上承式提篮钢桁拱三维空间整体节间制造技术

林祥

摘要：纳界河特大桥为贵州省林织铁路（林歹至织金）重点工程，该桥主跨为352米跨上承式钢桁提蓝拱桥，跨越纳界河谷，其跨度居世界同类桥梁之首，工程全长810.10m，其中主桥长352.0m，东岸引桥长169.05m，西岸引桥长289.05m，桥面宽度7.0m。纳界河特大桥主桥采用大跨径上承式钢桁提篮拱桥，拱肋内倾角为8.3787°，主桥桁架四面均为变截面，全桥均采用高强螺栓连接，螺栓连接主要采用M30和M24两种型号的高强度螺栓，其杆件加工质量及螺栓孔精度控制好坏，直接影响工地吊装进度和精度控制要求，就纳界河特大桥主桥钢结构整体节间制造技术进行探讨。

关键词：纳界河特大桥钢桁拱；三维整体节间；制造技术

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2015）06-0193-02

1工程概况

1.1桥位及桥型

纳界河特大桥位于林织（新）线林歹南至织金段，跨越纳界河谷，受地形控制，主桥设计采用352m上承式钢桁提篮拱。纳界河特大桥为单线铁路桥，其跨度居世界同类桥梁之首，工程全长810.10m，其中主桥长352.0m，东岸引桥长169.05m，西岸引桥长289.05m，桥面宽度7.0m。纳界河特大桥主桥采用352m跨径上承式钢桁提篮拱桥。

1.2拱肋结构设计特点

纳界河特大桥主桥拱肋上下弦杆内倾角均为8.3787°，上下对应弦杆组成的腹杆面及左右弦杆组成的上下平联均为变截面，其中腹杆长度最大值为15.83m，合龙段处最小值为8.0m；上平联撑杆长度最大值为23.12m，合龙段处最小值为6.83m；下平联撑杆长度最大值为25.82m，合龙段处最小值为9.17m；由于四根弦杆组成的每一节间端面均为变平面，结构线形复杂，施工难控制，并且所有构件采用散件组装，全部采用螺栓连接，对厂内加工精度要求特别高。

1.3钢桁拱分节

纳界河特大桥主拱钢结构共重5464.0吨，其中弦杆重3633吨，腹杆重979吨，上下平联重852吨，M30高强螺栓共13万套，M24高强螺栓共3.6万套。

钢桁拱沿桥位分为上下共四条弦杆，左右两条弦杆对称布置，上弦杆共分90个吊装节间，下弦杆共分为86个吊装节间，节间宽1.6米，节间高1.2米，最短吊装节间长3.083米，最长吊装节间长10.549米，节间最小吊重4.985吨，最大吊重36.6吨。

钢桁拱腹杆为工字型断面，全桥腹杆共170件，最短吊装节间长3.94米，最长吊装节间长13.36米，节间最小吊重2.619吨，最大吊重8.41吨。

平联及横联杆件为箱型断面，全桥上下平联杆件共240件，横联共52件，最短吊装节间长3.56米，最长吊装节间长13.36米，节间最小吊重1.121吨，最大吊重4.583吨（主拱立面布置图如下图1所示）。

2制造工艺

2.1原材料复验

2.1.1出厂质保书的审查

制造所用材料应符合设计文件的要求和现行标准的规定，材料质量证明书主要审查力学性能和化学成份等是否符合设计图纸要求。

2.1.2板材的复查

主要复验化学成份、机械性能等与原设计文件是否一致。

纳界河特大桥主拱钢结构钢板主要采用Q370qE。材料化学成份及机械性能应符合（GB/T714-2000）《桥梁用结构钢》的有关规定。

2.1.3焊接材料的复验

焊接材料主要包括焊条、焊丝和焊剂等，焊条复验熔敷金属的化学成份和机械性能，焊丝复验化学成份和熔敷金属机械性能，焊剂复验熔敷金属力学性能和化学成份（主要指硫、磷含量），复验结果均应满足规范要求。

2.1.4螺栓及焊钉的复验

螺栓主要复验力学性能，包括楔负荷试验在不同拉断力时的断裂位置，螺母的保证载荷，即螺母硬度（HRC）和垫圈硬度（HRC），也包括扭矩系数K，以上复验项目既应满足产品质保书的要求，还应符合规范要求。焊钉主要复验原材料的化学成份和机械性能，机械性能包括抗拉强度、屈服强度、伸长率和收缩率，均应满足规范要求。

2.2工艺编制及内部审查

纳界河特大桥主拱钢结构在开始加工前，进行详细的加工制造方案研讨，编制了《纳界河特大桥钢结构制造施工组织设计》和《纳界河特大桥钢结构制造验收规则》，并进行多次内部讨论和审查。

2.3工艺评定

2.3.1焊接工艺评定

根据纳界河特大桥钢结构的焊接部位及焊接方法和焊接要求的不同，制造厂第一次共做了36项焊接工艺评定，后因焊接材料药芯焊丝改为实心焊丝，又新增了22项焊接工艺评定，每项均对所采用的焊接方法、焊接方式、焊接接头型式及坡口尺寸、焊道布置及外观尺寸、焊接材料及焊机类型、电流和电压等进行详细评定，并附有焊缝金属力学性能报告、金相试验报告、无损检测报告和材质证明书等。

2.3.2施工組织审查

施工组织就生产组织设计、方案、技术和工艺方法，质量目标和保证措施以及安全文明生产保证措施等，进行了详细编制和内部审查。

焊接工艺评定和施工组织设计两项报告，制造厂并请桥梁钢结构方面的专家成立评审小组，并一次评审通过。

2.4钢桁拱单元件制作

（1）顶板单元件、底板单元件制作。

（2）腹板散件生产。

（3）加劲板单元件制作。

加劲板质量控制要点：

（1）放样的准确性及下料尺寸保证。

（2）纵肋开孔精度。

（3）整体横隔板的外形尺寸。

3钢桁拱加工精度保证措施

为保证钢桁拱弦杆加工精度尺寸，构件加工时主要从以下几方面采取措施：

（1）构件单元件成形后采用火焰校正防止构件变形；

（2）螺栓孔群采用数控钻床成孔；

（3）弦杆平联及横联节点采用全仗仪测量定位；

（4）构件焊接严格采取反变形的焊接措施；

（5）钢桁拱节间严格执行试拼。

钢桁拱上弦杆、下弦杆、腹杆、上平联、下平联及横联组装成整体后，上平联中心尺寸最大长为23.12米，下平联中心尺寸最大长为25.82米，腹杆中心尺寸最大长为15.83米，其立面空间尺寸较大，厂内将钢桁拱分解为面拼，并严格按“3+1”节间方案进行试装。

钢桁拱试拼的原则：保证钢桁拱质量全部合格。

试拼主要内容：（1）车间戡划出预拼轮次各节间的控制点地标，控制点包括节间端口线与外轮廓的交点，拱轴中心线与节间端口线的交点，各控制点由计算机放样给出；根据各控制点，制造预拼装胎架。

（2）将预拼的基准节间用天车运到预拼装场地，以节间的拱脚端为基准，在预拼胎架上调整各控制点，使之达到要求，对照各控制点的地标划线切割节段拱顶的余量，修正端口。

（3）将预拼的第二个节间运至预拼装地，调整各控制点，符合要求后，安装冲钉和工装螺栓进行临时连接。

（4）按上面要求依次预拼其它节间直至本轮次预拼节段预拼完。

4结束语

本工程于2013年8月上旬开工，至2014年8月，钢桁拱已全部制作完成，目前工地已完成主拱合龙。由于合理的制造工艺、严格的质量控制和制造厂技术人员的精心劳动，主拱钢结构质量控制优良，线形控制良好，全桥安装无螺栓扩孔及改孔现象，实现了零应力合龙，所有尺寸均控制在规范允许的范围内，工地吊装极为顺利，取得了较好的经济效益，顺序地实现了预期的施工目标。

参考文献

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