大跨度钢桁架结构桥梁匹配制造技术

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1、大跨度钢桁架结构桥梁匹配制造技术　　摘要：近年来，钢结构桥梁由于其跨度大，结构轻，外观新颖，在全国各地出现了大量的钢结构桥梁。天津市海河吉兆桥为大跨度变截面钢桁架形式桥梁，其跨度为55m+90m+55m，结构复杂，杆件类型多，制作及安装难度大，如何保证钢桁架桥加工精度，并有效控制施工成本，是一项重大的技术难题。采用钢桁架匹配制造的施工技术，成功控制了大跨度变截面钢桁架的制造精度，对以后同类型结构桥梁的工厂制造提供了有益的经验，具有明显的社会效益和经济效益。关键词：钢桁架桥梁匹配制造中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：一、工程背景9吉兆桥地处规划中的天钢柳林地区城市副中心

2、，全长906.842m，其中3号墩与6号墩之间，跨越海河部分为钢桁架结构桥梁，海河中设4号墩及5号墩，吉兆桥主桥全长200m，跨径布置为55m+90m+55m，桥面为预应力混凝土桥面板。吉兆桥钢桁架由9榀变截面主桁及9榀主桁间的横纵向联接杆件组成（参见吉兆桥钢桁架平面图11.1-1，吉兆桥钢桁架立面图11.1-2），主桥横向共有9榀桁架组成，桁架横向间距为4.6m，一榀桁架由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，上弦杆线形随道路纵断线形，下桁架线形为圆弧形，腹杆为斜腹杆，腹杆节点之间标准间距为2m。9榀桁架外形一致。图1吉兆桥主桥钢桁架数控放样图（局部）二.匹配制造技术1、适用范围结构复杂

3、，杆件类型多，厂内分段制造，现场安装，预拼难度大的大型钢桁架全焊结构的加工制造。2、技术特点2.1利用计算机辅助设计，对钢桁架整体结构进行三维建模，有效控制各杆件精确尺寸，连接位置，组装形式，确保施工详图的准确性。2.2采用钢结构焊接试板，模拟工况，确定各连接杆件焊接收缩量及焊接变形量，并形成相关记录。2.3将转化后的施工图纸，焊接、组装等工艺文件应用于施工，并在施工过程中全程监测，动态修正施工方法及加工数据，确保施工精度。2.4通过匹配制造，标准化生产，控制各类杆件制造精度及装配误差，有效节约场地，节省大跨度预拼费用。3.工艺原理9采用钢桁架整体结构三维建模和焊接工艺试验，通

4、过工装设计，匹配制造等工艺措施控制钢桁架加工精度。首先根据设计图纸对钢桁架结构进行三维放样，确定各类杆件外形尺寸及连接节点空间位置，通过焊接工艺试验，确定各类接头的焊接变形收缩数据，其次，根据起重运输能力进行合理钢桁架分段，确定各端口尺寸，然后，通过数控下料等精密切割手段，控制各单件外形尺寸，对主桁杆件通过预制胎架控制其组装精度，横连杆件标准化生产，各梁段匹配制造，严格控制其端口尺寸及自身线形，最后，对各类杆件进行统一编号，在明显位置进行标记，使钢桁架主体结构能够顺利安装。4.施工工艺流程5.操作要点5.1三维建模及放样对设计图纸进行施工图转化，对整体桁架进行计算机辅助三维建模

5、，建模过程中的具体要求有如下几点：应对钢桁架各类连接形式分别进行转化，认真分析桁架的组合方式。确定节点连接关系，各类杆件的位置、高程。尤其要注意局部连接关系复杂节点及桁架内部隔板设置情况及其与横纵向连接杆件的位置关系。5.2焊接工艺试验9全焊结构钢桁架焊接接头型式多，焊接变形大，焊接收缩量大，为控制钢桁架制造精度，必须在保证焊接接头机械性能的基础上有效控制焊接变形。焊接工艺试验是编制焊接工艺作业指导书的依据，在钢梁制造开工前完成。根据本桥设计图纸和有关规定，编制《焊接工艺试验方案》。根据批准的《焊接工艺评定方案》编写各种焊接接头的施工作业指导书（焊接工艺）。根据焊接工艺评定所形

6、成的工艺文件应在生产中进行跟踪、检查并补充和完善。选用工程使用同批号的母材制备试板。选用的焊接材料应使焊缝的强度、韧性高于母材。试板焊接时，要考虑坡口根部间隙、环境和约束等极限状态，以使评定结果具有广泛的适用性。焊缝等级要求以及坡口形式详见相关工艺文件。焊接工艺试验主要确定以下几方面内容：1、钢桁架的主要接头形式。2、焊接接头的机械性能。3、焊接接头的横纵向收缩变形量。4、焊接接头的角变形量。5、焊接材料的选用。6、焊接工艺参数的选用。根据实验结果，得出以下实验数据表1焊缝横向收缩量近似值（毫米）表2焊缝纵向收缩率的近似值（毫米/米）9对接焊缝连续角焊缝间断角焊缝0.15~0.

7、30.2~0.40~0.1注：1、角焊缝的横向收缩小于对接焊缝；断续焊缝的收缩量小于连续焊缝2、多层焊时，第一层引起的收缩量最大，第二层增加收缩量大约为第一层收缩量的20％，第三层大约增加5~10％，最后一层增加更少。5.3钢桁架制造分段由于大部分钢结构桥梁采用加工厂制造，现场安装的工艺方案，在施工前，必须对加工场地至桥位的运输路线进行实地考察，以便确定钢桁架制造分段。确定分段应主要考虑以下几方面因素：1、运输路线的路面宽度，沿途限高桥梁，电缆线路高度。2、起重吊装能力。3、加工厂场地情况。