大跨度钢管混凝土拱桥成套技术(6)

主弦管分段主要按1.5~2.0m进行分段，并且考虑到主弦管环缝距腹杆、钢梁、钢横撑等接头相关缝200mm以上，上下左右的主弦管接头错开200mm以上，按此原则排出详细的施工详图。

2、台模制作

2.1根据总体施工方案的要求，要在地面上放出1：1的半跨大样图，所以台模尺寸按70×20m做。

2.2同时用150mm厚C20混凝土硬化四块台模场地，其中两个做单片拼装用，另两个做吊装段预拼用。

2.3用全站仪在硬化场地上按考虑预拱度后的拱轴线坐标精确放样，分别定出拱肋上弦上边、下弦下边、拱肋中心的三条拱轴线，再按设计图纸分别定出各腹杆位置，如图4-2所示。

2.4在各接头位置埋设钢板，单片台模要在内外焊设平面限位槽钢，在吊装段拼装台模上设置钢管架空支架。

台模放样图 图4-2 吊装段分段图 图4-1

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3、施工拱轴线计算

Δ 三十年内历史记录平均气温条件下的拱轴线，因此在钢管拱制作阶段的拱轴线为空载下的拱轴线，由于钢管拱采用分段制作和吊装的施工方法，制作期钢管拱段为空载自由段，不受气温的限制。吊装期由于施工方案采用有支加法吊装，拱轴线不考虑钢管拱自重的影响，因此

预拱度示意图 图4-3

预拱度设置

钢管拱吊装期和制作期拱轴线相同。而设计拱轴线是在施工方法、施工顺序、静载、气温、墩台变型等条件影响下的拱轴线，这样两者之间存在一定的差值，为了保证成桥拱轴线符合设计要求，钢管拱制作期和吊装期的拱轴线就应在设计拱轴线基础上考虑预拱度的设置。

3.1预拱度影响因素

3.1.1结构自重、二期恒载产生的竖向挠度； 3.1.2混凝土收缩、徐变产生的竖向挠度； 3.1.3温度下降产生的竖向挠度； 3.1.4墩台位移产生的竖向挠度；

3.1.5支架在荷载作用下产生的弹性变形和非弹性变形。 3.2预拱度的计算

3.2.1结构自重、二期恒载产生的竖向挠度按钢管混凝土拱弹性变形计算。 3.2.2混凝土收缩徐变按18个月计算。

3.2.3合拢温度确定在20±5℃，由此和设计确定平均温度的温差为15℃， 按0.175310-4线膨胀系数计算温度引起的竖向挠度。

3.2.4由于拱座基础按台阶型设计基底面，基底又为微风化砂砾岩，大大提高了基础的抗滑性能，由此引起的竖向挠度为0。

3.2.5每个军用支墩采用9根竖向立柱，按高锰钢弹性模量计算其弹性变形；非弹性变形包括支架节点相对位移和基础下沉二部分变形，支架节点按每个节点1mm计算相对位移，基础地基按无下卧软弱层的砂卵石地基计算荷载作用下的沉降量。

根据上述指标和相应的公式进行计算，本桥预拱度设置时考虑结构自重产生的弹性压缩和混凝土收缩、徐变共10cm，支架弹性变形2cm，支架非弹性变形2cm，温度下降5cm，墩台位移为0，最后预拱度△f=19cm。

3.3合拢拱轴线的计算

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△ 图

如图1所示，由于设计要求的拱轴线为成桥后，在

预拱度值的分布是在设计拱轴线基础上按双余弦曲线进行增加，具体详见下列计算公式：

设计拱轴线计算公式：γ=[f/(m-1)]3(chk’§-1) 合拢拱轴线计算公式：γ=[(f+△f)/(m-1)]3(chk’§-1)

式中：f=36m，△f=19cm，m=1.347，k’=㏑[m+(m2-1)1/2]，§为拱轴线上各点横坐标与L/2的比值，L=170m。坐标原点位于跨中拱轴线中心处，竖直向下为Y的正方向，水平向拱脚为横坐标X的方面，横坐标X按1.5m间距分别列表计算出相应的Y值，做为施工中的控制点。

4、焊接工艺评定

承德南环大桥钢管拱采用的钢材为Q345qE钢板，厚度有δ10、δ12、δ14、δ16、δ20共5种，根据结构设计要求，钢管拱主弦管横、纵接头、腹杆与主弦管的连接采用全熔透焊缝，其余均为脚焊缝。根据结构类型确定采用氩弧焊打底、手工盖面单面成型的工艺。根据设计和现场实际情况确定焊接工艺评定要素：

4.1施焊材料：母材选用δ16Q345qE钢板，焊材选用ER50-6焊丝和HJ506焊条。 4.2焊缝类型：单面成型的全熔透焊接和脚焊缝二种型式。 4.3焊接方法：平焊、立焊、仰焊。 4.4施焊温度：20±5℃。 4.5施焊风力：小于4级。 4.6施焊湿度：相对湿度小于40% 4.7焊缝抗拉强度：345MPa以上。

4.8焊缝抗弯性能：满足R=2δ的180度弯曲 4.9冲击功：“V”型槽口-40℃下达到34J以上

根据以上确定的因素在焊接实验室进行试板焊接，然后对焊接试板焊缝先用超声波和射线进行内部结构检查（检查内容包括气孔、裂纹、夹渣等），然后对试板焊缝进行力学性能检查（检查内容包括抗拉强度、抗弯性能、冲击功等）。检查合格后，形成焊接工艺评定报告，经工前焊接工艺评定专题研究会通过后在施工中推广使用。

5、施工单元图

根据设计要求和施工方案中分段情况，由技术人员将设计图纸细化成各部位各单元杆件的施工图，标明各杆件的详细尺寸和形状，达到可以直接下料的要求，并将施工单元图经监理方和设计方审核确认后，由项目总工签字同意下发后，才能交施工人员根据施工单元图进行下料作业。

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(四)钢管拱制作

1、备料

承德市南环桥拱肋、腹杆、横撑均采用Q345qE钢管，其中拱肋钢管规格为Ф750×14、腹杆规格为Ф400×12、横撑弦杆规格为Ф400×12、横撑腹杆规格为Ф200×10。

在材料备料过程中，应注意并进行如下的工作： 1.1每件钢板都应包含如下清晰的标记：

牌号、炉批号或检查号、尺寸、钢厂名称或代号；

1.2钢厂必须完整的提供包括材料批号、力学性能、化学成分以及其他必要的试验资料等技术文件；

1.3钢材进场后，应对每一种厚度的钢板进行复检，检查原则为：钢板应按同一厂家、材质、板厚、同一出厂状态，每10个炉（批）号抽验一组试验件，检查的内容至少包含钢厂所提供的证书内容，经检查合格后，方可进入车间加工；

1.4钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709规定，钢材表面不应有裂纹、气泡、折叠、结疤、夹杂、钢材不应有分层；

1.5对无缝钢管，每根钢管一端的端部都应有喷印、盖印、滚印、钢印或粘贴印记，印记应清晰明显，不易脱落；印记应包括钢的牌号、产品规格、产品标准号和供方印记或注册商标；

1.6每种规格的钢管均应由供方技术监督部门进行检查和验收，并向需方提供检验报告；检查的组批原则如下：

钢管按批进行检查验收，每批应由同一钢号、同一炉号、同一规格、同一热处理状态的钢管组成，每批钢管的数量不超过200根；

1.7钢管的尺寸、外形、重量及允许误差应符合GB8162—1999的规定；

1.8钢管的内外表面不得有裂缝、折叠、扎折、离层、发纹和结疤；

1.9所有钢材均应存放于干燥的专用场地，不允许露天存放。

2、单管节钢板号料

图4 单筒主拱拱肋拱管直径为Ф750mm，壁厚14mm，将由一个个直管节拼焊而成，因此，每个筒节的制造公差将会影响到筒节拼接时的错边量，在单筒节钢板号料时，应考虑焊接收

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