昆山正阳桥主体钢结构安装工程

【摘要】

钢结构桥梁具备施工周期短，造型风格现代等特点，将来会是城市内河桥梁的发展趋势。本文通过工程实例，介绍昆山市正阳桥工程主体钢结构的安装。

【关键词】

钢结构 桥梁 浮吊 焊接

中图分类号：TU391文献标识码： A

工程概况

本工程主要包括正阳桥改建工程、部分人民路改建、西南侧驳岸整治工程，本人负责正阳桥改建工程的钢结构的制作安装部分工作。

正阳桥的主桥采用上承式钢拱结构，拱桥跨径44.87m，桥宽32.6m。共设6片拱肋，拱肋间以“米”字型横向联系相连；拱上每侧设6排立柱，立柱上端与桥面板横梁相连，立柱下端同拱肋连接；桥面板同拱肋间的连接：在中部采用桥面板的横梁腹板直接同拱肋相连，两侧通过立柱同拱肋相连。为了保证正阳桥的美观性，所有节点的连接方式均采用焊接方式。

本工程钢结构方面主要是上承式钢拱结构，主要由主拱、米字支撑横梁、立柱和桥面板组成。立柱钢管材质为Q345C，其余钢板材质均为Q345qC。主拱有6根，单根主拱最重33.139吨、构件为跨度43.5 米弦高4.088米的圆弧形；米字支撑横梁由BH500×300×12×16型钢构成、单件最重2.466吨；立柱有φ200×100×12的椭圆形钢管构成、单件最重140公斤；桥面板长度为44.5米、宽度为32.6米，被分成14块制作、现场组装，每块桥面板由面板（由14mm厚钢板构成）、纵横梁（由12mm和16mm厚钢板构成）、U形加强板（由8mm厚钢板构成）构成，最重一块桥面板为30.062吨，整座桥总工程量约为700吨。

工程特点及难点

本工程钢结构方面主要是上承式钢拱结构，单根构件跨度较大，最大的主拱达到43.5（m），根据现场安装和加工厂实际情况整座桥的主要结构主拱不分段，钢结构的制作、安装难度较大。

工程的焊接量非常大，且多为一级焊缝，在焊缝集中的面板和纵、横梁的焊接中封闭的焊缝较多，容易形成变形，在其焊接顺序上我们将科学安排，采用从中间向两边焊的间断焊，让构件自由收缩，减少焊接变形。

桥面板的分段：由于桥面系统总重约400吨，船吊的最佳起重量为38吨。同时考虑桥面板与立柱的连接节点，最终决定桥面板分块数量为14块(长度方向分2段，宽度放向分7段)。

本项目所采取的主要规范有：

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》（GB11345-89）

设备及劳动力资源的配置

由于施工地点横跨娄江，常规情况下如果选用汽车吊，则必须要两部吊车，南岸、北岸各一台，且必须是200t以上的吊车才能满足起重量和吊装半径要求。但南北两岸由于同步进行土建施工，不能随时满足吊车站位时所需场地，而且如果选用200t汽车吊，则施工成本较高，因此最后选定使用80t船吊。

其工作原理为：船吊主要由一个船体、左右各一个浮箱、立臂、吊臂组成。首先固定主吊臂的角度（在60°时其起重量最大），利用船后侧的卷扬机来提升和下降吊钩。船吊四个角用钢丝绳与岸边固定，同样使用卷扬机来缩短或伸长钢丝绳，来实现船吊整体前、后、左、右移动。在吊臂的角度为60°时，起重量38t，吊装半径28m，起吊高度为16m。

大型构件运输

正阳桥钢结构是从主拱到支撑再到桥面系统推进吊装，构件运输按安装计划要求配套出厂，钢柱、支撑等小型构件可适当提前外，主拱、桥面系统构件需在深夜凌晨运到现场。桥面系统构件需分块出厂，其余构件均整体出厂。桥主拱6件，每件重34吨，单件尺寸45m*4.4m*0.8m(长*宽*高)。桥面板（含相应部位的纵、横梁）14件， 28吨/件，单件最大尺寸23m*5.4m**0.8m(长*宽*高)，其余为普通件。

主要构件吊装顺序及工艺

主拱的吊装

主拱运输车辆从震川西路自西向东进入施工区域，在图示位置直接用船吊卸车，然后移动船吊，将主拱吊装到指定位置。由于构件超长、超宽，只能在晚上进行运输。由于光线及安全原因，主拱在晚上施工时，仅将其摆放到位，用船吊拎住，第二天再调整。

主拱调整

由于主拱的整体标高关系将来桥面板的标高，因此标高的准确性特别重要，主要从拱脚垫板及测量准确性两方面来控制。

拱脚垫板设置

主拱在出厂前均对其弧长、弦长等尺寸仔细检查，其误差均在规范要求内。为了保证主拱架设好之后标高能符合设计及规范要求，可以通过增加或减少垫板（厚度3mm，尺寸与主拱底板一致）的方式，同时要保证主拱底板与混凝土预埋板顶紧，没有间隙。用增加拱脚垫板的方式也能有效解决主拱万一发生下绕的情况。拱脚示意图如下：

拱顶标高控制

主拱吊装到位后，即要进行主拱标高的测量。同时为了避免气温的高低对测量测量仪器及构件的影响，所有主拱标高的测量均在午后14：00左右，当天气温最高时下进行。最后根据对6个主拱测量环境进行记录、分析,得出结论：气温每升高或降低1℃，会使主拱拱顶标高上升或下降1mm。与设计单位计算的理论结果一致。

同时为了保证主拱整体流线型，在每个主拱上表面设置7个标高观测点进行控制，示意图如下

主拱安装旁弯的控制

第一根主拱安装到位后，用4根与拱轴线大约成45º的缆风绳用3t手拉葫芦分两侧拉紧来调整主拱的旁弯值。

主拱横向联系（米字撑）安装

安装控制重点：保证横向联系翼缘板与主拱节点板对接焊缝高低差和间隙符合规范要求。

桥面板安装

桥面板通过支座和弧形纵梁腹板进行固定。其中支座直接放在平台混凝土支座上，弧形纵梁腹板与主拱上翼缘垂直角接。安装重点：

①弧形纵梁腹板必须十分准确安装在主拱上翼缘中线处

纵梁支座与混凝土支座需对中

桥面吊装到位后，需对桥面板标高进行复测，取9个点

④横梁接头处翼缘板及腹板对接错边

5.立柱安装

安装重点：每排立柱斜度要一致，控制其整体美观性。

焊接

焊接材料的选择

根据项目开始前所做的焊接工艺评定，本次项目焊接材料为CO2气体保护焊焊丝H08Mn2SiФ1.2；埋弧焊焊丝H08MnA，焊剂HJ431；手工焊焊条E5015， Ф3.2、Ф4.0。

主拱横向联系（米字撑）焊接

主拱横向联系现场对接焊缝、角焊缝质量等级为二级，均要进行超声波探伤。由于是雨季施工，空气湿度大，且施工区域在娄江上，风力较大，且施工时已经是12月底，白天气温都在10℃以下。首先在每一组米字撑上用彩条布搭设临时作业棚，保证作业棚不漏雨，不漏风。如下图：

其次挑选经验丰富的焊工进行本次工程的焊接工作，定期针对施工情况召开专题会，提高他们的质量意识。再次制定具体的技术措施：①焊接前，对焊缝两侧150mm区域进行预热，焊接时温度控制在80℃～100℃。②焊接填板安装时需牢固、无间隙。③每条焊缝需进行约5道焊接，每道焊缝焊接完成后，立即进行打磨，将飞溅、焊瘤等全部打磨干净。

桥面系统焊接

桥面系统焊缝共有三大类：①桥面板对接焊缝②横梁对接焊缝及角焊缝③纵梁对接焊缝及角焊缝。

角焊缝采用单面坡口形式，坡口面焊，背面气刨清根焊接。

对接焊缝采用单面坡口加垫板形式。

桥面板对接焊缝采用气保焊打底、埋弧焊盖面的施工方式，但由于桥面焊缝焊接属于露天作业，因此施工只能在晴天时进行，在进行气保焊时要注意采取防凤措施。

立柱焊接

立柱两端与支座焊接，由于立柱椭圆管内径较小，不能在管内加垫板，为了保证焊缝能熔透，因此立柱焊缝采用氩弧焊打底，气保焊盖面的方式。但由于立柱内部是一个封闭结构，在一端焊缝焊接完成后，另一端焊缝在焊接到最后时需预留一小段不焊接，让立柱内空气冷却，自然排出后再进行焊接。

现场焊缝合格率（竣工后统计）

总结与回顾

通过4个多月的施工，昆山正阳桥于4月29日正式通车。通过本次项目，掌握了船吊的各项性能参数，为我公司开拓新区域市场积累了经验。

但教训也是深刻的，在项目开始阶段，由于对现场焊接工程量和焊接质量没有引起足够重视，没有提前配置足够有丰富经验的焊工，导致项目进度由于焊工数量不足而拖期，影响了公司的信誉。