鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工控制

1、<p>　　鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工控制</p><p>　　摘要:鋼橋設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于要符合鋼橋受力的特點(diǎn)，同時(shí)，還必須要符合鋼橋建造區(qū)域的實(shí)際條件。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)詳細(xì)分析鋼橋設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并具體分析鋼橋施工過(guò)程中需要控制的要素，以期為我國(guó)鋼橋的設(shè)計(jì)和施工提供有意義的參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:鋼橋 設(shè)計(jì) 施工 控制 </p><p>　　中圖分

2、類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　鋼橋的設(shè)計(jì)工作是一個(gè)不斷分析要素，解決問(wèn)題的過(guò)程，在提出鋼橋設(shè)計(jì)方案之前，必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)思考和分析。同時(shí)，鋼橋施工過(guò)程中，必須要按照設(shè)計(jì)的規(guī)范和施工的流程進(jìn)行，以保證鋼橋施工的質(zhì)量。 </p><p><b>　　一鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) &

3、lt;/b></p><p><b>　　1 總體設(shè)計(jì) </b></p><p>　　某鋼橋上部結(jié)構(gòu)主要有主梁、邊梁、邊梁之間鏤空,通過(guò)橫梁連接形成整體梁格狀三維拱體。通過(guò)橫梁與橫拱的連接,橫梁、主拱、橫拱五部分構(gòu)成。主梁與三片主拱通過(guò)橫拱連接而形成空間網(wǎng)梁體與拱體形成一空間異形非對(duì)稱鋼箱梁拱橋。鋼橋鋼箱拱橋主橋總體布置如圖1。 </p><

4、p>　　圖1鋼橋鋼箱拱橋主橋總體布置圖 </p><p>　　2主梁、邊梁截面形式 </p><p>　　鋼橋主梁和邊梁均采用正交異性板箱截面形式。本橋采用正交異性鋼橋面板鋼箱梁,主梁主要由頂板、底板、腹板、邊板、橫隔板、封板、球扁鋼、腹板縱向加勁厚等構(gòu)件焊接而成。邊梁主要由頂板、底板、腹板、邊板、橫隔板、封板、球扁鋼、腹板縱向加勁厚等構(gòu)件焊接而成。主梁和邊梁之間通過(guò)鋼箱橫梁進(jìn)行連接

5、。 </p><p><b>　　3橫梁 </b></p><p>　　連接主梁和邊梁的橫梁位于鏤空處。由圖可知橫梁的長(zhǎng)度不等。橫梁的構(gòu)造及截面見圖2。 </p><p><b>　　圖2橫梁截面 </b></p><p><b>　　4主拱 </b></p>&

6、lt;p>　　本橋的設(shè)計(jì)特色在于拱的設(shè)計(jì)。采用空間異形非對(duì)稱鋼箱拱。為了造型的美觀和拱線性的流暢性,該拱設(shè)計(jì)時(shí),將內(nèi)拱向外偏轉(zhuǎn)19°,中拱向外偏轉(zhuǎn)10°,外拱向外偏轉(zhuǎn)5°；另外中拱和外拱均水平向內(nèi)轉(zhuǎn)0.5°。鋼拱截面采用箱型截面,鋼拱內(nèi)部每隔2米加設(shè)一道橫隔板,增加主拱的剛度。主拱截面見圖3。 </p><p><b>　　圖3主拱截面 </b>

7、</p><p><b>　　5橫拱 </b></p><p>　　橫拱線性采用由五點(diǎn)(橫拱與橫梁的兩個(gè)交點(diǎn)及橫拱與三片主拱軸線的三個(gè)交點(diǎn),共五點(diǎn))控制而成的樣條曲線。本設(shè)計(jì)采用24mm和32mm兩種厚度鋼箱拱,橫拱截面如圖4。 </p><p><b>　　圖4橫拱截面 </b></p><p>

8、<b>　　二鋼橋的施工控制 </b></p><p><b>　　1鋼構(gòu)件的制作 </b></p><p><b>　?、?作樣 </b></p><p>　　根據(jù)施工圖制作樣板或樣條的工作叫作樣。利用樣板或樣條可在鋼料上標(biāo)出切割線及栓孔位置。 </p><p>　　一般構(gòu)件

9、用普通樣板,它可用薄鐵皮或0.3~0.5mm的薄鋼板制作。對(duì)于精度要求高的橋梁,栓孔可采用機(jī)器樣板鉆制。機(jī)器樣板是在厚12~20mm的鋼板上,按照孔眼的設(shè)計(jì)位置,精確地嵌入經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理的鋼質(zhì)鉆孔套。鉆孔套是旋制的,硬度比鉆頭大。鉆孔套直徑公差只有0.05mm,孔心距公差為0.25mm。鉆孔時(shí)將機(jī)器樣板覆蓋在要加工的部件上,用卡具夾緊,鉆頭即通過(guò)鉆孔套鉆制加工部件上的安裝孔。用樣板鉆出的孔,精度高且規(guī)一,并可省出號(hào)孔工作。 </

10、p><p>　　用2~3cm寬的鋼條做成的樣板叫樣條,它適用于較長(zhǎng)的角鋼,槽鋼及鋼板號(hào)樣。 </p><p><b>　?、?號(hào)料 </b></p><p>　　用樣板、樣條在鋼材上把零件的切割線畫出,稱為號(hào)料。號(hào)料使用樣板、樣條而不直接使用鋼尺,這是為了避免出現(xiàn)不同的尺寸誤差,而使釘孔錯(cuò)位。號(hào)料的精確度應(yīng)和放樣的精度相同。 </p>

11、<p><b>　?、?切割 </b></p><p>　　鋼料的切割方法有剪切、焰切、聯(lián)合剪沖和鋸切4種。剪切是使用剪切機(jī)進(jìn)行。對(duì)于一般剪切機(jī)不能剪切的厚鋼板,或因開關(guān)復(fù)雜不能剪切的板材都可采用焰切。聯(lián)合剪沖用于角鋼的剪切。鋸切主要用于對(duì)槽鋼、工字鋼、鋼管及大型角鋼,鋸切的工具為圓鋸機(jī)。 </p><p><b>　?、?矯正 </b&g

12、t;</p><p>　　由于鋼材在軋制、運(yùn)輸、切割等過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生變形,因而需要進(jìn)行矯正。對(duì)于鋼板常用輥壓機(jī)來(lái)趕平,對(duì)于角鋼也可用輥壓機(jī)進(jìn)行調(diào)直。對(duì)于切割后呈馬刀形彎曲的料件,當(dāng)寬度不大時(shí),可以在頂彎?rùn)C(jī)上矯正。對(duì)寬厚大的料件,則要用火焰加熱進(jìn)行矯正,火焰溫度應(yīng)控制在600℃~800℃之間。 </p><p><b>　?、?制孔 </b></p>&

13、lt;p>　　鉆孔的一般過(guò)程為:畫線鉆孔,擴(kuò)孔套鉆,機(jī)器樣板鉆孔,數(shù)控程序鉆床鉆孔。使用機(jī)器樣板鉆孔可以使桿件達(dá)到互換使用,但對(duì)于不同規(guī)格的單構(gòu)件則不能使用同一樣板來(lái)鉆孔,因此設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、以減少機(jī)器樣板的數(shù)量、提高機(jī)器樣板的利用率。用數(shù)控坐標(biāo)式鉆床鉆孔可達(dá)到很高的精度,也可以使工字型桿件的工地栓孔一次鉆成。 </p><p><b>　?、?組裝 </b>

14、</p><p>　　組裝是按圖紙把制備完成的半成品或零件拼裝成部件、構(gòu)件的工序。為了保證組裝質(zhì)量,對(duì)組成桿件的各零件的相對(duì)位置、相互間的密貼程度以及整個(gè)桿件的外輪廓形狀和尺寸,在組拼過(guò)程中均要進(jìn)行檢查。 </p><p><b>　　⑦ 焊接 </b></p><p>　　鋼橋采用的焊接方法有自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和手工焊3種。焊接質(zhì)量在很大程度上

15、決定于施焊狀況。焊接時(shí)所采用的電流強(qiáng)度、電弧電壓、焊絲的輸送速度及焊接速度都直接影響焊接質(zhì)量。在焊接前,如無(wú)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn),應(yīng)做好焊接工藝評(píng)定試驗(yàn),并據(jù)此確定焊接工藝。焊接完畢后應(yīng)檢查焊縫質(zhì)量。焊縫中主要缺陷有:裂縫、內(nèi)部氣孔、夾渣、未熔透、咬邊、溢流、燒穿及焊縫尺寸不合規(guī)定等。對(duì)于所有焊縫均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。內(nèi)部檢查以超聲波探傷為主。 </p><p><b>　　2鋼橋的安裝 </b>&

16、lt;/p><p><b>　?、?懸臂拼裝法 </b></p><p>　　懸臂安裝是在橋位上拼裝鋼梁時(shí),不用臨時(shí)膺架支承,而且將桿件逐根的依次拼裝在平衡梁上或已拼好的部分鋼梁上,形成向橋孔中逐漸增長(zhǎng)的懸臂,直至拼裝至次一墩上。這稱為全懸臂拼裝。若在橋孔中設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上臨時(shí)支承進(jìn)行懸臂拼裝時(shí)稱為半懸臂拼裝。用懸臂法安裝時(shí)多孔鋼梁時(shí),第一孔鋼梁多用半懸臂法進(jìn)行安裝。

17、</p><p>　?、?拖拉法架設(shè)鋼梁 </p><p>　　A. 半懸臂的縱向拖拉 </p><p>　　根據(jù)被拖拉橋跨結(jié)構(gòu)桿件的受力情況和結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定的要求,在拖拉過(guò)程中有時(shí)需要在永久性的墩臺(tái)之間設(shè)置臨時(shí)性的中間墩架,以承托被拖拉的橋跨結(jié)構(gòu)。在水流較深且水位穩(wěn)定,又有浮運(yùn)設(shè)備而搭設(shè)中間膺架不便時(shí),可考慮采用中間浮運(yùn)支承的縱向拖拉。必須指出的是,船上支點(diǎn)的標(biāo)高不

18、易控制,所以要十分注意。 </p><p>　　B. 全懸臂的縱向拖拉 </p><p>　　全懸臂的縱向拖拉指在兩個(gè)永久墩之間不設(shè)置任何臨時(shí)中間支承的情況下的縱向拖拉架梁方法。拖拉鋼桁架的滑道,可以布置在縱梁下,也可以布置在主桁下?？v架中心距通常為2m。當(dāng)梁拖拉到設(shè)計(jì)位置后,拆除臨時(shí)連接桿件及導(dǎo)梁、牽引設(shè)備等。拆除時(shí)應(yīng)先將導(dǎo)梁或梁的前端適當(dāng)頂高或落低,使連接桿處于不受力的狀態(tài),然后拆除連

19、接栓釘。拆除臨時(shí)連接桿件和導(dǎo)梁后,可以落梁。落梁時(shí)鋼梁每端至少用兩臺(tái)千斤頂頂梁,以便交替拆除兩側(cè)枕木垛。 </p><p><b>　?、?整孔架設(shè) </b></p><p>　　整孔架設(shè)的方法有:用架橋機(jī)架梁和釣魚法架梁兩種。用架橋機(jī)架梁有既快又省的效果。釣魚法是通過(guò)立在前方的墩臺(tái)上有效高度不小于梁長(zhǎng)1/3的扒桿,用固定于扒桿頂?shù)幕喗M牽引梁的前端到前方墩臺(tái)上。 &

20、lt;/p><p>　　④ 膺架法拼組鋼梁 </p><p>　　在滿布支架上拼組鋼梁和在場(chǎng)地上拼組鋼梁的技術(shù)要求基本一致,其工序可分為桿件預(yù)拼、場(chǎng)地及支架布置、鋼梁拼裝、鋼梁鉚合或栓合等幾個(gè)部分。 </p><p>　　鋼梁拼裝完畢后應(yīng)根據(jù)精度要求,經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)檢查調(diào)整后才能進(jìn)行栓合。鋼梁在支梁上拼裝組合完畢后,可落梁到支座上。落梁方法可用千斤頂在端橫梁下將梁頂起,逐漸拆

21、除節(jié)點(diǎn)下木垛,然后落梁到支座上。當(dāng)落梁高度很小時(shí),也可逐步將節(jié)點(diǎn)下木楔放松,使鋼梁徐徐下落。 </p><p><b>　　3鋼橋的施工控制 </b></p><p><b>　　① 材料檢測(cè) </b></p><p>　　對(duì)鋼橋施工所用鋼材、焊條、焊絲、焊劑、涂裝材料和緊固件等需經(jīng)過(guò)外觀檢查,即對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、標(biāo)記、外形幾何

22、尺寸等直觀檢查出廠合格證,必須符合設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)批量鋼材應(yīng)進(jìn)行材料復(fù)合,主要為力學(xué)性能和化學(xué)成份。 </p><p><b>　?、?施工準(zhǔn)備 </b></p><p>　　熟悉施工圖及有關(guān)文件資料,尤其注意目錄和圖紙的齊全和清楚。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、土質(zhì)、地下設(shè)施等進(jìn)行調(diào)查研究。 </p><p>　　③ 安裝過(guò)程中的質(zhì)量控制 &l

23、t;/p><p>　　首先應(yīng)做試吊工作,宜把相當(dāng)質(zhì)量最重構(gòu)件提到一定高度,試吊一段時(shí)間后,對(duì)機(jī)械設(shè)備、工具進(jìn)行一次實(shí)際的考驗(yàn)；吊裝程序應(yīng)嚴(yán)格按安裝方案進(jìn)行,不得擅自變動(dòng)；被吊裝構(gòu)件在定位固定牢靠后才可將吊車松鉤；每吊裝一構(gòu)件節(jié)段必須測(cè)量其標(biāo)高和坐標(biāo),以保證橋梁標(biāo)高中線位置。如果發(fā)現(xiàn)不正確應(yīng)檢查原因,及時(shí)調(diào)整；現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接除按鋼梁制作質(zhì)量控制中焊接要求實(shí)施外,尚必須按制訂的安裝焊接工藝進(jìn)行。安裝時(shí)都在現(xiàn)場(chǎng)露天作業(yè),有雨

24、應(yīng)停止安裝。雨后鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫處潮濕未干不得施焊；吊裝每一梁段必須控制其偏差在允許范圍內(nèi),考慮合攏溫度,使伸縮縫滿足設(shè)計(jì)要求。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工必須要符合鋼橋的特點(diǎn)和工程的實(shí)際，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)的要素，在安裝施工的過(guò)程中，施工人員要提高安裝施工的質(zhì)量，進(jìn)而提高鋼橋