1 前言
鋼管砼結構是將混凝土填充到鋼管內形成的一種組合結構，兼有鋼結構和砼結構的特點，有效的發(fā)揮砼和鋼材的力學特性，并利用鋼管的環(huán)箍作用，大大提高結構的抗壓能力和抗變形能力。鋼管砼系桿拱橋造形美觀、結構嚴謹、受力科學、經(jīng)濟合理，近年來在公路、城市橋梁建設中被廣泛采用。但由于其技術含量高、工藝嚴格、工序繁多、施工難度大，因此，認真總結此類橋梁的施工和管理經(jīng)驗，對今后的設計、施工、管理有實際指導意義。本文以南河橋為例，簡要談談其鋼管拱肋的加工制作和施工控制。
2 工程概況
南河橋位于江蘇省溧陽市西側，為新建國道主干線南京至杭州高速公路上跨南河的一座特大型橋梁，全長659．44m。技術標準：設計荷載汽一超20、掛-120；橋面凈寬為凈一2×15．25m；航道等級為規(guī)劃5級；凈空標準為50.0×5．0m；地震烈度為基本烈度7°。
南河橋主跨為下承式預應力砼系桿拱結構，采用剛性系梁剛性拱，計算跨徑126．28m，拱軸線為二次拋物線，矢高25．256m，矢跨比為1：5。拱肋采用啞鈴型鋼管砼，上下鋼管外徑1 lOem，鋼管與腹板壁厚1。4em，內充40號微膨脹混凝土(見圖1)。風撐采用K型，由外徑110cm和80cm鋼管焊接組成。全橋共設4片拱肋、6對風撐(見圖2)、38片中橫梁和76根吊桿。
3 鋼管拱肋加工
3．1 主要工藝流程
原材料檢驗→放樣→下料→加工→裝配與焊接→火工微彎 節(jié)段組裝與腹板焊接→吊桿相關部(附)件組裝 焊接過程檢測→排氣、排漿孔設安→拱肋預拼裝→涂裝防銹。
3．2 加工方案要點
節(jié)段劃分：為便于吊裝，拱肋鋼管分段制作。本橋結合現(xiàn)場吊裝能力，每片拱肋劃分為2個拱腳預埋段和7個中間吊裝段，K型風撐每個為一段。
制作方法：采用卷板機將鋼板卷制成圓管；裝配焊接成6m和17m左右拱肋管及設計基本長度的風撐管；上下拱肋管采用火工微彎方法形成設計軸線，其后在設定專用胎架上完成定位、焊接和節(jié)段組裝；各風撐管節(jié)段在另外平面胎架上完成組裝。
大接頭余量加放：為保證各步施工方案和工藝都能滿足設計要求，達到規(guī)定的偏差精度，上下拱肋管大接頭加放80mm余量，該余量節(jié)段組裝時保留，只在分段計算長度處作出正作線。焊接補償量加放：考慮節(jié)段組裝時，腹板焊接將使各拱肋節(jié)段上下管的距離受到影響，可沿徑向線方向加放5mm作為焊接補償，以保證設計幾何尺寸。
標記線：標明拱肋管0℃ 和180~C徑向線，作為火工、節(jié)段組裝、檢驗的標記線。
安裝標示：為便于工地安裝，在拱肋預拼裝前，通過徑向線與站號線測定，標明各接頭在工地安裝時的控制點，做出標記，涂裝時采取一定的保護措施。
3．3 施工控制要點
(1)依據(jù)設計文件提供的相關驗收規(guī)范、工藝要求，編制出各工序的具體驗收項目與標準。
(2)放樣應保證所有配套表、套料卡、下料草圖的正確性與完整性，標明后續(xù)工序的樣板、樣棒的角度、尺寸、名稱、數(shù)據(jù)等。
(3)所有零部件的下料須報檢，超差零件不得流人下道工序；火焰切割零件須清渣、打磨處理，產生熱變形的均須矯正后方可使用。
(4)坡口邊緣直線度及角度應符合公差要求。
(5)工裝胎架應具有足夠剛度，以控制結構變形，應對胎架中心線、定位基準線、輔助線等作必要標記。
(6)所有裝配不得強制進行，避免母材損傷，嚴格對線安裝并控制好間隙，焊接完成后應及時矯正。
(7)嚴格控制拱肋管火工溫度，嚴禁用水冷卻。
(8)制訂出周密的專業(yè)性測量工藝，檢測儀器須經(jīng)計量部門檢驗合格，操作時考慮環(huán)境的影響。
(9)健全安全保障措施。
4 關鍵工序
4．1 焊縫焊接
焊接是一項專業(yè)性、規(guī)范性較強的工作，在鋼結構工程施工中十分重要，因此，在本橋鋼管拱肋加工中作為重點全程監(jiān)控。
4．1．1 焊前準備
施工技術部門要依據(jù)設計文件，參考有關標準、規(guī)范、規(guī)程，制訂焊接工藝原則，明確焊接方法、工藝措施、質量標準和驗收規(guī)范等。本橋拱肋鋼管焊接方法有手工電弧焊、CO
2氣體保護焊、埋弧自動焊。
工藝評定：焊接工藝評定是鋼結構制造的根據(jù)，施工單位必須結合工程實際完備工藝評定文件，并作為竣工文件存查。根據(jù)對接、搭接、T形接頭的焊縫形式，確定相應焊接方法，不得隨意改換。
25mm范圍，應按要求清理，去除表面油、銹、氧化皮和塵污等，處理干凈后方可焊接，陶質襯墊必須按操作細則施工。
生產試板：為確保焊縫質量，南河橋拱肋結構均設生產試板，試板與相應焊縫同材料、同厚度、同坡口、同軋制方向，并按相應技術標準做機械性能試驗，保證其參數(shù)符合規(guī)范要求。制訂《生產試板評定工藝》，對目的、適用范圍、參考標準、工藝內容作出明確規(guī)定，以確保焊縫焊接質量。
4．1．2 焊接要求
工廠焊縫：南河橋拱肋鋼管制作、裝配時，其縱縫、環(huán)縫均采用v型坡口，單面焊接雙面成形，反面(管內)貼陶質襯墊。焊縫填充工藝分四道，采用co2氣體保護焊打底填充兩道，埋弧自動焊填充一道、蓋面一道?？v縫焊接的起止端分別安裝引弧板和熄弧板，坡口型式與縱縫相同。環(huán)縫焊接采用滾動胎架，以俯焊方式焊接。每道工序焊縫焊接應一次完成，因故停焊又續(xù)焊時，不得從母材上引弧，必須將引弧處氣刨或打磨成1：4斜坡搭接，搭接長度不少于50mm。
工地安裝：工地安裝均采用手工電弧焊接，風撐與拱肋、風撐間相貫線、節(jié)段對接均采用對稱焊。拱肋合攏段，在定位后，須待符合設計合攏溫度時，方可焊接。
4．1．3 焊縫質量檢驗
南河橋焊縫等級要求達到GB50205的I級焊縫要求。焊縫外觀質量要求成形美觀、整齊，尺寸符合設計和工藝要求，做到無裂紋、無氣孔、無夾渣、無焊瘤、無弧坑等焊接缺陷。其內在質量要求在焊接完成24小時后，按焊縫長度的100％ 做超聲波檢測，10％做x射線探傷檢查。
4．2 節(jié)段線型加工
拱肋節(jié)段是形成拱軸線的基本單元，其線型取決于節(jié)段拱肋管的火工微彎。火工微彎方法是火工加外力形成設計曲線。根據(jù)設計拱軸線方程，用計算機計算確定各分段上下拱肋鋼管所有控制點的坐標，作為微彎與測控的依據(jù)，并編制具體驗收標準工藝文件。
實施步驟：設計建造模型胎架→標明其縱、橫中心線及輔助線→確定胎架上各站線位置，準確安裝施加外力的支撐與設備→拱肋鋼管就位，設置平面坐標→劃出加熱帶→分帶加熱施加外力。
控制要點：
(1)確保上胎架的待彎鋼管定位正確，即鋼管徑向線及其中心線應與胎架縱向中心線及中線相吻合；
(2)加熱應從兩端向中部對稱進行；
(3)外力施加點要對稱合理，加壓要逐步、適量；
(4)特別強調壓力和溫度的協(xié)調控制；
(5)加熱帶應避開環(huán)縫位置，約定帶寬可依實際適當調整；
(6)要隨時觀察、測量拱軸線的坐標，控制傍彎。
4．3 拱肋預拼
拱肋成型是否符合設計線型是成橋的關鍵，因此，拱肋節(jié)段制作完成后，須通過預拼對其跨徑、拱軸線、水平度(拱軸線橫向偏移)及吊桿位置準確性進行全面檢查，為工地吊裝做好準備。南河橋拱肋工廠預拼采用臥式整片預拼方案。
預拼方式：完全按照節(jié)段工地吊裝順序，由拱腳預埋段開始，自兩端對稱進行，合攏段保留節(jié)段制作余量(待工地安裝時切除)，其它節(jié)段均切除制作余量(僅保留環(huán)縫間隙余量)。
控制要點：
(1)選擇具有足夠剛性的平面場地、空間，配備相應吊裝設備、胎架工裝等。
(2)檢測儀器送專門計量單位校驗。
(3)按編制好的預拼工藝制訂預拼方案。
(4)按預拼方案進行預拼，妥善保管預拼測量數(shù)據(jù)，并采取一定措施保護好預拼控制點，以備安裝時使用。
通過工廠預拼，檢測了拱肋節(jié)段的加工精度，最大限度的消除了拱肋節(jié)段的加工偏差，完成了工地吊裝的各項準備工作。
5 結束語
隨著國家交通建設事業(yè)的快速發(fā)展，作為橋梁工程中組合材料合理利用的典范一鋼管混凝土拱橋的發(fā)展方興未艾。但就其主要結構的鋼管拱肋的加工制作、成拱工藝、預拼工藝相關的施工技術、質量控制、監(jiān)理程序等尚無定性和定量的規(guī)范及規(guī)程，這是有待解決的課題。希望以上所述能對此有一定的參考價值。
參考文獻
(1]公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ041—2000)．北京：人民交通出版社
[2]鋼結構工程施工及驗收規(guī)范(GB50205—95)．北京：人民交通出版社
[3]鋼結構工程質量檢驗評定標準(GB50221—95)．北京：人民交通出版社
