南运河主桥(钢拱桥)实施性施工组织设计.pdf
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1、南运河主桥 (钢拱桥 )实施性施工组织设计 一、编制依据及原则 1、编制依据 1)京沪高速公路(天津段)二期工程招标文件及施工图纸等资料 2)对当地实际情况的具体调查 3)根据现行的有关标准和规范要求: (1) 钢结构工程施工及验收规范 (GB50205-2001 ) (2) 公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000) (3) 公路工程质量检验评定标准 (JTG F80/1-2004 ) (4) 钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205-2001 ) (5) 埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸 (JTJ071-98) 2、编制原则 (1)严格执行施工验收规范、操作规程,严格管理、科学组织
2、,保 证每一分项工程质量达优。创精品工程,树样板工程。 (2)加强生产管理,提高机械化施工水平和劳动生产率。 (3)合理安排施工计划,用统筹方法组织平衡流水作业和立体交叉 作业,不断加快工程进度。 (4)因地制宜,尽量利用当地资源,减少物资运输量,节约能源。 (5)精心进行现场布置,节约施工用地,充分利用永久征地,组织 文明施工,搞好环境保护。 (6)认真进行技术经济比较,选择最优方案,使企业取得最好的经 济效益。 (7)实行项目法施工,提高施工生产水平,一切从实际出发,做好 人力、物力的综合平衡,组织均衡生产。 (8)遵守国家及地方政府的有关方针政策,为振兴天津市经济的腾 飞做贡献。 二、工
3、程概况 1、概述: 本工程为京沪高速公路(AK109+203.000-AK109+273.000 )段跨南运 河大桥,位于天津静海县内南运河上,既有河宽约50 米,规划河道净空 7 米。两岸地势平缓, AK109+342.000为 104 国道。工程为双幅下承式系 杆钢拱桥,全长 70 米,宽 17.85 米,桥面净宽 15.35 米。主要结构形式 为每幅两榀刚性系杆柔性拱,通过中间纵横梁连接成的整体桥面系统。系 梁、端横梁、拱肋为箱型结构,中横梁、小纵梁为H型结构。平行钢丝吊 索 30 对,间距 4 米;拱肋中心线计算跨径68.5 米,计算矢高 13.7 米, 拱顶设风撑,系杆之间设横梁。具
4、体如下: 拱肋为 1.01.3 米钢箱梁结构,每幅桥共两片。 主纵梁为 1.01.8 米钢箱梁结构,每幅桥共两片。 端横梁为 1.0(1.01.317)米钢箱梁结构,每幅桥共两片。 中横梁为 0.5(1.01.317)米工字型钢结构,每幅桥共17 根。 小纵梁为 0.30.8 米工字型钢结构,每幅桥共54 根。 行车道板为 0.2 米厚钢筋混凝土板,与横梁间采用22 剪力钉连接。 其中拱肋及主系梁在工厂预制并试拼。 2、地形、地貌 南运河为人工河流,两岸岸坡较平缓。地貌以地表松散沉积物不断加 积的典型堆积平原地貌为特点,地貌形成年代新,显现的地貌类型为全新 世中晚期。 3、水文与气候 1)水文
5、情况 (1)本工程跨越南运河一级河道。河内水主要为引黄入津水,平时 无水( 但每年9月份至次年 3月份河内要蓄水,水位上涨),且水位较高。 (2)地下水类型及其特征:地下水类型为第四系地下潜水, 主要储存 于上部陆相层粘土和亚粘土中, 分布全段 , 地下水位随地表土质和地表标 高变化。地下水位埋藏深度大多在1.3 2.5米左右。 2)气象与气候 路线所经区域属北半球温暖带,属暖温半湿润季风气候。四季交替较 为明显。春季干旱多风,冷暖多变;夏季温高湿重,雨热共济;秋季天高 云淡,风和日丽;冬季寒冷干燥,雨雪稀少。年平均气温11-12,元月 份最低,平均-5, 7 月份最高 25.9;年平均降水量
6、652.5mm ,降水多 集中在 6 月中旬-9 月中旬,平均雨日34 天左右,约占全年总降水量的 73以上,冬雨雪量只占全年总降水量的1-3,最大冻结深度67厘米, 平均冻结期为 130 天,霜冻期可达 187 天。 三、施工总体布署 1、施工场地布置 施工前对南运河河道进行场地的清理、回填、平整,并分层回填,平 整、碾压、夯实,距顶层还有500mm 厚时需分三层做三步灰土,并分层平 整、碾压、夯实,密实度为90% ,而后再填筑一层碎石。 2、施工便道 因本桥 17 号墩距津涞公路较近(约25 米) ,拟利用该公路作为进场 道路。当需通过南运河时,利用南运河桥左侧的施工便桥,作为材料运输 及
7、施工机械通行的道路。 3、施工用水、用电 由混凝土拌和站的既有井引入施工用水。工程所需混凝土在混凝土拌 合站集中拌合,混凝土运输车运至施工现场。拌合站内设有一台500KVA 变压器。该桥施工用电直接从拌合站变压器接线引入。 4、工程特点和技术关键点 1)全桥由独立的开口箱梁拼接,工地焊接成整体,因此调整余地少, 只能依靠构件制作精度来保证。对构件制作要求较高。 2)拱肋及系梁的腹板均为曲线造型,控制腹板下料的尺寸精度是制 作的要点。 3)工程均为钢结构,端横梁、中横梁等为一级焊缝,其他部位为二 级焊缝,焊接及组对要求较高,质量保证措施必须可行可靠。 5、工期安排 根据总体工期安排结合实际情况,
8、对该桥的具体施工进度安排如下: 钢构件的加工制作: 2004年 7 月 26 日2005 年 9 月 20 日 吊装: 2005年 8 月 17 日2005 年 10 月 22 日 详见“钢结构加工制作施工进度计划横道图”及“吊装施工进度计划 横道图” 6、施工组织机构 7、工程机械和材料 因南运河主桥为为钢结构形式,为保证本工程的施工质量,所选钢材 必须满足有关施工规范的技术要求。加工制作前对钢材各项指标作专门检 测,包括物理力学性质、化学性能、材料规格尺寸等。 8、施工准备 1)技术准备 (1)仔细研究设计图纸及相关文件。 制造部 技术质量材料安全 下 料 组 组 焊 组 铆 焊 组 除
9、锈 组 油 漆 组 项目经理 项目副经理项目总工程师 安装部 技术质量材料安全 起 重 组 吊 装 组 架 子 组 铆 焊 组 电 钳 组 (2)组织有关技术人员对桥梁的设计图进行全面会审,充分理 解设计意图,对各部尺寸和材料规格进行核对,然后对图纸进行细化,绘 制加工详图。 (3)编制制作方案、工艺规程、工艺流程,使工艺条件满足构件制 造的具体情况,尤其是结构复杂、技术条件高的更应严格工艺纪律。 (4)进行工艺评定试验,制定严格的技术措施。 (5)组织相关的技术培训。 (6)制定严格的生产制作计划。 2)资源准备 (1)编制项目材料计划。依据图纸要求采购各种原材料,要求厂 家必须提供材质证明
10、书,并取样到国家质量检验部门对原材料的各种性 能进行二次复验,复验合格后进行生产施工。 (2)编制制作、安装工程施工材料计划,组织材料采购、检验及入 库。 (3)编制工器具供应计划,特殊器具应作好设计及制作。 (4)作好设备检修保养。 3、组织准备:确定组织机构及责任人,下达生产计划,编制劳动力用量 计划,进行劳动力配备及岗位培训。 四、施工方案 (一)钢结构加工制作 1、钢结构制作工艺流程: 详见“钢结构制作工艺流程图 ” 2、生产准备 1)所有操作人员均经过岗位培训及安全教育,掌握必要的操作技能。 2)所有技术文件及图纸均为受控的有效版本。 3)技质科提供钢结构制作工艺规程、焊接工艺规程、
11、焊接工艺评定 及质量检查技术文件。 4)制造部编制工艺流程及文件、操作规程。 3、工艺验证 1)工艺文件满足各工序的要求。 2)特殊工序的工艺满足设计要求。 3)生产设备及环境满足生产要求。 4)检验、试验设备满足质量的要求。 4、放样及号料 1)用厚 20mm 钢板制造一长 75 米、宽 12 米的全跨曲线组装平台,既 作为放样平台又作为钢拱桥和纵梁的组装平台,平台组装中随时用水准仪 仪控制水平。 2)拱肋和纵梁全跨径按1:1 放大样,采用直角坐标法,X坐标位于 基线平台上。首先在平台上放出拱肋和纵梁轴线、上、下弧形钢板的弧线、 吊杆、加劲板等位置,然后在平台划线,确定拱肋与纵梁的合理性。
12、3)其他构件根据各制作单元的施工图,按1:1 放样下料。 4)放样的计量器具是经检定合格的。 5)放样后进行自检、互检和专职检验员检验。 6)放样和样板的允许偏差: 见下表 项目偏差极限( mm ) 总长、宽度1.0 两对角线、平行线距离0.5 两端孔中心距1.0 二排孔心距0.5 孔心位移0.5 相邻孔距0.5 7)号料时的公差:见下表 项目公差值( mm ) 长度1.0 两端孔心距0.5 对角线1.0 相邻孔心距0.5 两排孔心距0.5 冲点与孔心距位移0.5 5、切割 1)直条型零部件:采用多头直条切割机切割。 2)复杂形状的零部件:采用等离子数控切割机切割。横隔板的切割 下料全部在数控
13、切割机上进行,以提高效率,防止侧弯。 3)腹板、翼板长度的切割:已考虑了焊接收缩量和整形收缩量,使 得 H型钢组立时的长度达到端板“无余量装配 ” ,保证了产品质量又节省 了材料。 4)矫正和边缘加工 (1)下料后零件必须进行矫正,达到零件允许范围,在环境温度低 于-12时不得冷矫正和冷弯曲。 (2)冷矫正后钢板表面无明显的凹面和损伤,表面划痕深度不大于 0.5mm 。 (3)大面积不平和扭曲在平板机上进行平直。 (4)矫正后的钢材表面,不应有明显的损伤,深度不得大于0.5mm 。 (5)机加工零件的边缘加工深度不得小于3mm (当边缘硬度不超过 HV350时,加工深度不受限制) ,加工表面粗
14、糙度Ra不得大于 25m 。 4)零件成型 (1)对需接料的零件,采用坡口焊接并且接料必须达到一级焊缝标 准。 (2)所有腹板、底板、翼板的接料必须注意其轧制方向,轧制方向 应与主桥长度方向一致,并且接料焊应先焊横缝,后焊纵缝。焊缝接料采 用埋弧自动焊。单段接料在各自平台上接料。拼接完毕后,采用超声波探 伤方式进行焊缝内部质量探伤检验。 (2)对于成型零件表面清理干净后进行工序检查,并依据施工图编 写零件号。 4)切割后的精度满足标准要求,见下表。 气割的允许偏差 项目允许偏差( mm ) 零件长度、宽度3.0 切割面平面度0.05t ,且不应大于 2.0 割纹深度0.3 局部缺口深度1.0
15、注:t 为切割板厚度 机械剪切的允许偏差 项目允许偏差( mm ) 零件长度、宽度3.0 边缘缺棱1.0 型钢端部垂直度2.0 6、梁制作过程和方法 1)下料: (1)钢板的拼接,焊件两端设引弧板和引出板,焊接完毕后,应去 除熔渣及飞溅物。拼接完毕,采用超声波探伤方式进行焊缝内部质量检验。 (2)钢材下料由氧丙烷等离子切割机、分条机完成。切割前应将钢 材切割区域表面的铁锈、油污等清除干净,切割后应清除边缘上的氧化物、 熔瘤及飞溅物等,切口上大于1mm 的缺棱应修补。 (3)箱型梁的曲线型腹板依据拆图尺寸进行编程下料,同时要注意 切割变形。 (4)下料时充分考虑构件的焊接收缩量,以免焊接后构件尺
16、寸超差。 (5)弧形翼板下料后,首先打好坡口,然后进行卷板。 2)组立: (1)钢箱拱肋的组装 将加工后的各段拱肋腹板、底板及顶板和加劲板等构件在修磨并清除 铁锈及污物前提下,分别在不同的组装胎上进行组装。拱肋根据结构特点 分成拱脚段、中间段共 3段。同样加工出拱脚段工装胎,拱肋中间段工装 胎, 拱肋拱顶段工装胎。拱肋各段组装顺序为段组装顺序为先在工装胎 内放置拱肋顶板一侧腹板组装横隔板底板拱肋另一侧腹板。 (2)钢箱纵梁的组装 将加工后的各段纵梁腹板、底板及顶板、横隔板等构件在修磨并清除 铁锈及污物前提下,分别在不同的组装胎上进行组装。纵梁根据结构特点 分成中间段和拱脚段共3 段。同样加工出
17、纵梁中间段工装胎,纵梁拱脚 段工装胎。纵梁各段组装顺序为先在工装胎内放置纵梁顶板一侧腹板 组装横隔板纵梁底板纵梁另一侧腹板。 (3)端横梁的组装 将加工后的端横梁腹板、底板及顶板、横隔板和纵胁等构件在修磨并 清除铁锈及污物前提下, 在端横梁组装胎上进行组装。端横梁组装顺序 为先在工装胎内放置端横梁底板一侧腹板组装横隔板组装纵肋纵 梁另一侧腹板端横梁顶板。 (4)风撑梁的组装 将加工后的风撑梁腹板、底板及顶板、横隔板等构件在修磨并清除铁 锈及污物前提下,在风撑梁组装胎上进行组装。风撑梁组装顺序为先在工 装胎内放置风撑梁底板一侧腹板组装横隔板纵梁另一侧腹板风撑 梁顶板。 (5)工字梁的组装 在本工
18、程中,中横梁和小纵梁为工字型梁,将预制完成后的工字型梁 的顶板、底板、腹板和加劲肋板等构件在修磨并清除铁锈及污物前提下, 分别在不同的工装胎内进行组装。 (6)组装后点焊 先将各部件分别安放在箱梁和工字型梁中,检查各部分特别是箱梁端 连接部位的几何尺寸,再以定位焊固定箱体内的所有部件,定位焊顺序从 中间向两侧实施,以保证构件在出胎具时其有足够的刚度,检查拱胁和纵 梁整个轴向曲线是否与设计线型一致,若局部不一致需在工装胎上对构件 以千斤顶施加外力和火焰加热来保证其线型,然后进行其定位焊。组装时 的点焊采用手工电弧焊。 H型钢组立允许偏差 项目允许偏差 宽度 2.0 高度 1.5 垂直度 1.5
19、4)焊接: (1)箱梁与工字型梁的焊接 钢箱梁的焊接采用埋弧自动焊和手工电弧焊以及CO 2气体保护焊为主, 焊丝为: HO8MnA,4mm ,焊剂为 HJ431 :焊条为 J507(J506) 。 施焊前应对所有焊件进行检查,焊件是否平整、拼接是否密合、缝 隙、坡口是否符合图纸及工艺要求,并检查各种焊接设备是否良好。焊剂 与焊条在使用前须烘干,焊剂中的污物要清除干净,焊丝亦清理干净。焊 接工艺参数是否符合规范要求。 钢箱梁的焊接 钢箱梁结构主要包括钢拱肋、纵梁、风撑梁和端横梁四个部分。在构 件组装定位焊完成后,开始进行箱体的焊接,对于箱体的四条主焊缝采用 埋弧自动焊进行,其中有两条焊缝采用内部
20、加钢衬垫来实现单面焊双面成 型工艺。 对于箱体内部的横隔板采用手工电弧焊为主,焊缝焊接完毕须进行探 伤检查,如有缺陷必须一次返修通过,然后采用气割法割掉两侧引弧板 (不可伤及主材),再修磨顺直。 工字梁的焊接 中横梁和小纵梁为工字型梁,在组装完成后采用埋弧自动焊焊接。对 于加劲板则采用手工电弧焊进行。 (2)索盒的焊接 拱肋和纵梁中的索盒在组装完成,并检查其位置和倾斜角度符合设计 要求后( 主要是在工装胎上进行 )即可进行焊接,索盒的焊接以手工电弧 焊为主。 (3)剪力钉焊接 a、进行弯曲试验检查。 b、在中横梁和端横梁上分别布置焊接22 170 剪力钉,共9699 个, 剪力钉采用螺柱焊。在
21、每件钢梁的上顶板上按设计图划线、冲眼确定 位置并局部除锈。焊接所用瓷环按说明书要求进行烘焙,然后以焊接试板 进行弯曲试验检查所通过的施焊参数,再以熔焊栓钉机焊接而成。 5)焊接质量保证措施 (1)工字型钢和箱型梁腹板和翼缘之间的焊接采用气保焊和埋弧焊 的方法进行焊接,焊接设备采用气保焊机、悬臂焊和半自动埋弧焊机。埋 弧自动焊和气体保护焊的焊丝、焊剂、焊条与母材相匹配并符合规范要求。 使用前按说明书及工艺文件的要求进行烘焙和存放。 (2)焊工持证上岗。 (3)首次采用的钢材、焊材、焊接方法、焊后热处理等均进行焊接 工艺评定,如材料、工艺在施工过程中遇有须重新评定的变化,必须分别 进行焊接工艺评定
22、试验。 (4)气保焊和埋弧焊的焊接速度不能过快,也不能过慢,速度控制 在 20160(cm/min)过快不利于杂质的去除和焊肉的堆积,过低影响劳 动效率,且容易造成操作者疲劳。 (5)按设计要求对焊缝进行无损探伤,即:探伤超声波 100。S 射线 10。磁粉探伤 20。设备三种:超声波探伤仪。 射线机。磁粉仪。焊缝质量等级满足设计要求。 (6)钢梁两端设引弧板及熄弧板,防止引弧和熄弧时出现弧坑。焊 缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、 弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等 缺陷。 (7)在完成箱型梁 4 条主焊缝的焊接前,应完成箱内各构件
23、的全部 焊缝的焊接。 6)拱肋的加工控制误差 在拱肋的加工过程中,杆件的温度变形、焊接的收缩、划线的粗细等 均将导致加工的误差,因此,应在开工前做充分的技术准备工作,如设计 工装、编制工艺等,对拱箱的箱体成型,运输单元的组装、焊接、涂装等 制定详细的工艺要求和制作标准。对于拱肋的加工质量,在工艺保证的同 时,对拱肋的外型尺寸及焊接质量进行重点控。 a. 公差控制 拱肋加工过程中误差以及测量误差均将导致最终加工误差。因此应参 阅相关规范制定各工序的交验公差。为确保竣工交验公差,在每工序完工 时,根据竣工交验公差拟定过程公差以控制拱肋的外型尺寸。 b. 焊接控制 拱肋由于其结构特点,一般采用手工电
24、弧焊接,焊缝等级高,焊接工 作量大。因此,成立专职的焊接工艺组,焊接工艺与钢箱梁焊接工艺相 同, 并按要求进行探伤检测。 7)焊接残余变形 钢材的焊接通常采用熔透焊方法,是在接头处局部加热,使被焊接材 料与添加的焊接材料熔化成液态金属,形成熔池,随后冷却凝固成固态金 属,使原来分开的钢接成整体。由于焊接加热,熔合线以外的母材产生膨 胀,接着冷却, 熔池金属和合线附近母材产生收缩,因加热、冷却这种 热变化在局部范围急速地进行,膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变 形。这样,在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。实际结构中, 焊接残余变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。 板内的变形:横向
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