钢管拱桥拱肋制作的质量控制

钢管拱桥拱肋制作的质量控制
随着科技进步，钢管混凝土拱桥陆续被交通和市政工程所采用。

而钢管拱肋制作和组拼的施工技术有待进一步提高。

1、工程特征
攀枝花市某大桥属钢管混凝土拱桥，采用二肋拱，拱肋断面成桁架型，主拱管直径为φ750mm，由厚为12mm的Q345C钢板卷制焊接而成，再用φ351×10的腹杆和钢板厚16mm的缀板与四根钢管组焊成桁架型。

钢管拱肋分节段制作成运输段，再运到桥台上组拼成吊装段，经过起吊安装成悬链线钢管拱肋。

该拱桥拱肋拱轴系数m=1.756，设计拱顶预拱度为L/1000=19.2cm，其余各点预拱度值按二次抛物线分布。

轴线偏差控制按不大于L/6000mm计算。

节段对接错台不超过0.2壁厚（2.4mm）,接口间隙6±1mm。

较高的精度要求对如此大型的钢结构焊接组装件进行制作加工，要确保加工质量，其工艺手段和质量控制，难度较大。

因此要控制好质量，就必须健全责任制，相互配合，加强各道工序的自检和互检，前道工序不合格，后道工序不施工，共同对质量负责。

2、控制首先要从施工技术准备和基础工作做起
钢管拱肋制作在工厂进行，由于没有一部统一的、切实可行的规范来指导施工，又缺乏经验，对于如何帮助和解决施工中的问题是一个重要课题。

钢管拱肋节段加工制作开始，我们紧紧围绕质量控制，这一难题，研究设计图纸，分析构件结构、尺寸、公差及加工技术要求，统一使用规范及标准等，做好施工前的各项技术准备工作。

2.1首先健全质量管理机构，确定技术负责人；明确场地规划；配置设备能
力；校核检测仪器；加工好工装夹具等施工准备。

2.2确保九项质量保证体系：设计、核审、材质、制造、焊接、检验、工艺手段、计量、理化探伤等齐全。

在施工过程中，开展全面质量管理，加强每个环节的质量控制，做好自检、互检工作，严把质量关。

2.3考核焊接技工技术，查阅焊工操作许可证及钢印代码。

并对上岗焊工进行焊接试验评定，合格后才能上岗，参与拱肋焊接工作。

2.4严格制订施工方案、施工工艺文件、焊接工艺卡，并通过监理签认后进行施工生产。

2.5每道工序严格按操作工艺方案实施，先试制一段试验段，验收合格后，加工制作才能全面展开。

2.6 施工中发现有不合格问题，及时与设计、建设、监理部门进行研究处理，改进工作，达到质量控制的目的。

整个制作过程中，进行全面质量管理是要让参加施工的技术人员和操作工人都知道每道加工工序的质量直接关系到全桥质量的大事，必须从一点一滴做起，切勿疏忽。

3、试验段的加工制作与工艺
由于钢管拱桥建设，还没有一部正式的规范，因此我们参照了《铁路钢桥制造规范》TB10212—98以及相关的规范和规程进行工艺设计，并对拱肋进行制作、试验，从中发现了许多问题，为拱肋制作奠定了一定的基础。

3.1试验段的加工过程
试验段以拱肋运输段为单元，为了最大限度地利用材料，先将卷制好的三条单管拼成一段，长约5.4米，然后，上、下弦管由腹杆连接成桁架片，左右
两片桁架片再由缀板连接成桁架型运输段。

3.2 试验段加工工艺情况及总结
3.2.1 精确放样划线、下料、完成单管节段。

单管节段是运输段
组拼的基础，质量保证要从基础做起。

此类桥梁的拱肋都为悬链线型，各单管分段接点处的曲率（如图）不同，其管端口断面的椭圆度也不同，而导致加工过程中出现不同程度的差异。

式中：θ—折角
圆弧拱时θ=L/Ra；
d—钢管直径（m）
L—直线段长（一般为1.2
Ra—拱的曲率半径（m）
因接口断面椭圆度不大，各弦管长度差值在1.0～1.5mm以内，其展开图近
似直线，经多方计算、讨论决定用直线代替曲线放样、切割。

放样时对各弦管做
好标记，方便对接。

每根单管按对应的工艺要求，严格放线，用氧、乙炔自动切
割机切割、卷管、焊筒体、滚圆、校正等，达到单管段失圆度不大于±2mm，长
度负公差－1.0～＋0.5mm。

单管段必须检验合格。

3.2.2三节单管拼装。

三节（1.2～1.8m）管段组拼必须符合对应的悬链线
曲率。

放样平台制作精确（平整度≤1.0mm），在平台上精确标定节点坐标位置，Array对好三根单管，点焊定位，检验合格
后，对接口施焊。

3.2.3运输段的组拼。

桁架型拱肋
运输段的组拼由上、下弦各两拱管，由缀板和腹杆构成。

为了控制热变形，对焊接工艺、工序都必须认真分析，经过充分试验，达到要求后进行运输段的组拼，其方法是：
3.2.3.1 在钢管内增加十字钢支撑，增强抗变形强度。

3.2.3.2 缀板的坡口应为55°，钝边偏差－2～1mm；腹杆与弦管的交角为46°～90°，相贯线处的坡口加工时，腹杆的坡口度数α相应由10°至50°+5°变化，β相应从70°至50°+5°变化。

3.2.3.3 焊机用ZX7—400s逆变式直流弧焊机；用φ2.5和φ3.2的低氢型结构钢焊条（T507），其相应焊接电流按I（A）=（30～50）d（d为焊条直径）进行调整。

3.2.3.4 焊接时，必须按照工艺要求，分层焊接和分段跳跃式定位焊接，间距控制在174mm左右，焊接过程中注意降温，但不得用水等急速降温。

在控制变形的情况下，必须保证焊接质量，确保焊材与母材结合良好，无未焊透、无裂纹、分层、气孔、夹渣等问题，外观检查合格，再进行无损探伤等检测确认。

4、焊接质量检验与控制
攀枝花市某大桥由板材卷管、组拼到总装，焊缝均要求为Ⅰ级焊缝。

焊缝长度高达15000米之多，焊接工作如此之大，质量的高低直接影响大桥的使用寿命。

因此必须严格制定焊接操作规程及工艺，对焊接坡口、焊条规格、型号、烘烤（300～350℃）、电流大小、焊接顺序、工装夹具等影响焊接质量的诸多因素实施有效控制，确保焊接质量。

4.1 严格制定焊接工艺卡，坚持按焊接工艺施工。

特别对焊接工人进行严格
考试，并取得相应的合格证书，方能上岗；对于在工地施工时，当湿度大于80%、或风力大于四级、或雨雪天气、或环境温度低于0℃的情况下，必须采取有效保护措施，方能施焊。

4.2 根据施焊记录、材质证明书、探伤报告、力学性能报告等资料评定焊接质量。

各项资料必须是国家认证的权威机构签认，保证各项指标合格。

4.3 为检验焊接焊缝内部的质量，厂制加工的焊件，必须进行全面的超声波探伤，且按比例进行射线探伤。

对无法探伤的焊缝实施气刨、凿铲抽检，并随时检查外观质量，不合格部位必须返修合格。

5、全过程的质量管理，确保钢管拱肋制作质量符合设计要求。

运输段的加工制作质量是全桥拱肋安装质量满足设计要的前提。

对于跨长190米的大型拱肋安装，运输段的长度偏差虽然要求很高，但安装时误差累积也难以控制。

焊接内应力的释放，搬运、吊装碰撞都会导致拱肋几何尺寸发生变化。

如果吊杆孔的位置偏差，直接影响吊杆的垂度和桥面系的安装。

因此必须采取控制措施。

5.1 坚持半跨拼装。

根据质量要求，在有条件的情况下，对全拱进行试拼，保证更高精度。

大多因没有场地改为半跨拼装。

方法是：在试拼场地精确放出半跨拱肋的大样，将半跨的各运输段吊到样台上，对准大样，按要求进行试拼，检验各节点坐标、吊杆孔位置及其对接口间隙，端口错台尺寸偏差。

根据温度变化等原因进行调整、校正，全部达到要求，焊接好临时连接块，达到吊运、安装条件。

5.2 精确测量控制
将试拼的拱肋解体，进行防腐工作（除锈、喷铝、喷漆），进入最后安装。

为保证安装符合设计标高、定位准确，必须精测控制，准确安装各运输段，保证节点坐标位置，并做好精测记录。

确保全桥顺利合拢。

6、结束语
攀枝花市某大桥是一座钢管拱桥，在拱肋制作过程中，严格进行质量控制，取得了许多经验和教训，值得总结深思。

6.1 新世纪，随着科技进步和社会发展，将会遇到许多新型结构的建设，新规范、新标准不可能及时制定出来指导施工建设和检验，因此在施工过程中，认真分析、参考同类型类似标准，制定施工方案及工艺，严格施工，达到设计要求，是及其必要的。

6.2施工质量是“百年大计”的重要保证，不能有任何疏忽，要从基础工作做起，对关键部位、工艺更要严格要求。

无论是百色钢管拱桥拱肋（哑铃型，现场热弯）的加工合格，还是攀枝花某大桥钢管拱肋（桁架型，折线工厂加工）制作成功，都证明如此大型的焊接组合钢结构，其精度要求要严格，制作单位必须以毫米计算，严格质量控制，定能达到高的质量标准。

6.3 坚持全过程质量控制，施工中从拱肋单管下料到组装，坚持不放过每一个施工环节的质量控制，保证在质量要求高、条件恶劣的情况下，高质量、高标准完成桥梁施工是可行的。

攀枝花某大桥是连接省到S310线和省道S216线的重要桥梁，缓解该市西区交通堵塞起重要作用。

它是建设、设计、施工和监理单位紧密合作的成果，是参战工程技术人员集体智慧和工人辛勤劳动的结晶，为新型桥梁建设增添了信心。

钢管拱拱肋加工方案
运用QC方法进行桥台的施工质量控制
分节架设拱肋、分两次连续泵送的下承式钢管混凝土系杆拱桥施工工法
公路桥涵设计手册：拱桥+桥梁计算示例集：拱桥(第二版）。