异形环形人行天桥制作与安装工艺

异形环形人行天桥制作与安装工艺

马开峰

陕西重型机械制造有限公司  陕西  西安  710032

内容提要：西安市长安区绿园十字人行天桥属异形环形八跨连续钢箱梁，此类人行天桥我公司首次制作，该桥也是西安地区最大的异形环形天桥。对于制作工艺，方法及工艺图纸分解等已是轻车熟路，但该工程重点难点在于现场架设，我们根据现场地貌环境，钢梁的几何形状、尺寸、重量等因素，制定了详细慎密的现场安装施工组织方案，根据图纸尺寸计算定位梁各控制点坐标，全站仪放出各控制点并作标记，利用全站仪、吊线锤、经纬仪精确测量定位，使钢桥一次性成功合拢。

一、工程概述

本工程位于西安市长安区绿园十字交叉处，东西走向道路为西长安街，北偏东走向道路为长兴北路，南偏东走向道路为皂河路，处于长安区繁华地段。在此十字路口修建异形、环形人行天桥，场地现状为已修好的柏油路面人行道，场地较平整，地下管线纵横交错。勘探点标高介于426.87--427.16m之间。根据场地钻探结果及对场地周围的调查了解，桥址附近无不良地质作用及地质灾害，场地稳定，适宜建筑。

钢箱梁下部结构采用钢圆立柱（φ1000mm），楼梯梁中部设置平台，平台采用钢圆立柱（φ800mm）内部均灌C35微膨胀混凝土。主桥上部结构为异形环形八跨连续钢箱梁。钢箱梁与立柱之间采用普通板式橡胶支座。楼梯梁与主梁固结，楼梯梁与扩大基础相接处设伸缩缝。

二、钢箱梁结构简介

主梁为单箱双室钢箱梁，主梁高度为1.50m，顶板宽5.0m，底板宽3.5m，悬臂0.75m；顶板厚度14mm，底、腹板厚度为16mm。箱梁内与悬臂均有加劲肋，箱内设有横隔板。连接梁为单悬臂，悬臂板厚等尺寸同主梁。主梁A、B分为五段，C、D分为四段，最大重量为30.7吨。

楼梯梁为单箱单室，位于连接梁侧下方，高度为0.5m，顶板宽2.5m，底板宽为1.0m,悬臂0.75m；顶板厚12mm，底板、腹板厚度16mm。箱梁为与悬臂均设有加劲肋，箱内设横隔板。

三、钢箱梁预拱度的控制

该环形天桥主体由主梁A、B、C、D、连接梁和楼梯梁组焊而成，主桥A、B、C、D两端各设一钢柱，楼梯梁平台下设一钢柱。A类主桥支座中心距为43.2米，B类主桥支座中心距为37.2米，C类主桥支座中心距为32.5米，D类主桥支座中心距为35.5米，连接梁长度为17.884米。设计要求：A类主桥跨中向上设60mm预拱度，B、C、D类主桥跨中向上设35mm预拱度，预拱度按二次抛物线设置，连接梁及楼梯梁不设预拱度。设计的宗旨是待桥面混凝土铺装后，加之钢箱梁自重，保证此预拱度。

   经与设计沟通后，我们根据GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》附录C，实腹钢梁跨中起拱为l/5000，GB50017-2003《钢结构设计规范》附录A，主梁或桁架挠度允许值为l/400，按此规范确定钢箱梁的拱度值为：A、B、C、D类主梁起拱分别为：108mm、93mm、82mm、89mm。另外连接梁按此规范设拱度值为：45mm，楼梯梁不设置预拱度，但是踏步板保证1%的坡度，保证排水顺畅。

四、钢箱梁制作中关键点的控制

（一）、几何尺寸精度的控制

构件相互连接尺寸公差要求，特别是在分段之间公差的控制尤为重要。所用钢材板厚较大，构件尺寸长，焊接质量要求高，焊接变形相对较大，构件精度不易控制，制作时采用如下措施加以控制：

1、对分段构件的变形规律认真分析，控制焊接变形以保证钢箱梁的预拱度。

2、根据以往经验确定各焊缝预留量的焊接收缩量，并在生产中跟踪测量，及时修正。预留焊接收缩量及下料偏差补偿量为：横向收缩量1.5～2.5‰，焊接收缩量1.0～1.5‰。

3、对零件下料、坡口加工、分段构件整体组装等生产过程严把关，并采用合理的焊接方法和焊接顺序，配用刚性支撑并在地梁平台上焊接等措施，控制焊接变形。

（二）、焊接质量控制

1、根据焊接接头形式，按照焊接工艺评定，确定焊接方法、焊接设备、焊接材料、焊接工艺参数、焊接顺序、坡口形式等。六条主焊缝同向施焊或异向对称施焊；内部加劲肋焊缝必须对称施焊；

2、按照焊接试验结果编制合理的焊接工艺，设计保证焊接质量和便于控制焊接变形的工艺工装，确保焊接工艺的有效实施和焊接变形的有效控制。

3、编制关键焊缝的质量控制工艺，从原材料的复验、下料、拼装、焊接、探伤等生产过程严格把关

五、关键零件的制作

（一）、横隔板的制作

横隔板是钢箱梁的关键零部件，是保证钢梁截面尺寸的重要部件，采用数控切割下料，保证长度、宽度、对角线尺寸满足工艺要求。

   （二）、腹板的制作

腹板是保证钢梁预拱度的重要部件，编织工艺时，腹板整体按图纸及工艺要求放样画出，保证预拱度，然后按工艺分段，采用数控切割下料，测量长度、宽度、对角线及预拱度尺寸满足图纸及工艺要求。

（三）、定位梁中顶、底板的制作

    定位梁为A、B、C、D四梁中分块梁一（L1）、梁三（L3）。该梁在制作中要求尤为严格。因在架设时以定位梁为基准，全站仪放出坐标点定位，这就对定位梁的制作要求非常精准。定位梁顶、底板是整个钢箱梁的重要部件，其尺寸及拼接尺寸，焊缝质量的好坏关系着整座环形天桥的安装质量，必须采用数控切割下料，保证各几何尺寸满足设计、工艺要求。

六、钢箱梁节段的制造

主梁A、B各分为五节段（L1→L2→L5→L4→L3）、主梁C、D各分为四节段（L1→L2→L4→L3）、四段连接梁、四处楼梯梁各分为五节段，总共42节段发往现场组对。钢箱梁节段在拼接平台及地梁平台上进行接料、组装。组装时以顶板作基准，组对横隔板、腹板、加劲肋、底板，并在端口加工艺支撑，保证外形尺寸及对角线符合工艺要求，并按焊接工艺规范施焊，主要焊缝进行超声波及X射线检测。

   七、现场架设及吊装

1、现场支架架设

   采用全站仪放出各支架中心位置坐标并进行标记，支架中心位置位于腹板中心线上，每个接口处六个支架，顺桥长方向中心距离1800mm，支架采用标准军墩按位置摆放，并用标准钢管φ48及扣件紧密相连，保证军墩稳固，并用水准仪测出各位置标高，对支架精确放线，并控制设计标高等，钢箱梁调节支架加工误差控制在3mm以内，以保证钢箱梁拱度及安装质量。

2、吊装工艺方法

   钢箱梁分块重量在18.9T～30.7吨之间，固考虑车流量、车辆分流、吊装占道、分块重量及吊装位置等，钢箱梁拟采用130T汽车吊吊装。施工现场运输道路占车位置畅通无障碍，地面平整且为柏油路面，支车地耐力符合要求。吊装前，在定位梁及其余梁段接口处划分顶板、底板中心，并做标记，为吊装测量做好准备。

    主梁A、B段架设顺序为L1→L3→L4→L2→L5，主梁C、D段架设顺序为L1→L3→L4→L2。L1、L3梁为定位梁，最先架设，提前用全站仪将定位梁两接口底板中心坐标放于地面上并作标记，用全站仪及吊线锤严格定位。以此为基准依次架设其余节段，并用经纬仪贯穿轴线，保证安装质量。主梁架设完成，按照吊装方法依次架设楼梯梁、连接梁一次性成功合拢。

   3、现场焊接

   现场焊接全部采用CO2气体保护焊，焊接工艺规范参数按照工艺规定执行，接缝采用陶瓷垫及钢衬垫一次焊接成形，代替碳弧气刨清根，减小了施工强度，增强焊缝探伤合格率。

  八、结束语

   此异形环形八跨连续钢箱梁人行天桥通过按照以上工艺制造和安装，取得了满意效果，为类似钢箱梁制造积累了经验。

参考文献：GB50017-2003《钢结构设计规范》【S】

          JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》【S】

          GB50661-2011《钢结构焊接规范》【S】

          GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》【S】

         JTG/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》【S】