安装大跨度钢桁架拱桥合拢技术控制6

二、小组概况
小组名称
课题名称
类型 小组成员 姓名
吴军国 吴曙光 马彬友 鲍顺义 杨海丰 杨文胜 吴红星 活动时间 活动目标
中铁四局二公司常州经理部QC小组
无应力安装大跨度钢桁架拱桥合龙精度控制
攻关型
TQC教育
人均48h
7人
建组时间 2006.3.10 组长 吴军国
性别 年龄 文化程度 职务
职称 小组职务
合格率
99% 100% 100% 100% 98% 96% 100% 100% 100% 100% 100% 99%
实施二 针对温度应力变形
措施1:在安装过程中监测温度变化 与桁梁变形量的对应关系，作为桁 梁拱肋合龙段安装误差分析的重要 参考依据。
温度变化△T与桁梁伸长量δ对应关系图
mm 0.30
发表人：吴军国
中铁四局集团 第二工程有限公司常州经理部
QC小组
二00七年四月
一、工程简介
新龙大桥是江苏省常州市京杭运河改线工程上的一座重要 桥梁，该桥单跨过河，主桥采用三跨（30.7+100+30.7m）中 承式连续钢桁架拱桥。桥宽36m，长161.4m，桁宽25m，桁梁 节间长度5m，节点采用M24高强度螺栓栓接，杆件最长25m， 最大起重量17.5吨；拱肋上下弦均为圆曲线型，矢高27.5m，矢 跨比3.64，拱顶至中间支座高度为29.5m；全桥钢结构重1930t， 钢桁架构件采用工厂加工制作，满樘支架法逐段安装，桁梁拱 肋跨中合龙。
确认结果 要因 非要因
主桥位于深达6米的取土坑
12
回填土沉降量大
内，基坑回填土沉降量过 大将会严重影响桁梁安装
现场监测
线型及增加拱肋合龙难度。
要因
之四
序号 13
末端原因 测量仪器精度低
确认内容
由于拱肋合龙段安装精度较 高，普通的测量仪器将无法 满足合龙精度要求，桁梁线 型较难控制。
确认方法 确认结果 现场验证 非要因
钢桁拱桥节点均处于三维空
14
测量方案不合理
间体系，测量控制较难，测 量方案是否合理关系到桁架
现场验证 非要因
安装的精度及合龙段的安装。
通过QC小组活动，组内成员对14条末端因素进行 充分分析，一致认为影响钢桁梁拱肋顺利合龙、
线型整体效果的主要原因有以下4条
✓加工设备精度低
结
✓温度应力变形
论
✓安装顺序不合理
安全
的哟
钢桁梁安装施工期间，未发生一例机械吊装、 人员伤亡事故，现正在审报集团公司安全
文明标准工地。
缩短 不少
工期
于2006年4月30日开始吊装至 2006年9月10日全桥支架拆除， 用时133天，比计划工期提前21天。
八、效果确认
质量
通过近五个月的QC攻关，新龙大桥钢桁架拱肋顺利合龙， 合龙段无后钻孔及扩孔，栓孔重合率达100%，落架后预 拱度完全满足设计要求，全桥线型达到设计整体效果， 得到业主及设计院等的一致好评。
期望值与实际值对比表
不错 不错
100 80 60 40 20 0 栓孔重合率(%)
全部达到期望值的100%
加密拼接节点支架，设置分配梁，确保桁梁处于少应力状态，从理 论上保证钢桁梁顺利合龙的可行性及线型的整体效果。
措施3: QC小组经过认真分析，将全桥合龙分解成三个合龙阶段，
工况Ⅰ为桥面系在支点处合龙，利用活动支座调整基座轴线及标高； 工况Ⅱ为拱肋下弦在跨中合龙，合龙段安装前精密测量合龙误差，选 择合龙温度，吊入合龙段，利用冲钉分次校正达到拱肋合龙；工况 Ⅲ为拱肋上弦在跨中合龙。三个阶段有效地将合龙段安装误差层层减 少，确保全桥最终顺利合龙。
桥面系试拼
高栓施拧节点板
中跨 试拼
预拼装现场质量检验对比表
项目
两相邻孔距 多组孔群两相邻孔群中心距
l≤11m 两端孔群中心距
L＞11m 工型、箱型杆件的扭曲 工型、箱型杆件的弯曲 桁高 节间长度 拱度 对角线 主桁中心距 箱型杆件对角线差
允许偏差 (mm) ±0.4 ±0.8 ±0.8 ±1.0 3.0 ≤3.0 ±2.0 ±2.0 ±5 ±3.0 ±3.0 2.0
后钻孔(个)
期望值 现实值
实测标高与设计标高对比图
设计标高 实测标高
标高(mm)
12.10 12.00 11.90 11.80 11.70 11.60 11.50 11.40 11.30 11.20
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 节点号
很重要
利
合
监控监测
施工方法
龙
要因确认表
之一
序 号
末端原因
确认内容
确认方法 确认结果
大跨度钢桁架拱桥属集团公司首
1
钢桁梁 施工经验少
次施工，可借鉴经验少。通过培 训、讲课掌握了测量监控方法， 调查分析 选择了有钢桁梁安装经验的单位
非要因
合作施工。
2
新进场工人未教 育
对新进场工人进行了专职培训， 以老带新，提高了操作技能。
主桥下原为深约6米的取土坑，后用灰土填筑满樘支架法施 工，回填土及支架沉降量对桥梁线型影响较大。
四、设定目标
确保合拢哟
➢ 确保钢桁梁拱肋顺利合龙，整体线型达到设计要求 。
五、原因分析
✓QC小组经过咨询钢结构安装专业公司、外出观摩钢梁施工 现场、聘请有经验的专家学者举行专题讲座，联合监控单 位进行了理论计算，收集、掌握了部分钢桁架拱桥安装控 制的相关资料。
措施3:桁梁拱肋合龙后，固结永久支座，解除临时支座 约束，防止产生温度集中应力破坏桁梁杆件线型。
实施三 针对安装顺序不合理
措施1: 根据现场现实情况，拟定多种安装施工方案， 邀请国内知名钢结构专家参与方案论证，确定采用桥 面系支点合龙，拱肋跨中合龙的满樘支架法方案。
满樘 支架法
措施2:分别就安装过程、下拱弦、上拱弦合龙等工况进行仿真分析，
措施3: 根据理论计算的结果，在设计预拱度的基础上 加设0.4/1000线性预抛高量，补偿基础及支架沉降。
预抛高量设置表
线性预抛高量对比表
设计预拱值 实际预拱值 预抛高量
200 150 100 50
0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15△T
y=0.01357+0.01474x
21 ℃
措施2:合龙段安装温度选择在21±2℃，使安装时杆件 温度应力等效于加工制作时的初始应力，最大限度减 少温度应力对拱肋合龙段安装的影响。
全过程
06.3.1 0
～ 06.6.3 0
七、对策实施
实施一 针对加工设备精度低
措施1：选择拥有丰富桁梁加工经验的山海关桥梁厂负责桁梁加工制作， 其先进的等离子切割机、全自动数控钻床等机械设备确保了桁梁杆件 制作公差及栓孔的精度 。
精密制孔的预拼节点板
数控钻床
措施2：每类杆件实行首检制，第一 根加工完成后进行制作公差检查，检 查合格后才批量生产，出厂前进行半 跨80m预拼装，检查栓孔重合率及加 工精度，确保工地一次安装合格。
节点号(E)
预拱值(mm)
措施4: QC小组结合满樘支架法安装方案，在桁梁节点 中心处设置千斤顶，根据安装阶段节点监测变形量调整 桁梁节点标高，使钢桁拱桥预拱度始终符合设计要求。
节
横梁
点
调 整
系梁
千斤顶
系梁
千斤顶
横梁
示
意
图
措施5: QC小组成员在桁梁安装过程中对受力节点支架处 砼垫层钻孔取芯，发现砼垫层脱空，进行压密注浆，保证基 础的稳定。
各工 况合 龙误 差值 对比
差值(mm)
35 30 25 20 15 10
5 0
纵桥向X
各工况合拢差值对比表
工况Ⅰ 工况Ⅱ 工况Ⅲ
横桥向Y
高度Z
实施四 针对回填土沉降量大
措施1:制定详细的施工作业指导书， 彻底清除基底淤泥后分层用石灰土回 填，每层压实度≥96%，灰剂量≥5%。
措施2:提前完成土坑回填土施工， 沉降稳定后再浇筑顶层砼垫层。
沉
回填土沉降量观测曲线
降
25
20
沉降量(mm)
观
15
10
测
5
0
曲
-5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
线
观测次数
累计沉降64mm
回填土沉降值
70
60
杆件安装后累
50
计沉降10mm
40源自文库
30
20
10 0 1
累计沉降 安装后沉降
沉 降 值
尽可能地减 少温度应力 对合龙段安 装的影响
安装方案科 学合理
回填土安装 期内沉降量 δ小于 15mm
⑴杆件下料、组焊、校正、制 孔均采用先进的全自动化数控 设备，提高加工精度⑵杆件加 工完成后进行半跨80m预拼 装。 ⑴监测温度变化对桁梁变 形的影响，为合龙段安装提供 参考依据；⑵合龙温度选 择在21±2℃；⑶合理解除 临时支座约束。
✓在充分掌握资料的基础上，结合本工程实际情况，QC 小组召开了专题会议，会上各小组成员畅所欲言，对 可能影响拱肋合龙、全桥整体线型的原因进行了分析和 讨论，分析出各种影响因素。
因果分析图
加工制作
桁
杆件变形
人
外部环境
架
温度应力
制作公差大
技术水平低
拱
施工未交底
肋
不
能
顺
测量精度低
支承体系沉降量大
杆件变形量大
调查分析
非要因
技术交底不完善，不能较好指导
3
施工未交底 施工，聘请了有经验的技术员进 调查分析 非要因
行讲课。
图纸转化深度、精度关系到杆件
4
图纸转化精度低
加工制作的精度，大型钢结构厂 现在多采用CAD软件自动转化，
现场验证
非要因
提高了设计图纸精度。
之二
序 号
末端原因
确认内容
确认方法 确认结果
桁梁节点栓孔达76000余个、最
平均实测值 (mm)
-0.1～+0.3 -0.2～+0.3 -0.4～+0.2 -0.1～+0.3
≤2.5 2.0 -0.1～+0.1 -0.1～0 -0.2～+0.2 -0.2～+0.3 0～+0.3 ≤1
检查频率
80% 60% 60% 60% 70% 70% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
男
27
大学 项目总工 工程师 组长
男
39
大专 项目经理 工程师 副组长
男
35
大学 工程部长 高工
组员
男
58
大学 安装负责人 高工
组员
男
25
大专 技术主管 技术员 组员
男
38
中专
施工员
助工
组员
男
29
中专
资料员 技术员 组员
2006.3～2006.11 活动频次 3次/月 活动时间 60h
钢桁架拱桥顺利合龙、整体线型达到设计要求
后很难进行偏差调整，合
10
安装顺序不合理
理的安装顺序能较好保证 高栓未施拧前钢梁处于少
应力状态，保证了杆件不
变形、旁弯。
桁梁采用满樘膺架承重，拱肋 支架高达32米，其变形量将严
11 支架变形量大 重影响拱肋标高，造成合龙、
线型控制困难，支架搭好后进
行预压，消除了非弹性变形。
确认方法 现场验证 现场监测
✓回填土沉降量大
六、制定对策
序号 1 2 3 4
要因
加工设 备精度 低
温度应 力变形
安装顺 序不合 理
回填土 沉降量 大
对策
目标
措施
负责人
采用数 控钻床 提高加 工精度
合龙段安 装时的现 场温度与 加工期平 均温度接 近
制定专 项安装 方案
制定专 项回填 土施工 方案
确保杆件加工 公差符合《< 铁路钢桥制造 规范》相关要 求
由于桁梁安装正值夏季，钢梁上
8
温度应力变形
下面温差达20℃，温差对桁梁轴 线影响最大达32mm，合龙温度
现场监测
要因
的选择至关重要。
拱肋合龙后，桁梁自重仍由支架
9
体系转换不合理
承重，支架拆除不当将引起杆件 内力变化不均匀，从而影响桥梁
现场监测
非要因
整体线型效果。
之三
序号
末端原因
确认内容
桁梁杆件空间稳定，安装
三、选题理由
全桥采用高强度螺栓连接，高栓达76000余套，高栓与栓孔 仅-2mm的间隙，合龙段安装精度要求极高。
主桥桥面系预拱度通过调整钢吊杆实施，桥面竖曲线通过 变截面横梁调整，拱肋上、下弦采用不同直径圆曲线形， 线型控制难度大。
桁梁拱桥节点均为空间三维稳定结构，安装节段刚度大，空 间约束多，不易进行偏差调整，安装控制较难。
5
加工设备精度低
大重叠层达5层，制孔精度要求 较高，采用机械下料、组焊、制
现场验证
孔等才能确保桁梁加工精度。
要因
较长钢梁杆件比较柔软，运输不 6 运输吊装不规范 当或吊点不对易造成杆件变形或 现场验证 非要因
严重旁弯
钢桁梁杆件全部由板材组焊而成，
7 焊缝收缩徐变 焊缝收缩引起杆件徐变，对桁梁 现场监测 非要因 制作公差有一定影响。
⑴召开专家论证会；⑵对
各工况进行防真分析；⑶
分三个阶段逐步调整安装
误差。
⑴提高回填土质量；⑵预
留固结时间；⑶节点设置
向上预抛高量；⑷节点设
置千斤顶；⑸压密注浆。
吴曙光 吴军国 杨海丰
吴军国 鲍顺义 杨文胜
吴军国 鲍顺义 杨海丰
吴曙光 杨海丰 杨文胜
完成 时间
06.3.1 0 ～
06.5.1 0
全过程