3、太原南内环桥改造工程桥塔施工方案

太原南内环桥改造工程桥塔施工方案
北京路桥机械厂有限公司王新峰
摘要：本工程附属于太原南内环改造工程，桥塔采用直径406mm和直径203mm、材质Q345q D的钢管在工厂焊接成，后运输至安装现场，用汽车吊吊装就位、现场焊接完成。

关键词：焊接、吊装
1 工程概况
1 结构形式
本工程附属于太原南内环改造工程，桥塔总数量为10座，桥塔是由三根弯管所组成的框架，高20米，截面为底1.6米腰长为1.8米的等腰三角形、桥塔所在弧线最高点距离弧弦4米，每座桥塔重量23.628t，总重236.28t。

2 主要材料
钢管采用符合国标《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）规定的Q345qD级钢管。

选用的焊接材料符合相应的国标要求，并与本桥采用的钢材材质和强度相适应。

具体如下：
2.1钢管：
钢管均采用Q345qD级钢，φ406 Q345qD级加劲肋焊接钢管，桥塔格构连接件采用φ203 Q345qD级钢管。

应满足要求：
钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%。

钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.20。

钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

2.2焊材
二氧化碳保护焊采用ER50-6焊丝，直径是1.2mm
2 场内制作
桥塔制造的焊接工艺是保证桥塔质量的关键，所有类型的焊缝在施焊前应做焊接工艺评定，根据工艺评定的结果编制桥塔施工焊接工艺。

1 根据计算Q345qD的Ceq=0.48%，大于0.45%，可见Q345D钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。

且Q345qD钢在焊接时易出现的问题是热影响区的淬硬倾向，Q345qD钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。

结果导致焊后发生裂纹, Q345qD钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。

2 为减少应力集中，形成一个良好的焊接工艺，并达到设计的一级焊缝要求，钢管的对接采用V型坡口，里面加垫铁，二氧化碳气体保护焊施焊。

由于施工季节在冬季，环境温度比较低，为了防止冷裂纹的发生，焊接前应对钢管进行电阻预热，预热温度控制在（60～80）℃，并且控制层间温度，层间温度不高于150℃，不低于60℃，具体焊接工艺参数见下表：
焊接工艺参数表2-1
焊接对钢管的对接焊缝进行100%超声波探伤，并且以10%的比例对焊缝进行射线探伤，检测结果全部合格，保证了南内环桥塔工程的质量。

3 桥塔安装
1 现场环境
1.1 现场从大的地貌上看属于平坦的冲击平原，微地貌属于汾河东西岸河漫滩与汾河
河床。

工程地质分区属于太原盆地次稳定工程地质亚区。

1.2 现主桥已经通车，安装施工时要提前做好安全疏导及防护措施。

2 桥塔的运输
2.1 桥塔的运输使用大吨位抽拉板式运输车辆完成。

为保证运输高度符合所通过的桥梁、涵洞的限高要求，装车时桥塔以立面形状侧卧在车辆上，尾端在车头侧，车辆平板上头与尾侧的高度差通过使用两道专用支架找平，以保证桥塔在车辆上平稳就位，桥塔因自重造成的塔腿钢管1悬空部位应使用若干临时支撑支垫稳固并采取相应防止滑移的措施，使用钢丝绳结合倒链进行张紧，支撑及张紧部位要加装防护以避免防腐涂层损伤，超宽部位安装警示装置。

2.2 运输线路是高碑店—石家庄—太原，全程高速，桥塔超宽运输问题同交管部门协调解决。

2.3、为保证运输安全，指派专人随车通报、处理、解决桥塔运输过程中遇到的突发情况，保证运输安全。

3 桥塔的吊装
3.1 桥塔是由三根弯管所组成的框架，高20米，截面为底1.6米腰长为1.8米的等腰三角形、桥塔所在弧线最高点距离弧弦4米，桥塔总重量为23.6吨。

安装方式立在桥墩上，方向与主桥方向垂直，桥墩中心距离桥边的直线距离为9.5米，由于现场施工条件所致，桥塔与桥面顺向摆放（如吊装示意图所示）。

3.2 用双绳穿过桥塔顶部的两个连接管，钢丝绳长度保证吊钩高于桥塔顶部即可，桥塔的站位与桥塔的安装位置水平距离不少于14米，用1台160吨吊车和1台50吨吊车就位，根据160吨吊的性能，杆长33米，回转半径14米时可吊26吨，50吨吊头一头配合立起。

3.3 钢丝绳选用
根据建设部出版的有关技术资料查表得到钢丝绳直径43毫米6×37+1，抗拉强度为170kg/mm2，钢丝绳破断拉力为1.185×106N。

安全系数根据相关安全规定，取6倍的安全系数。

当钢丝绳为6x37+1时，不均匀受力系数为δ=0.82
根据以上许用拉力 P=S b×δ/K
代入以上数值许用拉力 P=167950N
桥塔重22吨,钢丝绳拉力为2.2×105N,用双绳穿过桥塔顶部两连接管,此时的许用拉力为P1>1.6P=259120N,钢丝绳拉力小于许用拉力,符合安全要求.
3.4 吊装示意图
图3-1（吊车站位）
图3-2（吊车站位）
图3-3（吊装就位中）
4 桥塔的安装
桥塔按“桥塔起吊→桥塔底部调整就位→桥塔顺桥向调整就位→桥塔横桥向调整就位→桥塔全位置复核→桥塔底部定位连接件安装→焊接”的顺序依次进行安装。

4.1安装前准备
4．1.1 为保证桥塔安装位置准确，做好桥塔的安装编号及其上的安装控制点、线的
标识与标记，根据桥塔上已知控制点位，电脑制图求证与安装现场为保证顶部横桥向就位所设临时控制点位的位置尺寸关系。

如下所示：
桥塔上横桥向位置找正控制点
立面及平面投影尺寸
桥塔上横桥向位置找正控制点 立面及平面投影尺雨
4.1.2 以桥塔基础施工时横、顺桥向控制轴线作为桥塔安装就位控制线，该数据由基础施工方测设提供，项目部安装前进行复验。

4.1.3复核所有预埋钢板上塔腿钢管安装位置处水平偏移情况，根据复核结果统计列表，确定桥塔安装时消除基础误差影响的方法。

每组桥塔的塔腿钢管安装处相对高差较小时，采取使用薄钢板在钢管底部支垫调整找正的方法保证安装质量；相对高差较大时，采取在塔腿钢管混凝土浇注封底前，根据复核结果在相应位置的塔腿钢管底部去除高出量的方法保证安装质量。

4.1.4 在每组桥塔的安装基础处，根据预埋钢板上的控制轴线，划出塔腿钢管的轴线、外形轮廓最大处位置线及为保证顶部横桥向就位所设临时控制点位。

为便于桥塔就位时借力调整，预埋钢板上塔腿钢管外形轮廓最大处以外同侧两个方向上加装的临时工艺板，在安装桥塔底部定位连接件前去除。

4.2桥塔就位
4.2.1 桥塔吊装就位时找正吊点位置后，通过在桥塔底部顺桥向两边使用纤绳及人工调整就位，保证桥塔底部塔腿钢管上的控制线与预埋钢板处的桥塔就位控制线重合。

4.2.2 在桥塔横桥向控制轴线上，使用经纬仪通过塔腿钢管1上测设的安装控制轴线实现桥塔顺桥向位置的找正。

桥塔制作及基础误差影响造成的顶部偏移，采用在偏移侧塔腿钢管底部侧面适当位置加装临时工艺板，通过千斤顶提升找正后、使用薄钢板在塔底与预埋钢板间垫实的方法消除。

找正后，桥塔底部在不影响横桥向找正的位置处安装临时定位件。

4.2.3 桥塔横桥向位置采取通过使用水准仪测量桥塔上已知控制点与塔底安装基准面相对高差及从控制点处挂线坠复核与安装现场地面上为保证顶部横桥向就位所设的临时控制点位投影距离偏移量的方法调整找正，当出现无法同时满足理论值要求的情况时，作图分析确保在满足拉索使用的前提下取中间值，调整找正过程与桥塔顺桥向调整找正过程相似。

已知控制点设在L1处塔腿钢管2、3间的连接钢管中心与铅垂线相切处，相对基础顶面高差及与基础轴线水平投影距离如前图所示。

4.2.4 桥塔横桥向调整找正过程中，注意对顺桥向控制轴线的观察，发生偏移及时调整纠正。

桥塔横桥向位置找正后，复核顺桥向位置，无误后定位焊接牢固进行后续施工。

4.2.5 桥塔位置找正后，安装底部定位连接件，按实际位置对已制作的标准形式工件进行修整，保证与塔腿钢管及预埋钢板的连接部位无较大间隙，定位焊接牢固。

4.2.6 桥塔底部焊缝的焊接优先采用二氧化碳气体保护焊，无法完成的部位采用手工电弧焊，采取焊接工艺评定实验合格的焊接材料和参数施焊，施工的总体顺序要求规定如下：
a、先进行定位连接钢板与塔腿钢管的立角缝焊接，注意对称分散进行焊接，避免局部集中造成塔腿钢管顶部偏移，影响安装质量；
b、后进行定位连接钢板与预埋钢板的平角缝焊接；
c、再进行塔腿钢管与预埋钢板的连接焊接，采取分段对称的焊接方式施焊；
d、最后进行定位连接钢板间的角缝焊接。

焊接过程中根据施工具体情况需要，可在局部范围内，在满足施工总体顺序要求的情况下，当上一部位焊接完成后即可进行下一部位的焊接，例如在相邻两块定位连接件的立、平角缝焊接完毕后，即可进行其间的塔腿钢管与预埋钢板的焊接。

焊接完毕后，检查外观修整、去除缺陷。

4.2.7桥塔焊接完毕前，为防止倾覆、偏移并保证塔底连接焊缝的焊接在不受力的状态下进行，吊车不得松勾，当主要倾覆方向上的部位连接焊缝焊接完毕后，吊车慢速松绳至不受力状态，复核桥塔横、顺桥向控制线位，有变化及时调整，无误后摘勾，进行桥塔底部剩余焊缝的焊接，吊车进行下组桥塔的吊装就位。

5 结论
在南内环桥的施工制作、安装过程中，经过项目部6个多月的努力，克服了重重困难，成功安装，取得了成功，为太原的市政建设添加的亮丽的一笔。

参考文献
1 焊接冶金学
2 公路桥涵施工技术规范。