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1、第17卷 增刊石家庄铁道学院学报Vol117Supp12004年5月 JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTEMay12004劲性钢骨架转体施工几个技术问题的探讨12王 南, 吴建元(11中铁十一局集团第一有限工程公司,湖北襄樊 441104;21中铁十一局集团设备处,湖北襄樊 441104)摘要:对劲性钢骨架初始应力状态进行了阐述,提出了检测实际初始应力的施工监控手段,并对钢骨架的焊接、拱脚临时固结、转动体系、骨架张拉脱架和骨架合龙等有关技术问题提出了自己的看法。关键词:拱桥;劲性钢骨架;初始应力;转动体系;合龙中图分
2、类号:U44514 文献标识码:A 文章编号:100623226(2004)S120059203由于劲性钢骨架具有承载力高,塑性和韧性特性较好,能充分发挥材料的受力特性,节省材料、方便施工等特点,所以大跨度拱桥可采用这种结构。但是在国内劲性钢骨架转体施工应用于拱桥时间不长,在一些细节问题的处理上还不成熟,结合实际施工经验,以下几个方面的问题值得探讨。1 劲性钢骨架的制作与拼装111 劲性钢骨架的初始应力及检测设计选定钢管截面尺寸时,应考虑备足钢管应力储备值,适当加大钢管截面尺寸,增加整个钢骨架的强度和刚度,使整个骨架的变形减小。钢骨架一般设计为上下两层拱片。在
3、施工操作中,为了减小空中作业,保证施工质量,将上下两片拱架作为一个联系体在地面预制。钢骨架在加工厂进行弯制、加工、焊接,并在1∶1场地进行预拼装。由于温度、焊接变形、材料材质等因素的影响,骨架制作存在误差。整个钢骨架在拱胎支架上分段拼装过程中,为了保证钢骨架接头对位规范,标高轴线正确,接头位置处的焊缝宽度标准,一般必须借助很大的外力来实现。钢骨架接头对焊之后,整个骨架,特别是对接接头附近,由于施加了外力,再加上温度应力、焊接应力的影响,应力较集中,初始应力将增大,个别截面应力甚至超过钢骨架的应力设计值。传统的应力应变检测施工监控方法是在钢骨架拼装完成后,张拉脱
4、架之前,选定几个重要截面贴上应力应变检测片,将此种状态作为零应力状态,进行施工监控。其缺点是没有考虑钢骨架的初始应力,致使监测值与钢骨架的实际应力状态不符,差别较大时可能导致施工的不安全。因此,建议在整个监控方案中应增加初始应力检测。方法有:①小孔释放法;②应力应变监控法。每段钢骨架拼装时,选定特征截面,在自然状态下贴上应力应变检测片,两段钢骨架拼装、焊接完成后,监控特征截面应力变化,对于应力超标的截面,应解除约束,重新施工。112 钢骨架焊接工艺的选定(1)焊接材料的选用。劲性钢骨架一般采用低合金结构钢。低合金结构钢是强度钢,所以按照等强度 收稿日期:20
5、04203220作者简介:王南 男 1973年出生 工程师60石 家 庄 铁 道 学 院 学 报第17卷原则选择对应的焊接材料。焊缝金属强度不宜超过母材过多,否则会使焊缝塑性过低,甚至会产生裂纹。选择焊接材料时,还应考虑到焊件的厚度、坡口形式、焊后的冷却速度和对焊缝金属使用性能的特殊要求等。(2)焊接参数的确定。焊接参数对低合金结构钢焊接接头的性能有着直接的影响。焊接参数影响到焊缝的冷却速度,当选择较大的焊接参数时(即热输入大),焊缝冷却速度就慢;反之,当选择较小的焊接参数时,冷却速度则快。为减小过热区的淬硬倾向,所以,原则上焊接参数应选择大些。但对于过热敏感
6、、且有一定淬硬性的钢材,焊接时要用小的焊接参数,以减少焊件在高温停留的时间;同时,采用预热措施,以减少过热区的淬硬程度。预热是防止裂纹和热影响区出现淬硬组织的有效措施。预热温度的选择与钢材的化学成分、板厚、焊件的刚度、接头的形式和环境温度有关。对于厚板或强度等级较高,且有延迟裂纹倾向的低合金结构钢,焊后要及时进行回火处理,以消除焊接残余应力,改善热影响区的显微组织,使残留在焊缝中的氢能够逸出。113 主拱座上转盘与钢管骨架拱脚的连接主拱座上转盘与钢管骨架拱脚一般设计为铰结。通过在上转盘中预埋大直径钢管套管,然后将第一段分段钢管骨架(长度一般为9～12m,具体根
7、据起重能力确定)嵌入套管内,形成铰结。尽管有扣索将骨架与主拱墩连成一个平衡体系,在张拉脱架过程中,整个骨架主拱轴线横向偏移可能不大,但在转体过程中,可能会出现较大横向偏移。其原因主要是拱座套管与钢管骨架为铰结,施工中往往忽视临时固接工序,而施工中钢管骨架底部与套管内预埋钢板只是点接触,且钢管骨架底部伸入套管内长度较小(一般为50cm),前端钢管骨架一般又较长(等于跨度的一半),在惯性作用或外力作用下,拱脚处的微小位移,就会使拱顶处产生很大的位移,造成扣索钢绞线受力不均匀,出现应力重分布,严重时甚至危及转体结构安全。施工中应当重视拱脚临时固结,具体措施为:将钢骨
8、架与套管间的缝隙用钢楔楔紧,并用角钢将
