桥梁栓焊施工技术研究

建筑技术开发　施工技术　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　第４４卷第ｌ７期　２０１７年９月　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　桥梁栓焊施工技术研究　杨　勇　（中国船级社实业公司重庆分公司，重庆４０００１１）　［摘要］结合施工实践，对纵横梁体系加正交异性桥面板结构的斜拉桥，在桥面板焊接和高强度螺栓施工过程中的先后顺序，　控制要点分析、研究和总结。　［关键词］栓焊结合；桥梁；栓焊施工　［中图分类号］ＴＧ　１７９　［文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１７）１７￣）０５９－０２　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｙａｎｇ　Ｙｏｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｅ　ｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ　ｖｅ￣ｉｃａｌ　ａｎｄ　ｈｏｒｉｚｏｎｍｌ　ｂｅａｍ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌｕｓ　ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ　ｂｒｉｄｇｅ　ｄｅｃｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｅ　ｃａｂｌｔｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｂｒｉｄｇｅ　ｄｅｃｋ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｂｏｌｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｈｅ　ｏｒｄｅｒ，ｃｏｎｔｔｒｏｌ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｎｄ　ａｓｕｍｍａｒｙ．　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｂｏｌｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ；ｂｒｉｄｇｅ；ｂｏｌｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　栓焊结合在钢结构桥梁上应用广泛，许多桥梁采用纵横　梁体系加正交异性板结构。为解决嵌补段现场焊缝由于焊接　质量难以保证，出现早期破坏问题，越来越多桥面板Ｕ肋或　板肋改为采用栓接方式。本文结合施工实践，以带有中纵梁　的某桥为例，对纵横梁体系加正交异性桥面板结构的斜拉桥　在桥面板焊接和高强度螺栓施工过程中的先后顺序，控制要　点分析、研究和总结。　１桥面系焊接顺序　桥面板焊接原则是先纵向后横向，先节段内后节段间，　先中桥面板后边桥面板，纵向焊缝须连续，横向焊缝在上弦　杆和中纵梁处不允许起收弧，焊缝对称均匀，向自由端施焊。　１．１上层桥面板焊缝焊接顺序　（１）节段内上层中桥面板之间的横向焊缝；（２）上层中桥　面板与中纵梁间的纵向焊缝；（３）上层中桥面板与上弦杆之间　的纵向焊缝；（４）节段间上层中桥面板间的横向焊缝；（５）节　段内上层边桥面板之间的横向焊缝；（６）上层边桥面板与上弦　杆间的纵向焊缝；（７）节段间上层边桥面板之间的横向焊缝。　补充说明：（１）在可能的情况下可将第７道焊缝与第４道　焊缝一起连续施焊；（２）当在有索区施工时，斜拉索的挂索　和张拉不能与第４道焊缝施焊同时进行。即只有在未挂索之前　或者挂索完成之后以及斜拉索施工过程中暂时未挂索和张拉　时才可以对第４道焊缝进行施焊。　上层桥面板焊缝施焊顺序示意图如图１所示。　１．２下层桥面板焊缝焊接顺序　（１）节段内下层桥面板之间横向焊缝；（２）下层桥面板与　下弦杆之间纵向焊缝；（３）节段间下层桥面板间横向焊缝（图２）。　桥面纵向焊？缝　ｆ　ｏｏ　Ｏｆ　架设方向　————　桥面纵向焊缝　、　Ｊ　ｌ　ｏ　———　一　，　＋　÷　桥面横向焊缝／．　／Ｎｘ节段　／　图２下层桥面板焊缝施焊顺序示意　２焊接对高栓的影响　根据大量试验数据、文献及相关规范规定，当高栓在　ＩＯ０￣Ｃ以内或离焊缝１００ｍｍ范围以外，焊接热量对高强度螺栓　扭矩系数和施工预拉力损失的影响非常小，可忽略不计。　为验证焊缝对高栓的影响，现场钢梁安装初期建议进行　如下验证试验。　（１）在靠近焊缝的前三排螺栓打入冲钉，其余螺栓孔安　装高栓且初拧，对桥面板焊缝进行焊接。根据焊接完成后靠　近焊缝的前３排冲钉容易退出与否，了解桥面板焊缝焊接收缩　变形的影响。　（２）在焊接桥面板焊缝时由钢梁制造单位进行温度梯度　上弦杆中心线　测试，了解焊接情况下高栓区域温度场的分布，分析对高栓　施工质量影响。　桥面纵向焊缝　（３）桥面板和弦杆横梁连接高栓终拧后进行焊接，焊接　架设方向　中纵梁中心线　‘Ｌ　完成后进行终拧扭矩复查，统计终拧扭矩的变化情况，并进　（桥轴线）　行分析。　桥面纵向焊缝　（４）建议委托专业单位对板桁焊缝结构进行测试研究，　上弦杆中心线　确保数据准确，更科学地指导施工。　３焊接和高栓施拧顺序　高栓离焊缝１００ｒａｍ以外可忽略焊接热量对高栓扭矩系数　／．　／Ｎ　节段　／　面横向焊缝及预拉力的影响，但还需考虑离焊缝ｌＯＯｍｍ以内的高栓和焊　接顺序。某桥高栓离焊缝的距离分布如图３所示。　图１上层桥面板焊缝焊接顺序示意　根据上述确定焊接与高栓施拧顺序原则如下。（１）桥面　板与弦杆横梁和中纵梁非拉索横梁连接螺栓初拧后进行桥面　收稿日期：２Ｏｌ７一ｏ４＿２５　板焊接，初拧完成后２４ｈ内须完成终拧。（２）桥面板和上　作者简介：杨勇（１９７ｌ一），男，重庆人，工程师，主要研究方向为　弦杆的小纵肋，待该接口处焊缝焊接完成后再进行栓接施拧。　桥梁钢结构高强度螺栓连接与焊接工序质量控制。　ｏｆ　且　ｆ。　１ｏ　ＩＯ　———　。　０　ｌ／　ｏ　／　・５９・　第４４卷第１７期　２０１７年９月　施工技术　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　建筑技术开发　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ．ａｔ　（ａ）　面板＼　肩Ⅲ　　ｉ　／　寓Ｉ１　３５／１２　１、、　３６／ｌ２　＼　＼　曼／　板　＼　》　《ｍ　　嚣　ｌ　Ｉ　（ｂ）　下弦杆　、ｌ『　ｍ蛘』磊ｌ　　ｌ　ｌ　Ｊ　ｌ　轨道纵粱　》　《　／　，ｈ　（ｃ）　图３高栓离焊缝距离示意　（ａ）上层桥面板拉索横梁；　（ｂ）上层桥面板非　拉索横梁；　（ｃ）下层桥面板　（３）上弦杆腹板最上面两排螺栓，待该接口处桥面板焊缝焊接　完成后再进行栓接施拧；　（４）上层桥面板的拉索大横梁与中纵　梁连接处的最上面３排螺栓，待该接口处桥面板焊缝焊接完成后　再进行栓接施拧；　（５）其他高强螺栓按规范要求施拧即可。　４主要工序顺序　４．１桥面板焊接工序顺序　须桥面板所有横梁的高强螺栓初拧完成后，才能进行下一　节段桥面板焊缝的焊接。桥面吊机前移前桥面吊机所在节段须　完成焊接，在桥面吊机前移过程中不进行中桥面板焊接。　４．２拉索施工工序顺序　桥面吊机从Ｎ　（Ｎ　。）节段走行到Ｎ　：（Ｎ　）节段安装　固定好并且Ｎ　（Ｎ　）节段内所有焊接和高栓施工完成后，　再进行Ｎ　（Ｎ　）节段斜拉索挂设张拉（图４，５）。挂索过程　中荷载固定，前方架梁停止。拉索张拉完成后，选择合适时　间进行检测。间歇期进行下一节段部分杆件对称安装，并将　实际荷载告知监控单位。　４．３高栓施拧工序顺序　主桁杆件、下层桥面板、中纵梁和上层桥面板后两块架　设完成，就可以进行高栓施拧。主桁杆件终拧滞后不超过两　个节间，即桥面吊机前移到Ｎ眦（Ｎｉ－２）节段，吊机未前移占　位的Ｎ　。（Ｎ　）节段高栓终拧完成。　４．４边桥面板安装　在斜拉索张拉节段内拉索前，该节段内的边桥面板须完　成连接。　４．５桥面吊机移位　当桥面吊机从Ｎ　（　。）节段走行到Ｎ　（Ｎ　）节段前，　需要将Ｍ　（Ｎ　）节段高栓全部终拧和Ｎ　：（　）节段桥面　板横梁高栓全部终拧。　架梁吊机移动时弦杆节点板冲钉强度验算：架梁吊机所　・６Ｏ・　图４　Ｎ　（Ｎ　）节段架设完成　图６计算图式　在梁段架设时，弦杆节点板螺孔中打入一半数量的冲钉，为　验算冲钉强度，采用有限元软件ＭＩＤＡＳ　ＣＩＶＩＬ进行计算，考　虑吊机重量和钢梁重量作用，计算钢梁杆件受力情况（图６）。　吊机重量２００ｔ，按集中荷载加载在上下游侧上弦杆上，考　虑５种加载位置作用下虚线框中杆件轴力。根据计算结果，吊　机作用在位置③时腹杆ａ的轴力最大（受压），大小为一１２９７ｋＮ。　为了考虑最不利情况，根据１３号腹杆端部螺孔数（其螺孔数　最少）来验算冲钉强度，其杆端螺孔数为１７６，均采用Ｍ３０螺　栓。每各螺栓杆的最大剪应力为：Ｓ＝２０．９ＭＰａ；计算结果反映，　冲钉强度满足要求，有足够的安全储备。　５结束语　在栓焊结合桥梁施工中，高强度螺栓和焊接施工是非常关　键的工序，决定着桥梁的结构安全和耐久性。因此在钢桥架设　实际施工作业中，应仔细研究其施工顺序，确定合理的施工顺序，　并对各个施工工序施工质量进行严格把控，才能确保桥梁结构　安全和耐久性满足设计要求，实现最佳的桥梁工程建设效果。　参考文献　…１吕治国．钢结构桥梁高强度螺栓施工质量控制【Ｊ】．黑龙江交通科技，　２０１ｌ（６）：１８８—１８９．　［２］刘宏刚，张洪玉，彭月粲．铁路钢桥高强度螺栓连接施工若干问题　探讨［Ｊ】．铁道标准设计，２０１５（２）：６ｏ＿６４．　［３】张建平，贺淑龙，张念来，等．矮寨大桥钢桁加劲梁高强度螺栓施　工质量控制【Ｊ］．桥梁建设，２０１２（６）：１０３—１０９．　［４］周晓龙，萧凡，廖红，等．焊接接头预应力管桩耐久性研究［Ｊ］．建　筑技术，２０１７，４８（３）：３１１－３１３．