摘要：近年来，桥梁建设随着经济的发展取得了长足的进步，钢桥向着大跨度、高强度、造型优美等方向发展，在钢桥建设中，多种桥型被采用，拱桥以其造型优美、受力合理等特点，在桥梁建设中占有了重要的一席。本文以武汉新河特大桥提篮拱桥为工程背景，主要从线型放样、箱体组装、预拼装及合拢段预留几个关键点进行研究、总结钢拱肋线型控制技术和方法。
关键词：提篮钢箱拱；线型；预拼装；焊接
一、简介
武汉新河特大桥造型美观，主拱采用等截面钢箱型提篮拱，拱肋向内倾斜，与竖向成10°夹角；主拱矢高f=43.556m，矢跨比f/L=1/4.5，拱轴线为悬链线，拱轴系数m=1.6。
竖平面内主拱拱轴线悬链线方程见公式4-1。其中坐标系原点定义为拱顶，坐标系方向定义为：顺桥向为x轴，指向拱脚为正；铅垂方向为y轴，向下为正。
（4-1）
式中：f——拱肋计算矢高，
；
m ——拱轴系数，
；
k ——参数，
；
ε ——参数，
。
拱肋内轮廓截面尺寸为2.5m（宽）×4.0m（高），结合主拱肋结构受力情况对拱肋顶底板及腹板厚度进行了变厚度设计。
二、提篮式钢箱拱肋结构特点、工艺难点
1．本桥主拱为钢箱型提篮拱，拱肋向内倾斜，与竖向成10°夹角。如何保证整体拱肋线型及工地架设时接口精确对位，保证K撑杆与拱肋精确对位安装是本桥拱肋制造的重点和难点。
2、钢箱拱内部加劲密集，板厚比较厚，刚性极大，连接形式采用栓接和焊接混合的连接形式，如何保证连接处的线型精度是本桥制造的重点和难点。
3、吊杆锚具锚固于主拱及钢箱梁的内部，吊杆处加劲比较多，吊杆锚箱空间狭小，焊缝密集，如何保证焊接质量，控制焊接变形保证拱肋线型是拱肋制造的重点和难点。
针对以上重点和难点，拟采取以下措施和方案进行解决：
拱箱在工厂采用分段制造，通过计算机三维立体建模确定横撑、拱肋的接口尺寸，保证连接精准。为确保桥梁线形、加劲纵肋栓孔重合率和现场安装一次到位，采用全桥试装的科学方案，全桥长线预拼法保证钢箱拱线型。
三、提篮式钢箱拱肋线型控制关键技术
总体制造方案： 拱肋根据拱轴线悬链线方程进行放样，为保证钢拱肋的线型及横撑各接口的精确衔接和焊接质量，单片钢拱肋分成25个钢拱肋箱梁段制作，拱箱采用以直代曲的工艺。拱圈两侧梁段以桥梁中心线对称制造，中间为合拢段。
3.1线型放样精度控制
放样时，应从全桥整体出发，综合考虑结构线型、平面线型、立面线型对各构件的影响。深化设计时，着重注意各异形的空间结构、各受力构件间的交叉、定位基准等。如本项目中系杆穿拱肋时套管的定位及相贯问题、牛腿标高、立柱开槽角度、吊杆角度等关键部位，构件密集、空间狭小且焊接要求较高，只有通过整体三维立体建模精确放样，合理优化拼装、焊接顺序，模拟拼装工艺，保证构件安装定位的精准度。
3.2箱体组装精度控制
箱体组装控制点：
a.搭设箱体组装定位胎架；组装胎架的制作应按各构件的胎架制作文件执行。组装的胎架立柱材料根据胎架设计文件及工厂实际情况选定，必须保证胎架的强度；胎架基础应坚固，在结构的自重作用下的下沉不能超过1 mm。在胎架及平台地面上，应标明结构尺寸及形状的地样控制点，有助于制作和检验。
b.在组装胎架上，按照地样线型、以隔板单元为内胎，组装箱体。组拼时，以拱脚端为组装基准。为精确定位单元件，工厂增加临时支撑或可调临时支撑，保障定位精度。横隔板单元件与基准端偏差距离允差±1mm, 锚板与基准端距离偏差允差±0.5mm。
c.以腹板单元拱脚端为基准，根据板单元上定位基准线，组装吊杆锚箱单元。通过底板上的定位尺寸及腹板上的定位线，反推、复核确定吊杆锚箱的安装位置及角度。
箱体焊接控制点：
a.端口尺寸焊接保证措施：为保证箱口尺寸应采用加顶措施刚性固定，减少焊接变形。非基准端的端口处与下一节段连接部位处留200mm工厂不焊，以便工地调整端口后工地焊接。
b.钢锚箱焊接控制措施：钢锚箱与箱体的焊接应制定严格的焊接顺序和焊接工艺，确保钢锚箱的焊接质量与角度控制。箱体焊接时按焊接工艺参数先进行锚板与箱体四块板单元之间的熔透焊缝的焊接；然后进行横隔板与箱体内部的角焊缝，拼焊成箱型；最后焊接箱体四块主板之间箱体内的角焊缝。对焊缝需进行严格检测，所有弧坑及超限的缺陷都必须修磨平整。焊缝打磨，清除焊渣等杂质，校正，最后焊缝检测。
箱体拱肋测量控制点的搭设：
在顶底腹板外侧，以拱脚端为基准往拱顶方向偏100mm进行系统线划线，并同时划出顶底腹板的腰鼓线，交点处用样冲眼标识。
拱肋节段基准点标识图
为便于架设时及时发现并准确使用基准点，需对各测量基准点的样式进行统一，并用样冲打入深度0.5~1mm,具体如下图所示：
五点样冲大样示意
3.3拱肋预拼装线型控制
3.3.1为保证钢箱拱的成桥线型，首先需要有先进的工艺流程：
a.以胎架纵横标识为定位基准，组装拱肋；
b.以拱肋线形地样、锚管中心定位线为定位基准，完成拱肋节段线形定位；
c.以纵向基准标识为基准，校核非基准端的拱肋端口长度；
d.以胎架基准标识为基准组装下一节段的拱肋；
e.拱肋定位合格后，切割拱肋非基准端的坡口，保证节段间连接焊缝的间隙及坡口角度；
f.匹配节段间箱体内加劲肋后，焊接箱体内加劲肋端部预留的200mm焊缝；
g.匹配件、临时吊耳、附属设施的安装。
3.3.2预拼装注意事项：
测量基准网的搭设：根据测量基准网放出拱肋线型的控制点（x，y）。控制点的地样是钢箱拱总拼定位的基础，先确定基准端，并把每段拱肋梁箱口地样点返到地上，锚管的地样点是重点检查对象，也是保证吊杆连接精确度的基础：
拱肋基准线形：每轮次拱肋线形的纵、横向控制基准点，应按照《拱肋总拼线形图》进行作永久控制坐标点。控制点坐标误差＜0.5mm。每轮次拼装完毕后，应重新做点，并将前一轮次的坐标点销毁。
拱肋线形定位：参照拱肋线形地样控制点及锚管中心轴线，对拱肋节段进行定位，线形控制点允许误差不得大于2mm。除了通过吊线垂确定锚管X、Y方向的系统线角度，还应注意Z方向偏转角度a。
梁段匹配：根据箱口的理论点吊垂线看和地样是否重合，以第一段梁为基准拼装第二段梁，第二段梁和第一段梁的箱口与地样重合后，拉两段梁的对角线，以理论对角线的点复核第二段梁自由端的地样点没问题后进行配切。按L+1~+2mm配切非基准端长度余量。
加劲肋嵌补量配：线形调整到位后，对节段间的加劲肋进行匹配，保证加劲肋的连接处的直线度。顶底板嵌补加劲肋的角度也是保证拱肋线型的关键所在。
尺寸检测：拱肋长度、宽度、高度、对角线，吊点间距、对角线、旁弯、拱高、节段间坡口、节段接缝的错边量。3.4合拢段的匹配
拱肋在节段制造时，两端各预留150mm的配切量。
3.4.1拱肋架设至拱顶节段后，需将所有节段拱肋间的焊缝 焊接完成并检验合格。拱肋合龙前，应进行一次全面的线形、位置调整，通过调整扣索的索力来控制、调整拱肋线形。
3.4.2拱肋合龙段前端的端口三维坐标除满足监控指令规定的线型误差外，拱肋端口四点的相对高差也须满足规范要求。在线形调整完毕后，精确测量两侧拱肋相对应的主拱前端相对净间距，据此精确计算合拢段端口的切割余量。
3.4.3在合龙前，根据当地气象部门提供的3~5天天气预报，选择其中1~2天进行24小时气温观测，确定一天当中气温较低且平稳的时间。设计合龙温度为5℃~25℃，推荐合龙温度为15℃。据此为参考，确定合拢段施工的临时锁定时间。并根据测试的最大温差和温度变化时拱段前端的里程、高程变化情况，确定温差对合拢段长度的影响和修正。
3.4.4合拢段的施工顺利：精确测量两侧拱段前端的净间距，根据测量数据对已加工的合拢段长度进行切割修正，安装钢衬垫，温度平稳时临时固结，焊接合拢。
四、结论
拱肋线型的准确性关系到其受力状态的合理性，甚至关系到整个结构的质量安全，所以拱肋的线型控制是施工的一个重点，也是一个难点。通过上述一系列制作工艺和技术的使用，新河桥钢箱梁顺利合拢交工验收，标志着提篮式钢箱拱肋加工线型良好，其线型控制技术值得推广、借鉴。
参考文献
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[6]白玲 等 大型钢箱梁焊接收缩变形及其控制 钢结构 2001年第3期
论文作者:胡小珍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：基准论文; 箱体论文; 线形论文; 吊杆论文; 腹板论文; 精确论文; 基准点论文; 《基层建设》2019年第7期论文;