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摘要：新建成贵铁路西溪河大桥为钢管混凝土上承式拱桥跨越西溪河峡谷，整桥钢管拱采用国际先进的水平转体技术，转体扣点系统构造和受力状态均较为复杂，结构设计对钢管拱水平转体起到至关重要作用。本文通过对扣点系统制造安装工艺精度控制论述，以此为其他类似结构提供相关借鉴经验。
关键词：西溪河大桥；水平转体；扣点系统；精度控制
1.概述
扣点系统结构为单侧1500吨钢管拱结构水平转体的主要承力支点，为转体施工中的重要一环，通过扣点体系安装完成后的扣索张拉，使整个转体结构的重心转移到支墩的球铰中心上，保证钢管拱结构在水平转动中不会发生失稳现象。
扣点结构用钢材主要采用Q235B，钢材力学性能允许抗拉、抗压和抗弯应力【α】=170MPa；工厂制造贴脚焊缝抗剪【γ】=100MPa；工地手工焊缝抗剪力【γ】=80MPa。扣点主要结构K1-K6组成。K1结构：弧形鞍座式结构；K2结构：工56a工字钢与22mm厚钢板组合梁式结构，承受前扣索所产生的弯矩与剪力；K3和K5结构：肋板式结构，保证K2及K6的反力均分布于拱肋弦杆；K4结构：拱肋弦杆内部加固结构；K6结构：前锚固大梁。
示意图如下：
2.制造难点及工艺措施
2.1制造难点
（1）钢管拱扣点系统为主要承力构件，焊接质量要求高，焊接工位小，焊缝金属熔敷量大，焊接变形较大。
（2）扣点系统因与钢管拱主体为焊接结构，为保证构件尺寸满足现场实际情况，所涉及K3及K5结构所有板件均需根据现场钢管拱实际测量线形进行二次放样并制造，以保证零件尺寸精度及拱肋与扣点系现场焊缝强度需要。
2.2 工艺措施
（1）对关键零件进行机械加工及采用合理工艺措施：
a、K3、K5构件焊接边进行铣边，并预留收缩余量，控制精度在允许公差之内；
b、K2构件横向纵向加劲多、焊接工位有小，为控制变形采用合理的拼装方法及焊接先后顺序、方向等，保证箱体内拼装尺寸精度和焊接质量，减少焊接变形的影响；
c、K1构件为扣索鞍座，为保证压弧精度，制作相应的检查胎膜，使用大型滚板机进行压弧操作并采用检查胎膜进行成型后的检查；
d、K6下部锚箱锚箱内部空间小，焊缝较为密集，焊接时采用边焊边调的方法，应注意采用小电流多层多道焊接，尽量减少热输入，控制焊接变形，焊接完成并探伤合格后矫正变形。
e、采用超声波探伤及磁粉探伤，对扣点系构件焊缝质量严格把控。
（2）通过现场全站仪安装测量数据及solidworks三维结构建模，根据设计原则对K3及K5件进行二次放样：
a、钢管拱制造安装控制坐标为设计理论值，实际安装过程中存在安装误差且加入施工预抬拱度值，实际拱肋坐标与理论拱肋坐标存在部分偏差；根据这一情况，在实际制造与拱肋焊接贴合的构件K3及K5中，利用solidworks对拱肋进行重新建模并放样实际零件尺寸进行制造加工；
b、西溪河大桥钢管拱为提篮拱结构，两侧拱肋含有7.5度内倾角，为验证放样尺寸，重新将K1-K6结构件加入拱肋坐标系中，验算空间系统中扣点系、拱肋及后续扣索的实际几何关系及位置，确保制造精度及后续施工。
如下图所示放样后的K3结构：
3.安装难点及工艺措施
3.1安装难点
（1）扣点系统K2、K6构件单件重量分别为28吨及15吨，单件吊装重量大且现场地形复杂，不利于吊装作业。
（2）扣点系K3、K5构件因与拱肋直接相连，此处焊缝为拱肋体系与扣点系主要连接受力点，焊缝强度至关重要。
（3）因钢管拱拱肋采用支架法进行现场安装，支架体系、拱肋间横撑、拱肋上临时走道及安全网架对安装扣点系均造成不同程度影响，甚至部分支架与K5、K6结构形成干涉，影响安装工作。
3.2 工艺措施
（1）因转体施工，拱肋两侧安装地形差别极大，3#号交界墩侧扣点系安装点地形险峻现场施工用履带吊完全无法转场及站位，一般汽车吊机因臂展及起重能力限制也无法需要。为保证吊装要求，进厂一架500吨汽车吊在3#号墩侧进行作业施工，满足了扣点构件现场安装需求。
（2）因此处焊缝关系到扣点系乃至整桥转体施工的受力位置，通过焊接工艺评定试验，制定合理的焊接工艺方案，保证焊缝质量。
制定切实可行、易于操作的检验、检查方法：
a、扣点系与拱肋焊接边进行机械加工处理，拱肋上待焊接道打磨出金属光泽；
b、因扣点系焊接工位限制，部分焊缝采用单面焊双面成型的焊接工艺；
c、超声波探伤及磁粉探伤。
（3）对构件安装顺序、干涉区域进行合理的安装工艺改进：
a、K5、K6构件因安装于拱肋下部，与支架及下弦临时走道有不同程度干涉。在考虑到后续扣点系统增加拱肋整体承重的重量情况下，首先对支架干涉部位进行受力分析，在支撑重量允许情况下对部分支架进行合理切割，消除干涉区域影响；
b、K6构件整体长度为15米，普通吊装方法无法展开施工，为保证吊装到安装点，采用“提拉式”吊装方法，先将构件置于安装位置正下发，调整吊钩位置避开拱肋间横撑位置，通过两台吊机提升到安装位置，确定定位点后进行焊接。
c、通过建模后的受力分析，考虑到后续扣索的安装，部分扣索缆与拱肋横撑也出现部分位置干涉。因此提前对横撑部分位置进行扣索处开孔处理，并焊接工艺支撑，保证拱肋间受力状态满足要求。
桥位安装K3 桥位吊装K2
桥位安装K6 整体安装完成后穿扣索
4.总结
西溪河大桥扣点系统为大桥转体施工的关键控制结构，现场制造及安装难度大，焊接质量要求高，在顺利制造完成后保证了西溪河大桥顺利转体合龙成功，也为国内最大跨度的钢管拱转体施工技术提供了相关经验。
参考文献：
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[2]《低合金高强度结构钢》 GB/T 1591-2008
[3]《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
[4]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》 TB_10752-2010
[5]《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 GB/T 11345-1989
[6]《金属熔化焊焊接接头射线照相》 GB/T 3323-2005
[7]《钢管混凝土拱桥技术规范》 GB 50923-2013
论文作者:徐瑞
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第22期
论文发表时间:2019/5/23
标签：扣点论文; 结构论文; 构件论文; 钢管论文; 系统论文; 现场论文; 精度论文; 《建筑细部》2018年第22期论文;