施工組織設計方案

第＋二章 鋼橋施工

第一節 概 述

鋼橋是各種橋樑體系特別是大跨度橋樑常見的一種型式。近20年來，隨着預應力砼橋樑的急速發展，鋼橋已越來越多地進人更大的跨度領域，並且在結構形式、材料及加工製造、施工架設方面不斷有所開拓和創新。到70年代末，可以説鋼橋已經用一種完全嶄新的面貌出現在橋樑界並與預應力砼橋樑展開劇烈的競爭，這在一定程度上推動了橋樑工程的發展。

由於鋼材是一種性能優越的彈塑性材料.所以在橋樑上使用比較靈活，從板梁橋、桁樑橋、拱橋直至大跨度的懸索橋。近20年來，鋼斜拉橋又得到了飛速的發展，起着主導橋樑工程發展的地位。

隨着材質(主要是高強度鋼材和各種耐候鋼)的提高以及焊接工藝和高強度螺栓連接的不斷完善，各種受力性能優越、製造架設容易的箱形截面樑也就同時得到大力發展。

除此之外.在橋樑施工裝備方面，特別是吊機的起重能力不斷提高，伸臂拼裝所使用的行走於橋上的吊機起重能力已經用到1000kn.大型浮吊的起重能力也普遍達到6500kn，並且也已經有一次起吊重力達35000kn整孔橋樑的例子。為了將拼好的橋頂高或頂推就位，千斤頂的行程已擴大到2.0m。

這一切都促使傳統的鋼橋施工和架設法得到更新。以往大跨度鋼橋基本上以懸臂拼裝架設為主，現在除了懸臂安裝之外，還常常採用整孔吊裝和頂推施工方法，以提高施工速度。

此外，在條件許可的場合，還可用浮運法輔助安裝(如hunber橋)。

在體系方面，一些管運不良、費工費料的結構(如懸臂桁樑)已經淘汰，而代之以結構緊湊、線條簡潔、造形美觀、受力優越的結構。

值得注意的是，鋼結合樑composite beam)已從中小跨度(40～80m)的範圍內越出，而走向大跨度領域(如加拿大的annasis橋)。

世界著名的日本本四聯絡線工程，也基本以大跨度的懸索橋和斜拉橋為主體，這説明鋼橋今後幾十年的方向應以大跨、輕質、高強、美觀、施工快速等為發展的特點。

第二節 鋼構件的製作

鋼構件的製作主要包括下列工藝過程：作樣、號料、切割、零件矯正和彎曲構件校正、結構試拼裝、除鏽和塗該等。

(一)作樣

根據施工圖製作樣板或樣條的工作叫作樣。利用樣板或樣條可在鋼料上標出切割線及栓孔位置。

(二)樣板

一般構件用普通樣板，它可用薄鐵皮或0.3～0.5mm的薄鋼板製作。橋樑，栓孔可採用機器樣板鑽制。機器樣板是在厚12～20mm的鋼板上置，精確地嵌入經過溶碳淬火處理的鋼質鑽孔套。鑽孔套是旋制的。鑽孔套直徑公差只有±0.05mm，孔心距公差為±0.25mm。鑽孔時將機器樣板覆蓋在要加工的部件上，用卡具夾緊，錨頭即通過鑽孔套鑽制加工部件上的安裝孔

。用樣板鑽出的孔，精度高而劃一，並可省去號孔工作。圖12—1為主樑節點板用的機器樣板。

(三)樣條

用2—3cm寬的鋼條做成的樣板叫樣條，它適用於較長的角鋼、槽鋼及鋼板的號料。

二、號料

利用樣板、樣條在鋼材上把零件的切割線畫出，稱為號料。號料使用樣板、樣條而不直接使尺，這是為了避免出現不同的尺寸誤差，而使釘孔錯位。號料的精確度應和放樣的精度相同。

三、剪切

剪切是使用剪切機進行的，對於16mn鋼板，目前可切厚度在16～20mm。對於一般剪切機不能剪切的厚鋼板，或因形狀複雜不能剪切的板材都可採用焰切。焰切分：切割、半自動切割和自動切割機切割。聯合剪衝用於角鋼的剪切。目前聯合刃衝機可貝切的最大角鋼為∠125×125×12。

鋸切主要用於對槽鋼、工字鋼、管材及大型角鋼，鋸切的工具為圓鋸機。

四、矯正

由於鋼材在軋製、運輸、切割等過程中可能會產生變形，因此需要進行矯正

對於鋼板常採用輥壓機來趕平，對於角鋼也可用輥壓機進行調直。

對於切割後呈馬刀形彎曲的料件，當寬度不大時，可以在頂彎機上矯正。對於寬厚鋼板的馬刀形彎曲，則要用火焰加熱進行矯正，火焰温度應控制在600℃一800℃之間。

五、制孔

號孔是藉助樣板或樣條，用樣衝在鋼料上打上衝點，以表示釘孔的位置。如果採用機器樣板則不必進行號孔。

鑽孔的一般過程為：①畫線鑽孔：②擴孔套鑽；②機器樣板鑽孔；④數控程序鑽牀鑽孔

使用機器樣板鑽孔可以使杆件達到互換使用，但對於不同規格的單構件則不能使用同一樣板來鑽孔(如釘孔排列不同或釘孔的間距不同)，因此設計者應儘量使結構物的設計標準化、模數化.以減少機器樣板的數量，提高機器樣板的利用率。

鑽孔時可將幾塊板材與覆蓋式機器樣板一同卡牢，然後用搖臂鑽牀一次在鑽孔套內套鑽鑽透各層。

用數控座標式鑽牀鑽孔可達到很高的精度.也可以使工字型杆件的工地栓孔製成的孔應成正圓柱形，孔壁光滑，孔緣無損傷不平，刺屑消除乾淨。

組裝件可預鑽小孔，組裝後進行擴鑽，預鑽孔徑至少應較設計孔徑小3mm。

六、組裝

組裝是按圖紙把製備完成的半成品或零件拼裝成部件、構件的工序。

構件組裝前應對連接表面及焊縫邊緣30～50mm範圍內進行清理，應將鐵鏽、氯化鐵油污、水分等清除乾淨。

栓焊鋼樑的主標杆件截面形式大多數為h形，h形杆件的組裝是在胎型上進行的，為便於進行定位焊，組裝胎型最好是轉動式，見圖12—2及圖12—3所示。

為了保證組裝質量，對組成杆件的各零件的相對位置、

相互間的密貼程度以及整個杆件的外輪廓形狀和尺寸，在組拼過程中均要進行檢查。

在零件正確頂緊就位後，即可進行定位焊。定位焊的焊續長度每段為50～100mm，各段之間的距離為400—600mm。

七、焊接

鋼橋採用的焊接方法有自動焊、半自動焊和手工焊三種。

焊接質量在很大程度上決定於施焊狀況。焊接時所採用的電流強度、電弧電壓、焊絲的輸送速度及焊接速度都直接影響焊接質量。

在焊接前，如無焊接工藝評定試驗的，應做好焊接工藝評定試驗，並據此確定焊接工藝。

焊接完畢後應檢查焊縫質量。焊縫中主要缺陷有；裂縫、內部氣孔、夾渣、末熔透、咬邊、送流、燒穿及焊縫尺寸不合規定等。對於所有的焊縫均進行外觀檢查。內部檢查以超聲波探傷為主。

八、試拼裝

栓焊鋼樑某些部件，由於運輸和架設能力的限制，必須在工地進行拼裝。

運送工地的各部件，在出廠之前應進行試拼裝，以驗證工藝裝備是否精確可靠。例如鋼桁樑橋試拼裝按主桁、橋面系、橋門架及平縱聯四個平面進行。試拼裝時，鋼樑主要尺寸如桁高、跨度、上拱度、主拓間距等的精度應滿足有關標準的要求。新設計的以及改變工藝裝備後製造的鋼樑，均應進行試拼裝。對於成批連續生產的鋼樑，一般每10～20孔應試拼裝一次。

最近十幾年來，隨着橋樑向“長跨、輕質、高強、整體”發展，鋼橋的結構形式日新月異，花樣百出。鋼橋的製造技術、工藝水平也在迅速提高。

目前鋼橋的製造技術發展的主要特點是：

普遍應用電子計算機進行計算機輔助設計(cad)和繪圖(cadd)系統的開發。

用精密切割代替刨銑機械加工。

高效切割、自動碳弧氣刨開坡口。

將光電路蹤技術運用於切割、放樣、畫線等工序。

先進的檢測手段。目前常用的x射線焊縫探傷儀已發展為輕便式，可在杆件上直接探傷。全力提高鋼樑焊接接頭的強度。

改進除鏽、塗油方法和組裝成型工藝

第三節 鋼橋的安裝

懸臂安裝是在橋位上拼裝鋼樑時，不用臨時膺架支承，而是將杆件逐根的依次拼裝在平衡樑上或已拼好的部分鋼樑上，形成向橋孔中逐漸增長的懸臂，直至拼至次一墩(台)上。這稱為全懸臂拼裝。

若在橋孔中設置一個或一個以上臨時支承進行懸臂拼裝時稱為半懸臂拼裝。用懸臂法安裝多孔鋼樑時，第一孔鋼樑多用半懸臂法進行安裝。

鋼樑在懸臂安裝過程中，值得注意的關鍵問題是：①降低鋼樑的安裝應力；②伸臂端撓度的控制；②減少懸臂孔的施工荷載，④保證鋼樑拼裝時的穩定性。

懸臂安裝鋼樑的施工順序如下：

(一)杆件預拼

由橋樑工廠按材料發送表發往工地的都是單根杆件和一些拼

接件，為了減少拼裝鋼樑時橋上的高空作業，減少吊裝次數，通常將各個杆件預先拼裝成吊裝單元，把能在橋下進行的工作儘量在橋下預拼場內進行，以期加快施工進度。

(二)鋼樑杆件拼裝

由預拼場預製好的鋼樑杆件經檢查合格後，即可按拼裝順序先後運至提升站，由提升站吊機把杆件提運至在鋼樑下弦平面運行的平板車上，由牽引車運至拼樑吊機下拼裝就位。拼樑吊機通常安放在上弦，遇到上弦為曲弦時，也可安放在下弦平面。

鋼樑拼裝必須按一定購拼裝順序因進行。在擬定拼裝順序時應考慮下列原則；

1．拼樑吊機的性能，如運行方法、起吊能力、最大吊距等。

2.先裝的杆件不應妨礙後裝杆件的安裝與吊機的運行。

3.拼裝時，應儘速將主桁杆件拼成閉合的三角形，形成穩定的幾何體系聯結系，保證鋼樑結構的空間穩定。

4.主桁杆件拼裝，應左右兩側對稱進行，防止偏載的不利影響。

圖12—4為一主桁懸臂拼裝順序圖。

伸臂拼裝第一孔鋼樑時，根據懸臂長度大小，需要一定長度的平衡樑，並應保證傾覆穩定係數不小於1.3(傾覆穩定係數就是穩定力矩與傾覆力矩之比值)。平衡樑通常是在路堤上(無引橋的情況)或引橋上(通常是頂應力鋼筋砼樑或鋼板樑)或滿布膺架上進行拼裝。

在拼裝工作中，應隨時測量鋼樑的立面和平面位置是否正確，鋼樑安裝偏差的容許值參見《鐵路鋼橋樑拼裝及架設施工技術規則》。

(三)高強度螺栓施工

在高強度螺栓施工中，目前常用的控制螺栓的預拉力方法是扭角法和扭矩係數法。

安裝高強螺栓時應設法保證各螺栓中的預拉力達到其規定值，避免超拉或欠拉。

(四)安裝時臨時支承佈置

臨時支承主要類型有：臨時活動支座、臨時固定支座、永久活動支座、永久固定支座、保險支座、接引支座等，這些支座隨拼樑階段變化與作業程序的變化將互相更換交替使用。

(五)鋼樑縱移

鋼樑在懸臂拼裝過程中.由於樑的自重引起的變形；温度變化的影響；製造誤差；臨時支座的摩阻力對鋼樑變形的影響等因素所引起的鋼樑縱向長度幾何尺寸的偏差，致使鋼樑各支點不能讓設計位置落在各橋墩上，使橋墩偏載。為了調整這一誤差至允許範圍內，鋼樑需要縱移。

常用的縱移方法有：

温差法：利用一天的氣温差倒換支座(活動支座與固定支座相互轉換)，可以達到縱移的目的頂落樑法；在連續樑中.利用該聯鋼樑中間某一個支點的頂落及兩旁支點的支座變“固”或變“活”的相互轉換.使鋼樑象蛇一樣的爬行，向着預定的方向蠕動。

(六)鋼樑的橫移

鋼樑在伸臂安

裝過程中，由於受日光偏照和偏載的影響，加之杆件本身的製造誤差，鋼樑中線位置會隨時改變，有時偏向上游側，有時偏向下游側，以致到達墩頂後，鋼樑不能準確的落在設計位置上，造成對橋墩偏載。為此必須進行鋼樑橫移，使偏心在允許範圍之內。

橫移可用專用的橫移設備，如圖12—5所示。也可以根據情況採取臨時措施。

橫移必須在拼裝過程中逐孔進行。

二、拖拉法架設鋼樑

(一)懸臂的縱向拖拉

根據被拖拉橋跨結構杆件的受力，永久性的墩(台)之間設置臨時性的中間墩架，以承託校拖拉的橋跨結構。圖12—6表示用拆裝式杆件拼組成中間臨時墩架的縱向拖拉。

在水流較深，且水位穩定，又有浮運設備而措設中間膺架不便時，可考慮採用中間浮運支承的縱向拖拉，如圖12—7所示。必須指出的是，船上支點的標高不易控制，所以要十分注意。

(二)全懸臂的縱向拖拉

全懸臂的縱向拖拉指在兩個永久性墩(台)之間不設置任何臨時中間支承的情況下的縱向拖拉架樑方法。圖12—8所示為用拆裝式杆件組成導樑的全懸臂拖拉。

拖拉鋼桁樑的滑道.可以佈置在縱梁下，也可以佈置在主桁下。縱梁中心距通常為2m，主桁中心對單線樑通常為5.75m。圖12—9為滑道佈置在縱梁下的構造示例，圖12—10為滑道佈置在主桁下的構造示例。