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房山五渡桥钢塔架施工关键技术

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!墨墨 Q!: ! 长春工程学院学报(自然科学版)2012年第13卷第1期 2/35 CN 22-1323/N J.Changchun Inst.Tech.(Nat.Sci.Edi.).2012,Vo1.13,No.1 3-6 (下转第26页) 房山五渡桥钢塔架施工关键技术 陈旭东 。,吕 嘉。 (1.吉林大学,长春130022;2.北京鑫旺路桥建设有限公司,北京101400; 3.北京市公路桥梁建设集团有限公司,北京100086) 摘 要:房山五渡桥采用三角钢架悬吊连续梁组合 墩上钢塔架与跨中侧支点墩形成一个理论跨径 桥结构体系,主塔采用十字形钢箱截面,钢塔架截面 为80 m,理论轴线矢高为50 m的上部单肋三角刚 变高交宽均采用线性变化,总高为35 m,与V墩共 架结构。钢塔架采用十字形钢箱断面(图2),塔座 同组成W型,钢塔架共分l1段进行吊装。由于倾 顶位置截面高3.4 m,宽3.0 m;塔顶理论轴线顶点 斜型钢塔架施工难度大,质量和精度要求较高,因此 截面高2.4 m,宽2.4 m。钢塔架截面变高变宽均 针对钢塔架预制、防腐、搭设临时支架、吊装等方面 采用线性变化。钢塔架正截面均为箱形矩形截面消 进行了深入的研究,提出钢塔架的施工全过程的重 去四焦0.5 m×0.5 m正方形区域的十字形,外轮 点和难点方面的施工关键技术。 廓的顶底板和腹板塔壁钢板厚度均为2O mm,截面 关键词:三角钢架悬吊连续梁组合桥;十字形钢箱; 外壁钢板设置的标准加劲肋采用16 mm厚钢板,高 线性变化;钢塔架 度为160 mm,加劲肋标准间距为400 mm,外壁钢 中图分类号:U445 文献标志码:A 板轴线附近加劲肋间距随外壁钢板尺寸变化而变 文章编号:1009-8984(2012)01-0003-04 化,其最大加劲肋间距为550 mm。 魁堕砸 塑殛 0前言 五渡桥是北京市房山区涞宝路西关上一座桥 梁,跨越拒马河,位于十渡风景区内。桥涵设计荷载 采用公路一I级,人群荷载3.5 kN/m ,地震动峰值 豳@ 加速度为0.2 g。主桥分为左右幅,单幅桥梁跨径组 圈2钢塔架构造示意圈 成为25 m(现浇PC连续箱梁)+46.5+8O+46.5 (三角刚架悬吊连续梁组合桥)+4×30 m(现浇PC 1钢塔架施工技术关键 连续箱梁),主桥主跨8O m,边跨46.5 m,单幅桥宽 9.5 1TI。主桥在两幅主梁闻,设置了一个单肋三角 钢塔架施工技术关键主要表现在以下几个方 形钢塔架,钢塔架与跨中侧支点墩通过钢塔架座进 面:(1)钢塔架的预制;(2)钢结构防腐处理;(3)临时 行固定连接。塔顶设有吊杆.吊杆上端锚固于钢塔 支架搭设;(4)钢塔架的吊装;(5)塔架节段焊接。 架顶,下端锚固于联系两幅桥的吊杆横梁底部。桥 1.1钢塔架的预制 总体布置见图1所示。 本桥钢塔架根据重量和结构长度特点划分为 A~F段,共11节(共6类),其中F段为合拢段,其 余5对节段对称于钢塔架轴线。 、 (1)横隔板预制 材料检验一切割图形转化一检查一自动切割机 粱立面布置图 收稿日期t2Ol2—01--09 切割一检查一隔板加劲肋、人孔与隔板组对一多次 作者简介。陈旭东(1967一),男(汉),硕士.高级工程师 翻身焊接完一总检一编号存放 主要研究建筑与土木工程。 (2)底、顶板预制 4 长春工程学院学报(自然科学版) 2012.13(1) 查一翻身完成埋弧焊接一按排板对接成底板总长一 起层、漏涂和误涂现象。为使涂层间结合良好,一般 翻身完成埋弧焊接一按排板放样、划线一检查一切 在前次涂层达到触干状态后才能进行下一层涂装。 割一总检一编号存放。 在23℃、75%相对湿度下至少为2 h,如温度低,相 (3)腹板预制 对湿度小则须更长的时间。根据需要可配套使用 材料检验一按排板图对钢板进行坡口加工一检 VCI-396专用固化剂缩短再涂时间和固化时间。建 查一埋弧焊接一翻身完成埋弧焊接、划线一检查一 议复涂时间为8 h后。 切割一安装腹板加劲肋(点焊)一总检一编号存放。 (c)施工环境要求:VCI-396能在相对湿度 (4)组装工艺 2O "-90 、温度一7~38℃的环境下施工。在施 钢塔架采用倒装法。放地样(1.5 m左右放置 工完每一道涂层时都要认真检查,发现有质量问题 一个支墩)一调节线型及标高一顶板铺设一标高及 应立刻进行处理,如发生碰伤或破损要按工序进行 线型复测合格一横隔板安装一纵向加劲肋安装一腹 补涂,以获防腐最佳效果。 板安装一标高线型测量一立焊位置焊接一平焊接位 1.3临时支架搭设 置焊接一线型及标高复测调整一底板安装一加固后 (1)将现场钢塔架支架搭设范围河道回填砂石 翻身一焊接一总检。 料,分层回填,分层夯实。在回填的砂石料上现场浇 组装过程中,设专人对段节的各种形位偏差进 注i0 cm厚的C15混凝土。 行监测,偏差一旦超标,立即校正。B、C段在厂内预 (2)由于钢塔架高度和重量均较大,因此选用承 制成整体。由于受运输的制约,F段在对称中心的 载能力较强的ADG60系列承重塔架作为主受力 位置断开,在厂内预拼,到现场后再进行整体拼装 架,配合ADG48系列的辅助架组成整体稳定支承 焊接。 结构。 (5)焊接顺序 (3)架体搭设最大高度为40 m,总宽度为 隔板与腹板的立缝一隔板与底板的水平缝一腹 13.4 m,其中有效宽度为5.9 m,为保证其整体稳定 板与底板的主角焊缝一纵向筋板焊缝一翻身后隔板 性,整个架体分3部分进行设计,第1部分为架体高 与顶板的水平缝一腹板与底板的主角焊缝一顶板纵 度30,'--,40 m位置,架体宽度为13.4 m,每隔10,'-,14 m 向筋板焊缝一翻身后顶底板的纵筋焊缝。 利用辅助架搭设成三步阶梯,阶梯宽度为2.5 m;第 1.2钢结构防腐处理 2部分为架体高度17~24 m位置,架体宽度为 (1)表面喷砂处理 10.9 m,每隔12"--14 m利用辅助架搭设成两步阶 (a)喷砂工艺指标:砂子选择:使用石英砂,粒径 梯,阶梯宽度2.5 m;第三部分为架体高度9~14 m 2.5 mm以上,空气压力5~6 kg/cm2I喷射角度 位置,架体宽度为5.9 m,不设辅助架。如图3所示。 3O。~75。之间l喷距:100"--200 mm。 (b)喷砂的施工操作规程:在进行金属表面喷 砂施工时,首先应对空气压缩机进行全面的检查,之 后再进行启动。 (c)钢结构内壁喷砂时,由于砂子大量堆积清理 困难,根据加工场作业条件,在起重设备配合下,选 择最佳处理方法。必须将砂粒彻底清净,确保底层 的施工质量. (d)喷砂等级:按设计图纸和国标GB 8923--88 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准执行。 (2)防腐涂装施工 (a)基层处理要求:基层经喷砂除锈后,表面须 达到彻底净化,除去氧化皮、铁锈、油污及粉尘等一 切杂物。 (b)涂料施工要求:在涂料施工过程中,要根据 现场情况和不回的构件位置。从上至下,从左到右的 圈3支撑架体侧立面 原则依次进行施工。涂刷要均匀一致,不得有流淌、 (4)架体顶托上布置两层工字钢,工字钢上铺设 陈旭东,等t房山五渡桥钢塔架施工关键技术 5 15 cm厚钢板作为支撑平台,将砂箱放置在支撑平 (1)塔座预埋钢筋定位 (a)在V墩钢筋绑扎完成、模板安装完毕,混凝 台上,通过砂箱将钢箱梁的荷载均匀传递到主架体 上,如图4所示。 土浇注之前,在钢筋顶面精确测量出塔座各个主要 控制点的平面位置,并测量各点绝对高程,计算出每 个控制点与设计高程之间的高度差。 牛腿 刚架塔节段 (b)在控制点上方搭设脚手架,并用铅垂控制 脚手架的平面位置。 I l (c)脚手架搭设完成后,根据计算出的高度差调 节各点高度,使其与设计高程吻合,最后用线绳将各 个控制点进行连接,这样整个塔座的立体轮廓线就 基本测量完成。在轮廓线范围之内预留出保护层厚 度,就可进行预埋钢筋的就位了。 (2)塔座预埋调平钢板定位 圈4砂箱部位示意圈 (a)在塔座预埋钢筋上粗略测量出钢板四角点 的平面位置,并在点位处焊接50 cm左右的略粗钢 (5)根据三角银塔架各段支撑点位置,架体在搭 筋,钢筋垂直于预埋筋放置,将点位附近的预埋筋均 设时严格定位,控制垂直偏差,确保支撑点的偏移控 与此钢筋焊接。 制在最小的范围。为了保证架体的整体稳定,架体 (b)在固定好的粗钢筋上精确测量钢板四角点 东西纵向采用对称搭设,中部预留一段自由间距,目 位置,在每个点位上垂直焊接上一根较长的木钉,并 的是纠正架体搭设和钢箱梁安装时出现的偏差,纠 测量木钉顶端坐标,使其上下坐标均与设计坐标 偏完成后,采用普通扣件钢管将其连接成整体,以保 吻合。 证其架体的整体性。 (c)木钉位置调整好后,测量出每个木钉的顶端 1.4预埋调平板控制 高程,并计算此高程与设计高程的高度差,根据计算 由于钢塔A段底口通过塔座预埋螺栓和预埋 出的高度差从木钉顶部向下量取出设计高程位置, 调平钢板与塔座连接,并且图纸中明确提出要严格 并做好标记。 控制两块预埋调平钢板的相对间距、水平角度和标 (d)用线绳将各个控制点进行连接,整个预埋调 高,所以只有塔座预埋钢筋位置准确,才能保证螺栓 平钢板的空间位置就基本确定完成。 和调平钢板的精度达到设计要求,如图5所示。 1.5钢塔架的吊装 塔座侧面 塔座立面 (1)钢塔吊装前,沿钢塔架中心线在塔座两侧系 梁上分别测量一控制点,两点应由同一基准点测量 得出,以确保其水平距离无误。用全站仪在两侧塔 座上和后方较远处分别引出两个后视点,必须确保 这6个控制点均在一条直线上,这样钢塔架每侧都 有3个控制点对其进行控制,可以互相校核,如图6 圈5塔座预埋钢筋和调平钢板 所示。 lY ……争……. 理卫 舀蛋EE丑卫旺 夏压 …… ……争一 控制点l 控制点2 控制点3 控制点4 控制点5 控制点6 图6控制点位置示意图 (2)调整砂箱位置及高程,砂箱顶面高程应高出 (4)方向调整完成后,测量钢塔接口处高程和平 设计值2~3 cm,并确保两侧高度一致,避免钢塔就 面位置,通过调整砂箱高度,使钢塔的水平角度与设 位后由于砂箱高度不一致向一侧倾斜。 计值吻合,调整砂箱高度时要注意两侧同时进行,并 (3)吊车站位如图7所示,钢塔架吊装过程中要 随时测量接口两端高程,保证钢塔接口处水平。 随时控制钢塔方向,使钢塔中线与控制点连线吻合, (5)钢塔架精确就位后,要对接口处进行焊接, 吊装完成后临时加固。 焊接时要尽量保证对称焊接,并随时监控钢塔的变 6 长春工程学院学报(自然科学版) 2012,13(1) 化情况,如果位置发生变化,要及时调整焊接顺序。 150/Ill的引弧板、熄弧板,焊接时必须在距焊件端 部80 nll以外的引弧板、熄弧板上进行起弧、熄弧。 上游 弱 焊接后,引弧板、熄弧板或产品试板的去除须采用氧 乙炔焰切割,以保证焊缝端部质量,并磨平切口,不 、 得损伤母材。 (c)埋弧自动焊焊接过程中不应断弧,如有断弧 必须将断弧处刨或磨成1 t 5斜坡后再继续搭接 50 mm施焊。埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于 圈7吊装平面示意圈 1.6塔架节段焊接 2O mm,埋弧自动焊回收焊剂距离不应小于1 1"11,焊 后应待焊缝稍冷却后再敲去熔渣。 1.6.1现场安装 (d)焊接时严禁在非焊接部位乱引弧,防止电弧 A段吊装就位后调整到设计位置,进行A段内砼 划伤构件表面;多层焊缝层间接头应错开50 mm以 的浇注,浇注过程中实时监控,保证钢塔架线形准确。 上,每层焊缝应连续焊完,因故中断再焊接时,检查 B、C、D、E段吊装就位调整到设计位置。将E段 无裂纹后方可继续施焊。焊接完成后,应将焊缝两 顶部加工字钢将两个E段水平支撑住固定。进行 侧的溶渣清除干净。内外主角焊缝绝不允许咬边、 段节间的焊接,先焊接A/B接口,焊接顺序为先腹 压痕、锤痕。修磨焊缝时不能伤及母材。 板然后顶板最后底板,焊接腹板时从上向下对称焊, (2)焊接变形控制 焊接完成一道后换位置,不能等整道焊缝焊接完成 (a)对接焊缝尽量采用X型坡口,双面对称焊 后再进行下一焊缝的焊接,焊接过程中要时时进行 接;尽量采用变形较小的Co2半自动焊、埋弧自动 监测。焊接完成A、B口后进行C、D口焊接,最后 焊。钢板拼接采用适量的预反变形措施来保证钢板 进行D、E口焊接。 的平面度。 B、C、D、E焊接完成后进行合拢口间距的测量 (b)采用合理的装配焊接顺序,完成各部件的 (记录时间和温度),根据现场测量数据对F段进行 组装焊接后,再进行钢箱的组装焊接,焊接时两名焊 齐口,最后吊装F段。 工对称分布沿同一方向分段退焊,采用实时监测。防 现场安装采用简易的连接构造,只在4个面的 止箱体扭曲。 中间位置设置连接构件。在调整过程中采用码板进 (c)对于其他较长的焊缝,应尽量采用对称焊接 行调整。连接构件的示意如图8所示。 和分段退焊的方法进行焊接。 段节接缝 2结语 _/ 房山五渡桥钢塔架施工质量为本项目的重中之 fr—_n rr— 重,其精度控制更是钢塔架的施工重点与难点。本 I I I l 、 U U l 文详细介绍了钢塔架的预制、钢结构防腐处理、临时 u_ 1 支架搭设、钢塔架的吊装和塔架节段焊接等方面的 内容,总结出一套切实可行的钢塔架施工关键技术。 钢塔架施工过程中,除严格按上述要求进行施工外, 圈8辐时连接构造示意圈 还应在施工过程中连续监测,时刻调整施工误差,确 1.6.2现场焊接 保结构尺寸符合设计要求。 (1)焊接工艺 (a)定位焊缝长5O~80 mm,间距300~ 参考文献 400 mm,定位焊缝的焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺 [13 JTG/T sO一20l1。公路桥涵施工技术规范[S]. 寸的一半,且应距设计焊缝端都30 mm以上,定位 [23 JTJ F80/I--2004。公路工程质量检验评定标准Is]. Is]谢铁坚.南京长江第三大桥钢混结合段施工技术[J].湖 焊焊缝不得有裂纹、夹渣、气孔、焊瘤等缺陷,如有应 南交通科技,2007,33(3)l86—88. 在正式焊接前彻底清除,定位焊缝开裂应查明原因, [4]蔡少云.南京三桥北主塔钢混结合段施工测量技术[J]. 重新点焊。 现代测绘,2004,6(27)l24—25. (b)埋弧自动焊焊接前必须加设150 mm× (下转第35页) 王如新,等:输电铁塔中连续轴压杆计算长度系数的讨论 35 4 结语 (Liaoning Provincial Building Design& Research Institute,Shenyang 110005,China) (1)上下段压杆对于中间的压杆支撑作用是有 Abstract:The continuous axially—loaded members 利的,而且随着a系数的增加,约束作用减小,中部 are usually applied to the electricity transmission 压杆的端部约束在刚接和铰接之间变化,当a系数 tower.During the design,we usually use the effec— 超过1时,屈曲破坏部位变为上下段的压杆,中部压 tive length factor to consider the supporting func— 杆同样对其有支撑作用。 tion of struczure to the bar.However,neither the (2)本文主要考虑了上下段压杆的影响,忽略 Technical Regulation of Design for Tower and Pole 了水平位移的影响,按照式(4)的公式仅可以计算 Structures of Overhead Transmission Line(DL/T 不考虑水平位移下轴心受压主杆的计算长度系数。 5154—2002)nor Design of Latticed Steel Trans— (3)公式(4)是在上下段压杆长细比相同的情 mission Structures(ANSI/ASCE 10—1997)gives the consideration to the good effect of end restraint 况下得出的,对于上下段压杆长细比不相同时,可取 from adjacent segment members to middle mem— 二者中长细比较大的压杆来计算a系数,求得的计 bers,by only thinking it as the strength storage 算长度系数更可靠。 and makes the design more conservative.Through the simplified theoretical analyzing model,and ac— 参考文献 cording to elastic bending theory,we deduct a cal— 1-13 DL/T 5154—2002,架空送电线路杆塔结构设计技术规 culating formula to effective length factor of con— 程I-s-I. tinuous axially-loaded members in this paper. [23 ANSI/ASCE10—1997,Design of Latticed Steel Trans— Through the observation to effective length factor。 mission Structure-1S]. we get some results such as the end restraint of [3]陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].3版.北京:科学教育 middle axially-loaded strut should be stronger than 出版社,2006:10--15. the hinged connection of axially—loaded bar;a cer- tain supporting effect can be got from the top and Investigation of the effective length factor bottom struts tO the middle part,and this support— in continuous axially-loaded ing effect can be magnified with the enlarge of members of electricity transmission slenderness ratio from the top and bottom struts to the middle part. Key words:effective length factor;end restraint; WANG Ru—xin,etc. continuous axially-loaded members '●●,●'-'●’●'',,■I'’'’ ’,,’,’’,’’’,’’’’’’’’’’-’-'’'●''',''',,,●,’ll●'’,’ '’’'’''●●●●●,,','','●,,l,' (上接第6页) is followed by linear variation theory,in which the total height is 35m and composing a“W”shape to— The key technique of steel tower gether with“V”shape piers.The steel towel is of Wudu Bridge in Fangshan hoisted by 1 l separated segments.We have made fl deep study on the prefabricate,preservation,hoist— ing temporary kickstand fixing and hoisting of steel CHEN Xu—dong,etc. tower because of the challenging construction tech— (Jilin University,Changchun 130022,China) nology and the high requirement on quality and Abstract:A structural system of triangle steel precision.Moreover,the key technology on impor— frame and suspension continuous girder bridge has tant and difficult points used in the whole stee1 been adopted in the design of Wudu Bridge in Fan- tower construction is also proposed. gshan district.The cross steel box has been de- Key words:triangle steel frame and suspension con— signed to be main tower interface.The transitional tinuous girder bridge;cross steel box; form on height and width of variable cross—section linear variation;steel tower 

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