体划分需要进行调整。对筒节进行编号、标注方向。以上步骤均能在AUTOCAD中完成。

将以上的筒节分别划分方式与传统的单一直筒节划分进行对比，见表1。

从表1可看出，筒节分别划分、一次到位的方案在不受下料设备影响的条件下，各方面均优于单一的筒节划分方式。合江长桥一桥钢结构在工厂制作，满足分别划分的条件，因此采用该方式。

2.1.2横联管、腹杆、横撑管

横联管直径为762mm，横撑主管直径为711mm，均采用钢板卷制，工艺与主弦管筒节一致。腹杆直径为660mm，全桥数量达900余米，均为直管，采用成品直缝管加快生产效率。在首批成品管材进厂后，进行抽检，长度、椭圆度均符合要求，但对焊缝进行UT检测时，发现局部焊缝存在缺陷，需进行返工处理。因此，必须坚持进行材料抽检。

表1　两种筒节划分方式特点对比表

腹杆采用相贯线切割机下料。在卧拼装过程中，出现了管两端相贯线扭曲，即趾部或根部不在同一面上，造成相贯线焊缝间隙超宽，无法焊接。在进行相贯线切割机下料时，应先让机器画出印迹，检查印迹符合要求后再进行切割。

2.2　筒节制作

筒节制作的工序为：压头→卷管→装配→纵缝焊接→矫圆(见表2)。压头，即将筒节长度方向的两端压出一定的圆弧，宽度约200mm，根据直径大小确定。未经压头的钢板，在卷管后，接口处宜形成凸角，压过火则形成钝角，均不利于后期的装配、焊接及矫圆。压头需要的模具弧度与管经弧度一致。正式制作前通过首制件验证工艺的可行性。

2.3　单元件制作

单元件制作工序见表3。

表2　筒节制作工序表

表3　单元件制作工序表

3拼装检验

完成单元件制作后，分别进行了拱肋的卧拼施工及立拼检验，通过立拼后的偏位测量和法兰盘密贴度检查，以及对合江长江一桥施工过程的监控量测，结果证明，只要拱肋分段的轴线偏位控制在±3mm内，虽然立置后会产生一定的变形差异，但仍可控制在规范要求的范围内，因此采用卧式制作方法可完全满足施工要求。

4结语

大型钢构件的制作方式及工艺，对其精度、效率、经济性和安全性起着决定作用，本文通过对合江长江一桥200t级钢管拱肋节段的制作工艺进行分析和实践，得到以下结论：

(1)推荐采用卧式制作工艺进行200t级钢管拱肋节段的制作；

(2)图纸转换借助三维制图软件功进行图纸转，方便快捷，精度高；

(3)主弦管筒节划分选择通用筒节、斜筒节、过渡筒节分别划分方式进行，可以有效保证制作质量；

(4)通过拼装检验和实桥监测验证了合江长江一桥卧拼工艺的正确合理性，为大桥的顺利完工提供了保障。

参考文献

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Horizontal Production Process of 200t-Level Steel-tube Arch Rib Section

WANG Jian-jun，HAN Yu，FENG Zhi，QIN Da-yan

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

Abstract：With Hejiang Yangtze I Bridge project as an example，this article recommended to use the horizontal production technique for 200t-level steel-tube arch rib section；it completed the drawing con-version via to three-dimensional mapping function of AUTO CAD software，conducted the tube section dividing of main chord tube respectively by selecting the generic tube section，oblique tube section，and transitional tube section division methods；described the production process of tube section and unit parts，showed the production pattern and physical picture；and verified the validity and rationality of hor-izontal assembly process through the assembling inspection and real bridge monitoring，thereby provi-ding the guarantee for the successful completion of this bridge.

Keywords：Bridge；Steel tube；Arch rib segments；200t level；Horizontal production；Technology

收稿日期：2015-07-02

文章编号：1673-4874(2015)08-0052-04

中图分类号：U448.22+2

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.08.013

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