宁波高新区开发投资有限公司 浙江省宁波市 315800
摘要：近年来，随着社会经济的发展，建筑结构形式也呈现出多样化特点，尤其桥梁工程，不在是以简单的拱、简支等简单形式，为美化造型、节能环保，钢管桁架拱桥不断在工程中出现。本文通过工程实例论述钢管桁架拱桥在施工中注意的几点，确保整体施工质量。
关键词：钢管桁架拱桥，钢管焊接，支架搭设，施工技术
1、工程概况
本工程为宁波高新区某大跨度桥梁，桥梁部分的主要内容为：本桥为钢管桁架拱桥，拱桥跨径为59.56米，桁架横断面呈倒三角形，主要由上弦杆、下弦杆、腹杆、横撑、横梁等构件组成。
上弦杆：全桥由三根上弦杆组成上拱圈，上弦杆规格为φ406×12mm；端部锚入钢筋砼重力式桥台。下弦杆：一根下弦杆组成下拱圈，下弦杆规格为φ820×16mm；端部锚入钢筋砼重力式桥台。腹杆：腹杆连接上下弦杆，腹杆规格为φ219.1×8mm。横撑：横撑将三根上弦杆连接成上拱圈，横撑规格为φ219.1×8mm。横梁：横梁采用14号热轧普通工字形钢，支撑上弦杆上的槽钢垫块上。
1、总体方案
1.1节段预拼
桁架在钢结构加工厂分段加工，到现场拼装的施工形式，在不受日照影响的条件下，精确调整和测量线形、长度、端口尺寸等，检验合格后按制造长度配切余量端坡口。组焊工地临时连接件，经监理工程师签认后，节段出胎。出胎的节段按施工图规定的编号喷涂标记。
（1）预拼装主要要点：
①接口的匹配精度，包括接口平面度的对位和端面密贴检测。
②高度及线形的调整。
③划桥位安装用的接口对位线。
④测量线形偏差值和趋势，为后续节段加工提供依据。
（2）钢结构焊接工艺
焊接工艺依据焊接工艺评定试验结果制定。焊接工艺评定试验报告按规定程序批准后，根据焊接工艺评定试验报告编写焊接工艺指导书。焊接工艺指导书经监理工程师批准后，根据焊接工艺指导书的内容组织焊接施工。
①焊接操作要求：
◆焊接施工时必须注意焊缝的始端、终端和焊缝接头处不得产生缺陷；
◆角焊和对接焊时角变形应≤1/100；
◆施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧，应在引弧板、引出板或焊缝的焊接起点部位引弧、熄弧；
◆多层、多道焊时，每一道或每一层的接头尽量错开，至少20mm以上；
◆构件的焊接顺序使焊缝能够处于自由收缩的状态，接头部位有对接焊缝和角接焊缝时，先焊接对接焊缝，然后焊接角接焊缝；先焊接横向对接焊缝，后焊接纵向对接焊缝；
◆同一构件的焊接方向尽量保持一致，焊缝较长时采取分中、分段、对称的方法焊接，焊接方向从中间向两端进行；
◆埋板自动焊和CO2自动焊时，原则上中途不得断弧，不得已断弧时，焊缝端部（断弧处）应用碳弧气刨和砂轮打磨成50mm长的斜坡后再进行焊接；所有构件的角焊缝端部应围焊密封，不能实施者应用连续定位焊密封，以免现场连接时造成根部无法清除。
②焊缝检验：
◆所有焊缝均应在冷却后进行外观检查，并填写检查记录。所有焊缝不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷。
◆无损检验在焊缝的外观检验合格之后进行，并且探伤时间与焊缝焊完时间间隔不小于24小时，板厚≥30mm时，探伤时间与焊缝焊完时间间隔不小于24小时。
◆Ⅰ级焊缝应进行100%的检验，Ⅱ级焊缝的抽检比例按图纸要求和招标文件相关条款执行。
◆焊缝检验按照设计文件和相关标准的要求，对探伤焊缝进行编号，然后根据焊缝编号编制相应的《焊缝探伤清册》。
1.2节段运输与工地节段组拼
制作好的节段，采用运梁车运输至施工场地。运输前应事先进行运输线路的探明和交通管理部门对接、手续办理工作，确保钢梁节段能顺利运输至施工现场。
1.3钢拱桥安装
在用20t压路机的塘渣上浇筑50cm钢筋混凝土基础，钢筋采用双层双向Φ16钢筋间距20cm，并预埋50x50x1cm铁板，铁板设置Φ16钢筋，钢筋采用Φ16并在预埋铁板下设置2根Φ16抗拉钢筋。
支架搭设，在浇筑好的混凝土地基上搭设钢管支架，支架钢管与预埋铁板焊接，Φ300钢管之间采用10#槽钢连接，钢管上放置300x300工字钢并与钢管焊接。
刚拱吊装（此处增加吊装方法，建议采用2台50t汽车吊，）增加吊车停放位置，臂杆伸长量，及吊车参数表（百度上有）并验算钢丝绳大小。
2、支架计算
2.1 HW=300×300工字钢计算
按简支梁计算跨度为 3.5 m，工字钢采用HW=300x300
截面为 HW=300×305，Ix = 2.16×108 mm4，Wx = 1.44e×106 mm3，
面积矩Sx = 788625 mm3，腹板总厚 15 mm，塑性发展系数 γx = 1.05
整体稳定系数 φb = 1由最大壁厚 15 mm。
截面抗拉抗压抗弯强度设计值 f = 215 MPa
截面抗剪强度设计值 fv = 125 MPa，
剪力范围为 -105.732--105.732 KN，
弯矩范围为 -180.016---4.02083e-006 KN.M，
最大挠度为 4.15871 mm （挠跨比为 1/841<1/400），
由 Vmax × Sx /（Ix ×Tw）计算得最大剪应力为 25.7355 MPa 满足!
由 Mx /（γx × Wx）计算得强度应力为 119.058 MPa 满足!
由 Mx /（φb × Wx）计算得稳定应力为 125.011 MPa 满足!
2.2 φ300钢管抗压计算
刚拱桥单片最重为200吨，一个支架体系共4根钢管，单根钢管承受50KN，钢管采用φ300，壁厚7.5mm。支架钢管柱长度按L=5m计算
截面参数：
A=6868mm2，Ix=73000229mm4，ix=103mm，Wx=488295mm3，E=2.05×105MPa。
（1）、强度验算
σ=P/A=50 KN/6868 mm2=7.28 MPa≤205 MPa，
k=A[σ]/P=6868×205 /50000 =28.1> 1.3，满足要求。
式中：安全系数k=1.3；钢管设计抗压强度设计值205MPa；
（2）、稳定性验算
λ=L/ix=5000/103=48.5，查规范得稳定系数为 φ=0.855，
φ[σ]=0.855×205=175 MPa，
σ=P/A =7.28 MPa<φ[σ]=175 MPa，满足要求。
2.3 地基承载力计算
地基承载力按清除淤泥后最不利地基淤泥质粘土计算，根据地基勘测报告淤泥质粘土容许承载力为60KPa，单个支架承受最重吨位为20吨并取1.2倍安全系数，本方案中高50cm混凝土扩大基础为4m×3.5m=14m2，
因此此处地基承受P=1.2×200KN/14m2=14.28KPa<60KPa.（满足）
混凝土基础设置双层双向φ16钢筋间距@20cm。
3、焊缝质量控制
焊缝及产品试板的各项力学性能指标必须满足设计及技术规范要求。焊缝外观质量和内部质量必须满足制造验收规则（根据设计和招标文件编制，按程序批准）要求，不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑等缺陷。
钢管对接焊缝、钢管相贯节点焊接（I级焊缝）进行100%超声波探伤（探伤范围：焊缝全长）。不合格焊缝经报监理工程师同意修补后方能进行修补，修补次数不宜超过两次，若第二次返修后仍不合格，应查明原因，报监理工程师批准后方可进行第三次返修。
4、测量精度控制
钢-砼叠合梁桥的安装测量监控，特别是轴线、高程、位置的控制，全部采用全站仪进行测量控制就位，可采用经纬仪、水准仪、卷尺进行复合检测，是否符合要求。
钢结构拱段吊装前，必须做好混凝土结构和钢结构连结部位的轴线、高程、位置交接工作，明确各部位的误差和修正调整措施，减少安装后的误差修正工作。
钢结构拱段轴线控制主要以全站仪控制梁段的轴线测量点（梁段下胎架前布置的轴线控制点）。梁段起吊安装前，检查测量控制点的位置是否正确，必要时，可在测量点位置贴上反光测量片，便于仪器的观察测量。梁段安装完成后，应复核安装位置坐标是否符合要求，必要时，进行千斤顶微调。
结论：钢管桁架拱桥施工中技术要点主要是控制钢管拼装变形，管内混凝土顶升以及支架的稳定变形的控制，本文通过已建工程实例，分别阐述个要点施工中的注意事项及控制计算要点，供同类工程参照。
参考文献：
[1]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60－2004
[2]钟善桐.钢管混凝土结构.黑龙江科学技术出版社，1987
[3]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工.人民交通出版社，1999 4
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喷射中发现松动石块或遮挡喷射混凝土的物体时，应及时清除。
⑤喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过 6m。严格控制水灰比，喷到基坑表面上的混凝土应湿润光泽，粘塑性好，无干斑或滑移流淌现象。
⑥喷射混凝土终凝 2h 后，应喷水养护，养护时间一般不少于 7d。
⑦对于特殊部位如淤泥土，采取如下特殊措施：大面积淤泥土采用人工或机械挖除后回填砂砾料或碎石置换方法处理。
5 地表水与渗水处理措施
开工前应修好边坡上部的各种冲洗用水的下水道，以免边坡上部的水浸入边坡或流入边坡，边坡内适当位置设置集水井，及时把作业面的水导入井内、抽干。雨天要及时排除积水，减少基坑的浸泡时间。
5.1 防渗水技术措施：及时有效处理渗水问题、放坡及喷锚支护是本工程的关键所在，针对局部土质不均，孔隙率及渗透性具有一定变化的特点，则在开挖过程中，局部地段可制作彩布进行临时封闭。
5.2 当雨水或其它地面水量较多时，例如上、下水管破裂等，应首先查明水源，进行修复，截断改道或停止供水，同时在地面四周，距坡顶 1．0～1．5 米处设置排水沟，将雨水或其它地面水引至距离边坡处排水，在边坡的顶部地面喷射砼，防止坑边地面渗水。
5.3 当坡底渗水（或涌水）严重时，应在坡底距离坡壁适当位置设置排水沟将水引流至水坑中抽排至地面，以保证坡底干燥，同时采用加密垂直锚管并进行高压注浆，以确保边坡稳定。
5.4 当坡壁含水量较高，并出现渗水或涌水现象时，在喷护前，在锚管上方 20～40cm 处设置长度为 1.5～2.0m 的引流管，以减少边壁水压和保持边坡干燥，以利于锚喷施工。
6 质量保证措施
6.1 建立质量管理领导小组，由项目经埋、技术员、质检员组成，认真执行质量管理制度，全面负责工程的质量管理，实行岗位责任制，使质量管埋工作落实到班组。
6.2 建立良好的质量保证体系，由项目经埋、质检员、施工员、工班长组成系统的保证体系，并落实到人。
6.3 加强技术管埋，熟悉设计图纸，掌握设计意图和要求，做好技术交底工作。
6.4 严格按照设计图纸、施工规范、施工工艺进行施工，使各工序的精度要求均得到满足。
6.5 严格各关键环节施工质量的检查、复核制度。
6.6 严格工序质量验收和分部分项工程质量验收制度，进行单项验收签证，杜绝漏洞，确保质量。
6.7 仔细认真作好各项施工记录，正确分析、归纳、整理，一旦发现问题，及时反馈处埋。
6.8 按上述各分项工程的工序误差要求进行质量控制。
7 结语
经过紧张而有序的施工，在设计、监理、施工及监测单位的紧密配合下，本工程深基坑施工已顺利完工；基坑周边房屋、管道及道路均未出现裂缝和损坏，支护工程经济安全，得到了业主及专家们的一致好评。
参考文献：
[1]曾育松.深基坑施工技术及质量控制[J].中华民居（下旬刊）.2014（02）.
[2]赖明峰.高层建筑深基坑支护新技术应用分析[J].轻工科技.2014（01）.
论文作者:刘建忠
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第4期
论文发表时间:2019/9/18
标签：钢管论文; 拱桥论文; 桁架论文; 支架论文; 测量论文; 钢筋论文; 上弦论文; 《建筑细部》2019年第4期论文;