大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》是中鐵十三局集團第一工程有限公司、中國鐵建股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是劉志、李志輝、劉宏宇、李長武、陶中原。適用於大跨度栓焊結構變截面鋼管桁架拱肋加工製作的拱橋加工。

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》主要的工法特點是具有節能、節材、高效、安全等優勢。

2011年9月，《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法
• 工法編號：GJEJGF254-2010
• 完成單位：中鐵十三局集團第一工程有限公司、中國鐵建股份有限公司
• 主要完成人：劉志、李志輝、劉宏宇、李長武、陶中原
• 套用實例：滬蓉國道主幹線湖北宜昌至恩施高速公路支井河特大橋等
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

大跨度變截面栓焊結構鋼管桁架拱肋加工製作是鋼管桁架拱肋施工的關鍵技術。中鐵十三局集團第一工程有限公司在總結滬蓉西高速公路支井河特大橋、浙江省象山縣三門口跨海大橋、東莞水道特大橋等多座鋼管混凝土拱橋鋼管拱肋加工製作施工技術研究及成功實踐的基礎上形成《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》。該工法是針對具有結構複雜、管徑大、板材厚、部件種類多、施工現場狹小等諸多特點的拱肋施工，宜選擇在工廠內加工製作、廠內預拼、工地吊裝的施工方案。

工法特點

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的工法特點是：

1.鋼管拱肋採用栓焊結合工藝、變截面“5+1”拱肋整體臥拼技術，具有節能、節材、高效、安全等優勢。

2.可提高大管徑，厚板材鋼管拱肋加工製造效率。

3.在充分保證施工質量前提下節約場地，形成流水作業，提高工作效率。

操作原理

適用範圍

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》適用於大跨度栓焊結構變截面鋼管桁架拱肋加工製作的拱橋加工，對相同類似結構工程可參照借鑑。

工藝原理

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》是在工廠內設定胎架，按照工廠試驗的焊接工藝完成拱肋桁片的製作後在胎架上進行節段製作。連續拱肋桿件完成後，通過單肋片組焊、弦管組焊接頭法蘭、節段組裝，利用“栓焊結合”連線方式，“5+1”匹配製造完成全橋單拱肋的臥拼。

施工工藝

• 工藝流程

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

操作要點

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的操作要點如下：

一、鋼材進廠檢驗

進廠鋼材按照規定進行復驗，復驗結果應滿足對鋼材化學成分和機械性能的要求，合格後方可使用。

二、焊接工藝

根據設計要求，主拱各主要焊縫，均要求全熔透焊接，結合工廠的實際製造情況，採用埋弧自動焊、藥皮焊條手工電弧焊和氣體保護焊完成主拱的焊接工作。埋弧自動焊用於主弦管直環縫焊接、拱肋腹桿稜角焊縫的焊接和所有鋼板接長的對接焊縫焊接。氣體保護焊主要用於工廠內拱肋腹桿的稜角焊縫打底焊及製造時的平位和平角位的其他焊縫焊接。手工電弧焊用於工廠內的立、仰位置的焊縫焊接。

三、部件製作

按構件相似原理，拱肋部件製作分為弦管制造、腹桿製造、撐桿製造、節點板製造等4部分。在工廠內同時安排多條生產線分道作業，進行專業化生產，以保證構件質量和生產進度。

1. 弦管制造

1）單元管節製造

號料：

① 下料按計算機放出的1:1大樣進行劃線。包括下料切割線、管節接長的基準線（在兩端打樣沖眼），並用鋼印在兩端距端部及直縫邊100毫米位置打上管節編號。

② 劃線時要分清鋼板的壓延方向，使鋼板壓延方向與卷管方向一致。

③ 計算機放樣時，相鄰兩管節直縫應錯開180°，一節的直縫布置在頂部（使用狀態下），其相鄰管節則布置在底部，上弦管拱上立柱處儘量布置在下部。每根弦管兩端管節，長度各預留30毫米焊接收縮量。下料後長寬尺寸允許誤差±2.0毫米。

下料：

採用半自動氣割機進行下料。下料後切口上不得產生裂紋，並不宜有大於1.0毫米的缺棱，應清除邊緣上的氧化物、熔瘤和飛濺物等。切口或坡口邊緣上的缺棱，當其為1~3毫米時，可用機械加工或修磨平整；當缺棱或溝槽超過3.0毫米時則套用φ3.2毫米以下的低氫型焊條補焊，並修磨平整。其他部件的下料要求與此相同。

加工焊接坡口：

採用半自動氣割機加工焊接坡口。切割後用角磨砂輪機將坡口面及其側邊50毫米範圍內打磨光潔並清除銹斑、油污等髒物。單元管節焊接坡口型式如圖2所示。

圖2 弦管直縫、環縫坡口型式

卷管：

① 採用三根卷板機對鋼板進行卷管加工，根據管徑、板材厚度及卷板機性能，選擇常溫下卷製成型的冷卷工藝。

② 卷管前，首先利用專用壓模在壓力機上將兩端直縫邊預壓成型（引弧），如圖3所示。然後再上卷板機卷管。

圖3 弦管直縫邊壓型

③ 卷管時注意，管節接長基準線及管節編號標識所在的鋼板面應是鋼管的外表面。另外，鋼板餵入角度應保證直縫邊與卷板機輾軸平行。卷管直徑允許誤差為±2.4毫米，直縫對接錯邊量不超過1.0毫米。

④ 卷管時嚴格採用快速進給法和多次進給法，冷卷時，由於鋼板的回彈，必須施加一定的過卷量，在達到所需的過卷量後，還應來回多卷幾次。

⑤ 在管節直徑較大的情況下，為防止鋼板因自重而使已卷過的圓弧部分回直或被壓扁，必須有吊車配合。

⑥ 在卷管過程中，應不斷使用內圓樣板檢查鋼板的彎曲度直至達標。

焊接縱縫：

① 單元管節卷好後，按要求檢查管徑和直縫對接錯邊量允差，對局部超限的管節採用千斤頂、夾具、手拉葫蘆等工具進行校正，合格後用手工焊點焊固定。

② 採用埋弧自動焊焊接卷管直縫，先焊內側，然後再清根焊外側。

矯圓：

管節焊接後會發生變形，所以必須使用卷板機進行二次矯圓，以使管節外形尺寸達到工藝要求。矯正後管節連線埠失圓度不超過3.6毫米。

2）組裝節段弦管

當所有的單元管加工好後，下一步工作就是將單元管以折線對接連成所需要的節段弦管。在組裝前，要將所有單元管的幾何尺寸和焊接質量進行檢查，合格後方可進行組裝工作。所有組裝工作均在專用的平台上進行。

放樣：

在平台上放出節段弦管軸線大樣，並依此軸線劃出弦管輪廓線。對照輪廓線設定管節對接定位靠板。如圖4所示。

圖4 弦管接長定位板設定示意圖

組裝單弦管：

每根管節的擺放位置和方向是惟一的，在組裝時要嚴格根據管節編號進行排位，為了避免組裝時出現錯誤，在擺放管節前，先在平台上標出每根管節的位置編號以及擺放方向（縱向），兩者對照無誤後才能擺放。

焊接環縫：

① 採用手工定位焊對接各管節。焊縫厚度4~6毫米，每段長度及間隔均為100-150毫米，自動焊前，採用與定位焊相同的方法，將間隔補焊到與定位焊齊平。管節對接錯邊量不超過2毫米。

②採用埋弧自動焊在專用的旋轉胎具上進行環縫焊接。先焊接內側，再清根焊外側。將焊好的弦管放到平台大樣上，檢查其弧線精度，並對超差部位採用火焰矯正。矯正後實際弧線與設計弧線偏移量不超過5毫米。弦管節段製造完成後，用鋼印在兩端距緬部及直焊縫100毫米位置打上弦管編號。

3）製造要點

管節對接是進行單肋片和拱肋拼裝的基礎，其質量直接影響到拱肋的拼裝質量。一要放出準確的單弦管對接大樣，並經自檢、互檢和專檢確定無誤，大樣是進行尺寸控制的基礎；二要控制好焊接變形，如尺寸超差即採用火焰法進行矯正。

2. 腹桿製造

腹桿為截面尺寸為400毫米×600毫米的箱形結構，其蓋板厚度16毫米，腹板厚度18毫米。

1）鋼板接長

蓋板和腹板儘量採用整板下料，在材料尺寸不滿足要求時，允許接長，但不允許幫寬。最小接長長度不小於1000毫米。鋼板拼接均採用埋弧自動焊，焊後將焊縫余高磨平，拼接錯邊量不超過1.0毫米。先接長，後進行切割下料。

2）號料及下料

按照施工詳圖放出腹桿蓋、腹板及中間隔板的1:1大樣，劃出下料切割線。為提高效率，採用多頭直條切割機進行下料。下料寬度允差±2毫米，蓋板、腹板長度方向留30毫米焊接收縮及修割餘量。腹板的兩側邊及中間隔板四周，每邊留3~5毫米機加工餘量。

3）加工中間隔板、腹板邊緣及坡口

用刨邊機加工腹板邊緣，用說邊機加工腹板坡口，坡口角度50°，鈍邊2毫米。腹板兩端各1000毫米範圍內寬度允差0~1毫米，其餘部位±2毫米。用銃邊機加工隔板四邊，高、寬允差±1毫米，對角線差不超過1毫米。用工具機對中間隔板、腹板邊緣及坡口進行加工，能保證尺寸精度，確保組裝質量。

4）組裝與焊接

①蓋板、腹板內表面和隔板表面要按要求先進行內防腐，再進行組裝。腹桿的組裝在專用胎架內進行，如圖5所示。先將一塊蓋板放入胎架內，然後按圖紙劃出隔板、腹板裝配線，依次安裝腹板、隔板和腹板。

圖5 腹桿組裝胎架截面示意圖

②採用氣體保護焊焊接隔板與腹板、蓋板的連線焊縫。

③安裝另一塊蓋板，並按圖6所示順序焊接4條稜角焊縫。稜角焊縫打底焊道（1，，2，）採用C02氣體保護焊，蓋面焊道（3，，4，）採用埋弧自動焊。

5）矯正焊接變形

腹桿焊接成型後，對各部尺寸進行檢測，對超差部位採用火焰法進行變形矯正。

6）鑽連線螺栓孔

在剛性平台上放地樣，將腹桿水平放在平台上，對地樣劃出兩端孔群位置線。採用平面覆蓋式模板，對線鑽兩端連線孔。

7）製造要點

防止腹桿焊後發生扭曲變形是腹桿製造的關鍵。為此須採取以下保證措施：一為保證組拼質量對腹板及中間隔板的邊緣及坡口用刨邊機和說邊機進行加工；二是嚴格按照焊接順序進行施焊；三是焊後採用火焰法消除焊接應力並進行變形矯正。

3.撐桿製造

撐桿鋼管φ600×16毫米，採用直縫焊接鋼管，其製造及要求同拱肋弦管。斜撐φ402×16毫米採用無縫鋼管直接下料。

1）號料及下料

按照施工詳圖放出撐桿的1:1大樣，劃出下料切割線。採用半自動氣割機進行下料，長度允差土2毫米。

2）加工焊接坡口

在平台上，劃出兩端坡口切割線，並採用半自動氣割切割坡口。坡口根部寬度1~3毫米。切割後用砂輪打磨坡口，使之光潔，清除銹斑、油污等髒物。

3）卷管及焊接

利用專用壓模，在壓力機上將直縫邊先壓製成型，然後上卷板機卷管。採用埋弧自動焊焊接撐管直縫，先焊內側，然後再清根焊外側。對於需進行接長的撐桿，採用埋弧自動焊進行對接環縫的焊接，先焊接內側，再清根焊外側。

4）撐管矯正

撐管管節焊接完成後，應二次上卷板機進行矯正，矯正後管節連線埠失圓度不超過1.8毫米。對接長的撐管應放到平台上，檢查其彎曲度，並對超差部位採用火焰矯正。矯正後實際彎曲度，不超過3毫米。

5）組焊節點板

先將同一端兩節點板與填板及加勁板組焊成整體，填板與節點板間加1毫米薄鐵皮調整間隙，保證兩節點板間距為正差2~3毫米。加勁板與節點板的連線焊縫，非隱蔽部分留待工地安裝焊接。撐管制造完成後，用鋼印在兩端距端部及直焊縫100毫米位置打上編號。

6）製造要點

組焊兩端節點板時，應嚴格控制好兩端連線螺栓孔群的中心距精度。

4.節點板製造

1）下料

該橋節點板數量大，形狀尺寸各異，為保證精度提高效率，採用數控氣割機下料，不留加工和修割餘量。為保證鑽孔質量，節點板螺栓孔採用數控鑽床鑽制。

2）鑽孔

為減輕數控鑽床工作量，提高工作效率，對相同型號的節點板，用數控鑽床先鑽1塊，充當模板，再套鑽其餘節點板。每塊模板，只可用於套鑽1次。

3）製造要點

控制好節點板連線螺栓孔的位置精度是關鍵工序，為此採用數控鑽床進行鑽孔。先鑽一塊充當模板，再用其套鑽其餘節點板。每塊模板，只能使用一次。

四、通過“5+1”整體臥拼進行單肋片的組裝

1.放樣

單肋片組拼在剛性的平台上進行。按吊裝節段施工圖在平台上放出1:1大樣：上下弦管外緣輪廓控制線、拱肋中心線、腹桿中心線及拼裝線、弦管對接線、橫聯撐桿的中心線。拱肋寬度加5毫米的焊接收縮量。地樣必須經自檢、互檢和專檢，符合圖紙尺寸要求後，用油漆標記，打上樣沖眼。在平台上沿上弦管凸邊輪廓線、下弦管凹邊輪廓線、腹桿側邊輪廓線各設2個定位擋板，並在腹桿兩端設定腹桿支承座。如圖7所示。

圖7 拱肋肋片拼裝定位示意圖

2.各部件就位

將上、下弦管分別吊上平台，對地樣就位。上弦管控制上凸邊輪廓線，下弦管控制下凹邊輪廓線，允許偏移5毫米，超出範圍時用火焰進行矯正。將腹桿吊上平台，對地樣就位，兩端用支承座支撐，使其中心面與弦管中心在一個水平面內。

3.安裝腹桿節點板

先將下部的節點板栓在腹桿上，並用沖釘定位，接觸面間墊1.0毫米薄鐵皮，然後對線將節點板與弦管點焊固定。當節點板與弦管間隙過大時，採用手工焊方法，先對節點板進行堆焊；節點板與弦管發生衝突時，採用氣割的方法，對節點板進行修割。無論是堆焊還是修割，都須對坡口面進行修磨，使其表面光潔。再用相同的方法，組裝上部的節點板。

焊接時先焊接節點板上側坡口焊縫，應儘量使焊縫熔透，以減小背面清根量。焊接採用小線能量，多層多道焊。每焊接一道焊縫，須對焊道表面進行錘擊處理。錘擊後，焊道表面應有均勻的可見壓痕。背面清根及封底焊，在拱肋試裝完成，拆下腹桿後進行。

4.安裝橫聯節點板

橫聯節點板僅進行點焊固定。注意控制節點板孔群到肋片中心面的高度，和上、下弦管上的兩個節點板的相對位置。同一節段中，只組裝一個肋片上的節點板，另一個肋片上的節點板栓在橫聯上，在節段組拼時再進行定位。

5.上下肋片合樣

劃出肋片兩端弦管的切割線和距切割線100毫米位置的切割檢查線。切割線按相鄰兩節段弦管接口中心線確定，不考慮對接坡口的間隙要求，對接坡口在與相鄰節段的肋片組裝時進行修割。然後將肋片翻身，清根焊接另一面節點板坡口焊縫。按相同工藝組裝另一側單肋片，再將上下兩肋片進行合樣，檢查並矯正使其幾何尺寸在允差範圍內。依此程式組裝出全橋每個單肋片。

6.單拱肋肋片“5+1”整體臥拼

相鄰節段肋片以整體“5+1”單肋臥拼的形式進行合樣，組焊節段接頭法蘭，確定出拱上立柱支座的中心位置。合樣分三部分進行，次序分別為1號+2號+3號+4號+5號+6號，6號+7號+8號+9號+10號+11號，11號+12號+13號+14號+15號。

7.製造要點

大樣是進行結構尺寸控制的基礎，放出準確的單肋片組拼大樣後要經自檢、互檢和專檢；要通過整體“5+1”拱肋臥拼技術對變截面拱肋線形進行控制；要控制好焊接變形，提前採取反變形措施，在拱肋寬度上加5毫米的焊接收縮量；要對局部超差採用火焰進行校正。

五、拱肋預拼裝

主拱肋各部件製作完畢後，即開始進行拱肋預拼裝。拱肋節段廠內預拼的目的是檢驗大橋製造是否符合設計線形及尺寸要求，為工地吊裝做好準備。

基本流程為：單肋片組焊→弦管組焊接頭法蘭→節段組裝→拱肋拆開→節點板背面焊縫清根焊接→表面噴砂處理→表面噴鋁處理→表面油漆→待裝車發運。

1.預拼平台

節段的預拼裝必須在單肋片組焊合格後進行。為保證節段接頭質量符合要求，肋片間橫聯撐桿、拱肋間橫撐撐桿均能準確定位安裝，須在專用的拼裝平台上採用立式拼裝。每組拼裝4個節段（含8個拱肋節段，3道橫向風撐），拼裝台的長度和寬度要求，如圖8所示。

圖8 拼裝平檯布置圖

2.預拼裝順序

節段預拼裝工序為：1號+2號+3號+4號，4號+5號+6號+7號，7號+8號+9號+10號，10號+11號+12號+13號，13號+14號+15號。節段預拼順序見圖9所示。

圖9 預拼裝順序示意圖

3.預拼要點

1）拱腳段安裝定位，以下弦管底端為基準。安裝時下弦管底端基準面應進行精確測量、調整，確保4個基準面在同一個平面內，並且底部4個支撐點水平高度（h）相同。各支撐座基礎應牢靠，應保證在拱肋重量作用下不下沉。如圖10所示。

2）4號+5號+6號+7號，7號+8號+9號+10號，10號+11號+12號+13號，13號+14號+15號節段拼裝時，作為基準的4號，7號，10號，13號節段B、C肋片間的橫向風撐不可缺少，以保證AB和CD兩拱肋相對位置正確。

3）每組拼裝焊接完成後，對各個部件按規定進行編號標識，並對今後的安裝基準（樣沖眼）採用2毫米鐵皮點焊遮蓋，以便工地安裝時對號安裝和測量。

4）拱肋預拼裝後只對主弦管上的節點板進行焊接，其他焊縫在工地吊裝時進行焊接。

材料設備

1.主要材料

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的主要材料見表1。

表1 主要材料表

序號	名稱	型號、規格	單位	數量
1	Q345C鋼材	16~35毫米	噸	5500
2	高強螺栓	╱	噸	45
3	鋁絲	1070A（L1）φ2~φ3	噸	14.5
4	油漆	環氧雲鐵及脂肪族聚氨漆	噸	11.2

2.主要機具設備

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的主要機具設備見表2。

表2 主要機具設備表

序號	名稱	型號、規格	單位	數量
1	多頭直條切割機	CG1-3000A	台	2
2	BCM等離子精密數控切割機	4米x18米	台	1
3	吸入式焊劑烘乾機	YJJ-A-500	台	1
4	半自動氣體保護焊機	NBC-400	台	22
5	矽整流自動埋弧焊機	MZ-1-1000A	台	16
6	直流手弧焊機	GS-500SS	台	8
7	四柱萬能液壓機	YA32-500	台	1
8	橋式起重機	30噸	台	2
9	龍門吊機	60噸	台	1
10	臥式車床	C61125A	台	2
11	雙工作檯數控鑽床	PD30	台	1
12	萬向搖臂鑽床	Z3732x8	台	8
13	雙側鐵床	SX-20M	台	1
14	刨邊機	B811-20A 12米	台	1
15	超音波探傷儀	CTS-2000	台	4
16	角焊縫磁粉探傷儀	DCT-C	台	1
17	測厚儀	LE—900	台	1
18	全站儀	徠卡702	台	1
19	經緯儀	T2	台	1
20	衝擊試驗機	JB-300B	台	1

參考資料：

質量控制

• 質量標準

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的質量標準有以下4點：

1.進廠鋼材應符合設計檔案要求和《低合金高強度結構鋼》GB 1591的有關規定，除必須有材料質量證明書和合格證外，還應按《鐵路鋼橋製造規範》TB 10212-98的規定進行復驗。

2.鋼管拱肋的加工製作、焊接執行《公路橋涵施工及驗收規範》JTJ 041-2000，全熔透焊縫按I級驗收。

3.拱肋製造精度要求：下料允差≤2毫米；卷管直徑允許誤差為±2.4毫米；直縫對接錯邊量≤1.0毫米。管節對接錯邊量≤2毫米。鋼管稜角度≤1.5毫米。

4.鋼結構外表面採用電弧熱噴鋁長效防腐塗層。噴塗前，金屬表面進行Sa3級噴砂處理。電弧噴鋁1道，鋁層厚度200±20微米；環氧雲鐵封閉漆1道，漆膜厚度20微米；環氧雲鐵中間漆1道，漆膜厚度60微米；紅色脂肪族聚氨酯面漆2道，漆膜厚度50微米。

• 質量控制

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的質量控制有以下7點：

1.所有的質量檢驗應由具有相應資質的單位進行。產品檢驗用儀器、工具及施工用的定扭扳手等，均應由相應資質的計量單位進行鑑定和標定。

2.加強對材料的管理與驗收。所有的鋼材、高強度螺栓、焊接材料和塗裝材料，除了有生產廠家出具的產品質量合格證書外，使用前均應按生產的爐號或批號，根據其執行的相應的國家、行業進行材質復驗。復驗合格後才允許投入使用。材質復驗的取樣、送檢和試驗，應報請監理工程師旁站確認。

3.構件幾何形狀和尺寸的測量，應注意避免日照的影響。

4.加強質量控制，實行標準化作業，拱肋的加工從下料、卷管、破口、焊接到組樣和預拼裝，都要嚴格按照施工規範、技術標準操作，技術交底明確，配專職質檢工程師，通過交接驗、互驗及監理檢查認證後，才組拼和出廠，上道工序不達標，不允許進行下道工序的施工。

5.拱肋、撐桿、腹桿及節點板等鋼結構均在工廠加工製作，所有鋼管管節均採用直縫坡口焊，卷管方向與鋼板壓延方向一致，管節與構件製作標準及精度要求按照《公路橋涵施工及驗收規範》JTJ041-2000實施。

6.桿件焊接要嚴格執行施焊工藝，不得隨意變更預定參數；施焊環境溫度不應低於5℃，空氣相對濕度不應高於80%。環境溫度低於5℃時，應進行預熱處理。相對濕度高於80%時，焊前套用烤槍對焊區進行烘烤除濕；焊前應清除焊接區的銹塵和油污。多道焊時應將前道熔渣清除乾淨，並經檢查確認無裂紋等缺陷後再繼續施焊；型接頭的角焊縫和對接接頭的平焊縫，兩端應配置引弧板和引出板，其材質和坡口型式與被焊工件相同。

7.焊縫檢測

7.1. 外觀檢查

1）所有焊縫均須進行100%外觀檢查。焊縫外觀質量要求成形美觀、整齊，不得有裂紋、夾渣、焊瘤、未熔合、未填滿弧坑等焊接缺陷。

2）所有角焊縫焊縫尺寸不低於設計要求，全熔透角焊縫，其焊縫外部焊腳尺寸為t/2（t為腹板板厚）但不大於10毫米。

7.2. 超音波探傷檢查

1）超音波檢查應在焊完24h後檢查。檢查等級符合《鋼焊縫手工超音波探傷方法和探傷結果分級》GB11345規定的B級要求。

2）所有鋼板接長對接焊縫，鋼管縱向和環向對接焊縫，接點板與弦管連線的全熔透角焊縫，拱肋腹桿、拱上立柱、鋼蓋梁的4條稜角焊縫進行100%超音波探傷。

3）質量等級：所有鋼板接長對接焊縫，鋼管縱向和環向對接焊縫，為《公路橋涵施工及驗收規範》JTJ041-2000規定的I級焊縫，其他要求超音波探傷的焊縫為II級。

7.3. 射線探傷檢查

1）射線探傷應符合《鋼熔化焊對接接頭照像和質量分級》GB 3323規定的射線照像質量等級AB級要求，射線探傷焊縫質量等級為II級。

2）焊接鋼管環向與縱向對接焊縫，均應按設計要求進行射線探傷，探傷比例為10%。射線探傷不合格的焊縫，要在其附近再選取2個檢驗點進行探傷，如這2個檢驗點中又發現1處不合格，則該焊縫必須全部進行射線探傷。

7.4. 焊縫返修

1）焊腳尺寸不足或焊縫咬邊，應採用手工電弧焊進行補焊返修。

2）發現有表面氣孔或存在內部缺陷時，可採用碳弧氣刨，將焊接缺陷清除並進行補焊。

3）發現裂紋，應先查明原因，制定出預防措施，再用清除缺陷的方法進行補焊。缺陷清除範圍為裂紋兩端各外延50毫米。

4）焊縫返修後，採用原檢驗方法的要求進行重新檢驗，同一部位的焊縫，返修次數不宜超過2次。

• 質量保證措施

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》強調如下措施：

1.焊工必須持證上崗，高空焊接工人從中擇優錄用。

2.坡口打好後，由兩人專門負責管口的打磨，工具用電動磨光機，使焊口清潔。

3.焊工的焊條起弧與收弧時決不允許在焊縫以外發生，應以焊縫端部（約10毫米以上處）起弧、收弧，以避免氣扎和夾渣現象發生。

4.對於主拱管的對接，如遇雨天，五級以上風天，停止施焊，霧天待構件表面無水分後，在上午9時以後施焊。

5.焊後對焊縫進行100%超音波檢驗，並進行抽探15%射線檢查。如出現返工，則必須制定返工工藝，並按工藝嚴格執行，且返工不能超過兩次。

6.在現場施工中，由於施工條件較差，為保證焊接質量，必須在施焊前採取必要的防風、防雨、防潮措施。

7.採取適當的焊接工藝。在現場施工中，由於構件較多，應採取先點焊定位，再先內後外對稱施焊的施工工藝。

8.分段焊接後，應對分段尺寸進行檢查，對發生的超標變形進行調整。

安全措施

採用《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

危險源識別

危險源主要有高空作業、鋼管拱肋散件拼裝及吊裝、起重作業、施工用電、電氣焊等。

安全措施

1.起吊重物時，應進行試吊，當起吊吊車微微受力時，停機檢查設備的靈敏性和可靠性及重物綁紮的牢固程度，確認情況正常後方可繼續進行。

2.高空作業人員必須先經身體檢查合格，不合適高空作業的人員不得進行高空作業。高空作業時，不僅要戴安全帽，穿防滑鞋，設定安全網，還應檢查是否有系安全帶的地方。

3.在高空焊接時，必須系好安全帶，焊接周圍備有消防設備；更換場地、移動電焊機時，必須切斷電源，檢查現場，清除燭渣。

4.嚴格執行三級安全教育和技術交底制度，未經安全教育和交底的人員，不準上崗作業。

5.作業人員持證上崗，作業時穿戴防護用品，電焊機設定單獨的開關箱，施焊完畢，拉閘上鎖。遇雨、雪天停止露天作業。

6.氧氣瓶、乙煥瓶受熱不得超過35℃，防止火花和鋒利物件碰撞膠管。氣焊槍點火時應按“先開乙炔、先關乙炔”的順序作業。氧氣瓶、氧氣表及焊接工具的表面嚴禁沾污油脂；氧氣瓶設防震膠圈，並旋緊安全帽，避免碰撞、劇烈震動和強烈陽光暴曬。

7.施焊時，場地應通風良好，點火時焊槍不得對人，正在燃燒的焊槍不得隨意亂放，施焊完畢，將氧氣、乙塊閥門關好，擰緊安全罩。

環保措施

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的環保措施是：

1.清理施工垃圾時使用容器吊運，嚴禁隨意凌空拋撒，造成揚塵。清運垃圾時，適量灑水減少揚塵。

2.工程垃圾分類收集，運輸到指定地點。

3.施工機械防止嚴重漏油，禁止機械在運轉中產生的油污水未經處理就直接排放，或維修施工機械時油污水直接排放。

4.工地上使用的各類柴油、汽油機械執行相關污染物排放標準，不使用氣體排放起標的機械。

5.辦公區、施工區、生活區合理設定排水明溝、排水管，道路及場地適當放坡，做到污水不外流，場內無積水。

6.作業時儘量控制噪聲影響，對噪聲過大的設備儘可能不用或少用。在施工中採取防護等措施，把噪聲降低到最低限度。

7.儘量避免夜間施工，確有必要時及時向環保部門辦理夜間施工許可證，並向周邊居民告示。

8.施工現場環境衛生落實分工包乾。制定衛生管理制度，設專職現場自治員2名，建築垃圾做到集中堆放，生活垃圾設專門垃圾箱，並加蓋，每日清運。確保生活區、作業區保持整潔環境。

9.噴砂除銹要在封閉的車間進行。

效益分析

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》取得如下效益：

1.利用場地條件，“5+1”臥拼，既保證了施工質量，又可有效利用施工空間、增加機械設備周轉使用率，節約資金240萬元。

2.在場內加工製作，質量完全能夠得到保證，且具有一定生產規模，可以提高企業的影響力，創造一定的社會效益。

3.栓焊結合加工製造鋼管桁架拱橋節段，在場內完成節段組拼後解體成散件運至現場，解決了整體運輸的難題，使在無水運、無整體節段運輸等複雜山區地形條件建設大跨度鋼管混凝土橋樑成為現實。

4.在場內加工製造，與現場加工相比，避免了土地的大量占用和不可恢復，保護了環境，產生較大的環境效益。

5.鋼構件加工採用了高強度鋼材、高強螺栓、環保油漆等材料，再加上栓焊結合及電弧噴鋁防護，有效的提高了鋼構件精確度、可靠性和耐久性，具有節能、節材、環保、穩定的優勢。

註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算

套用實例

《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》的套用實例如下：

• 滬蓉國道主幹線湖北宜昌至恩施高速公路支井河特大橋

工程概況

滬蓉國道主幹線湖北宜昌至恩施高速公路支井河特大橋，為2010年之前的世界上最大跨度的上承式鋼管桁架拱橋。全橋主拱部分由2個矩形鋼管桁架拱肋、20道連線兩拱肋的“米”字形橫向風撐（橫聯）組成。拱肋中心軸線採用懸鏈線，計算跨徑430米，計算矢高78.18米，矢跨比1/5.5。拱肋採用鋼管和箱形鋼腹桿組成的空間桁架結構，拱腳處截面中心高度13米，拱頂處截面中心高度6.5米。拱肋中心寬度4米。兩拱肋內側肋片之間中心距9米。整個拱肋桁架分30個節段（不含拱頂處弦管600毫米調整段），最大節段吊裝重量約280噸。全橋主拱部分鋼結構設計選材為Q345C，工程量約5500噸。2005年6月開始加工製作，2008年7月拼裝完成。

拱肋弦管直徑均為1200毫米，壁厚有變化。自拱腳下弦管1~4節段為35毫米，5~7節段為30毫米，其它節段為24毫米；上弦管全橋均為24毫米。節段間弦管連線，採用先高強度螺栓連線內置法蘭定位，再將節段弦管與弦管進行焊接的工藝。拱肋腹桿為箱形桿件，截面尺寸為400毫米×600毫米，其蓋板厚度為16毫米，腹板厚度為18毫米。連線兩肋片的橫聯，採用直縫焊接鋼管。上下橫聯為φ600×16毫米，斜撐為φ400×16毫米。腹桿、橫聯、斜撐與弦管連線型式均為高強度螺栓連線和焊接的組合連線。節點板厚度20毫米。橫向風撐的直桿和斜桿及其與弦管的連線型式和橫聯相同。

套用效果

該橋於2007年6月5日開始吊裝，2008年7月29日順利合攏。通過採用該工法，在工廠內進行拱肋加工製作、整體組拼，使各項指標均滿足設計及規範要求，同時確保了現場立拼、安裝的精度，鋼管拱肋最終以對位高程偏差3毫米、軸線偏差10毫米的合攏。

• 浙江省象山縣三門口跨海大橋

工程概況

浙江省象山縣三門口跨海大橋工程位於象山縣石浦鎮西南約15千米處的三門口海域地區，為象山縣環石浦港陸島交通工程的一部分。主跨為270米的中承提籃式鋼管混凝土拱橋，矢高54米，矢跨比為1/5，吊桿間距8米。拱肋拱軸線採用懸鏈線，拱軸係數1.543，拱肋內傾角為8°。拱肋結構採用節間為4米的N形桁架形式，上、下弦桿採用4根φ800毫米鋼管，腹桿採用φ400毫米鋼管。截面尺寸拱肋寬2.4米（鋼管中心間距1.6米），高為5.3米（鋼管中心間距4.5米）。單橋拱肋鋼管桁架順橋向安裝分為13個節段，橫橋向分為上、下游兩肋，肋間由K形橫撐相連，全橋共11道。

套用效果

該橋於2005年3月18日開始吊裝，2005年5月8日順利合攏。通過採用該工法的核心技術，使各項指標均滿足設計及規範要求，確保了現場拼吊裝的精度。

• 丹東月亮島大橋

工程概況

月亮島大橋為鋼管混凝土系桿拱橋，橋面寬9米，淨跨徑194.2米，計算跨徑202米，矢高37米，吊桿間距5米。主拱肋為X形拱，兩片拱肋內傾角11.57°，拱角間距12.5米，拱頂處間距5米；拱肋為桁架式鋼管混凝土結構，弦桿為φ1100鋼管，壁厚12毫米，鋼號為Q345-C，腹桿為φ500鋼管，壁厚10毫米，弦桿中心距3518毫米，兩拱肋間設15道橫撐並設有K字形連線系，弦桿內泵送50號微膨脹混凝土。橋面採用吊桿下設預製鋼筋混凝土橫樑，橫樑與後澆橋面板連線成整體，吊桿採用鍍鋅高強鋼絲冷鑄錨製作，外表為兩層PE熱擠護套防護。吊桿一端吊於拱肋頂，另一端錨在橫樑底。該橋為無推力拱橋，橋面板中設37根φ15.24-12預應力鋼束，作為拱橋系桿，縱向力筋錨固在端橫樑上。

套用效果

該橋於2001年10月20日開始吊裝，2001年12月5日順利合攏。通過採用該工法的核心技術，使各項指標均能滿足設計及規範要求，使得成拱後能夠保證質量和線形。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大跨度變截面栓焊結構鋼桁架拱肋加工製作工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。