鋼管混凝土拱橋鋼管拱肋加工制造工藝方法中鐵七局集團(tuán)有限公司張群勝鋼管混凝土拱橋建造中，鋼管拱肋一般由工廠加工制造，通常是選用符合設(shè)計(jì)材質(zhì)、厚度要求的鋼板，通過切割、卷板、焊接、煨彎、組焊等工藝，在工廠制作加工成單元節(jié)或桿件，然后運(yùn)抵現(xiàn)場進(jìn)行最后組裝成型。拱肋加工必須進(jìn)行工藝評定，以確保加工精度和質(zhì)量。進(jìn)行拱肋加工工藝評定一般要把握以下方面：1．鋼管對接誤差。鋼管拱肋一般要加工成適宜吊重、運(yùn)輸要求的單元節(jié)，單元節(jié)可以在工廠加工后運(yùn)抵現(xiàn)場再進(jìn)行組拼，組拼過程即是將管口對接，或在支架上，亦或在空中進(jìn)行。對接時(shí)的誤差主要表現(xiàn)為錯(cuò)牙誤差和位置誤差，顯然，這些誤差越大，對接難度越高，處理也越費(fèi)事。因此，在進(jìn)行工藝評定時(shí)，應(yīng)按照鋼結(jié)構(gòu)制作規(guī)范要求，向加工的廠方作出明確限定。為了減少現(xiàn)場組拼的難度，工廠制作的單元節(jié)拱段運(yùn)抵工地前應(yīng)進(jìn)行相鄰節(jié)試拼，滿足對接要求后再發(fā)運(yùn)。單元節(jié)試拼可以整條拱肋進(jìn)行，場地限制時(shí)至少要試拼好三節(jié)運(yùn)走最前一節(jié)。試拼一般有立拼和平拼兩種方式。嶺南高速蒲山特大橋采用的是平拼方式；三峽庫區(qū)湖北省秭九畹溪大橋凈跨160m鋼管混凝土拱橋采用的1：1放大樣立拼;無論怎么拼法，試拼均應(yīng)在胎架上進(jìn)行，否則難以保證精度。2．用于鋼管混凝土拱橋的鋼管焊接，焊縫形式目前無規(guī)范規(guī)定，雖然可以選擇螺旋縫或直縫，但因?yàn)殇摴芑炷凉袄邔儆谄氖軌簶?gòu)件，一般情況下應(yīng)選擇鋼板順軋制方向卷板、直縫焊接（地鐵深基坑支護(hù)用的鋼管頂撐尚且不允許使用螺旋管，鋼管混凝土拱橋就更不應(yīng)選擇螺旋鋼管）。選擇直縫對接時(shí)，相鄰鋼管直縫應(yīng)相錯(cuò)30度以上才可構(gòu)成丁字縫。正式焊接前工廠應(yīng)設(shè)計(jì)焊接工藝并進(jìn)行評定，焊接時(shí)應(yīng)遵守焊接工藝評定認(rèn)可的焊接參數(shù)。焊接產(chǎn)生的變形應(yīng)進(jìn)行校正，焊接鋼管局部變形殘留的應(yīng)力應(yīng)通過熱處理進(jìn)行消除。3．焊縫質(zhì)量應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行無損檢測。無損檢測一般通過超聲波、射線拍片進(jìn)行。無損檢測前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)對焊縫進(jìn)行類別歸類分級，按照規(guī)范規(guī)定確定檢測百分比。超聲波無損檢測百分比一般比較容易確定，也比較好操作，各方容易形成共識，但射線拍片一般存在焊縫數(shù)量和焊縫長度上的差別，各方不大容易形成共識。嶺南高速蒲山特大橋是這樣確定的，首先確定哪些是最主要焊縫，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、鋼管拱加工、施工、檢測（第三方）六方討論，一致認(rèn)為鋼管直逢和對接環(huán)形縫是最主要焊縫，從而確定對這些焊縫必須進(jìn)行射線拍片并按100%比例檢測，在按焊縫長度還是按焊縫數(shù)量進(jìn)行檢測問題上，經(jīng)過分析，認(rèn)為按長度的100%拍片是不經(jīng)濟(jì)的也是不必要的，原因是這些焊縫一般由自動(dòng)焊機(jī)焊接，而自動(dòng)焊機(jī)焊接時(shí)最容易出現(xiàn)問題的地方是引弧、收弧處，只要引弧收弧沒問題，中間部位的焊接質(zhì)量在一定技術(shù)參數(shù)下是能夠保證的，又由于直焊縫和環(huán)縫長度不長，只要對丁字縫進(jìn)行100%的射線拍片檢測，即可滿足對所有直縫和環(huán)縫100%拍片的要求，連接拱肋上弦兩鋼管的贅板與上弦管的焊縫及腹桿與弦桿的相貫線焊縫屬于次要焊縫，這些焊縫也不大容易貼片，即便勉強(qiáng)貼片檢測結(jié)果可能失真，故經(jīng)過分析一致同意不再進(jìn)行射線拍片檢測，僅進(jìn)行超聲波檢測即可。這樣算下來，射線拍片檢測的焊縫數(shù)量占全橋按焊縫數(shù)量比例達(dá)到了10%以上（原設(shè)計(jì)要求射線拍片檢測20%，高于規(guī)范要求一倍），故而也滿足了規(guī)范的要求（滿足規(guī)范要求是起碼要求）。超聲波檢測100%合格后，進(jìn)行射線拍片抽檢，合格率為多少可以確定為檢驗(yàn)批合格的問題沒有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嶺南高速蒲山特大橋參考了鄭州黃河二橋的標(biāo)準(zhǔn)，即同一檢驗(yàn)批抽檢合格率90%合格視作檢驗(yàn)批合格。4．鋼管拱單元接盡管進(jìn)行了場地外試拼，但試拼后再拼因解開試拼約束后仍有可能變形，單元拱節(jié)運(yùn)輸過程中亦有可能出現(xiàn)變形，現(xiàn)場對接時(shí)如果有相錯(cuò)情況發(fā)生，一般的解決

辦法有冷、熱兩種處理方法進(jìn)行校正對接。冷處理可以用倒鏈、頂鎬等進(jìn)行校正，熱處理則是通過烘烤和配合倒鏈或頂鎬等進(jìn)行校正。5．管口對接可以借助法籃、穿插鋼管方式進(jìn)行。以法籃進(jìn)行連接時(shí)，焊接前應(yīng)先把法籃螺栓緊固好再焊接。以穿插鋼管方式進(jìn)行時(shí)應(yīng)先對稱焊接臨時(shí)固定的立鋼板再正式焊接母管。以防止焊接過程出現(xiàn)旁彎、上翹變形等現(xiàn)象。6．拱軸線實(shí)現(xiàn)方法一般有多邊形短折線和中頻煨彎法兩種。采用多邊形短折線法對接鋼管成拱肋時(shí)，必須在卷制鋼板之前先行把鋼板兩端切割成橢圓形相貫線，卷制后即形成符合相鄰短管折角要求的短鋼管。下料時(shí)，要把鋼板切割成符合折角要求的相貫線，必須先進(jìn)行坐標(biāo)和折角計(jì)算或采用1：1放大樣在母板上直接進(jìn)行量取下料參數(shù)。中頻煨彎則可根據(jù)不同煨彎點(diǎn)的半徑(拱軸線一般為非圓曲線，不同坐標(biāo)點(diǎn)的共軸線曲率半徑是不同的)或坐標(biāo)進(jìn)行加工。計(jì)算特定弧段的坐標(biāo)理論上可以采用求解二元高次方程的方法解決，既：以起點(diǎn)或特定已知點(diǎn)為圓心，以特定鋼管長度為半徑的圓R2=(Xp-X°)2+(Y-Y)2與拱軸線Y=f(X)必定存在一個(gè)交點(diǎn)，此交點(diǎn)(Xp,Yp)與起點(diǎn)或特定點(diǎn)(X0，Y0)間的距離就是多邊形折線(短鋼管)的長度。顯然，求解一組二元高次方程的過程是比較繁雜的。TOC\o"1-5"\h\zR2=(X-X)2+(Y-Y)2 (1)P0 P0Y=f(X) (2)事實(shí)上由于下料切割加工的精度是一定的，用逐點(diǎn)接近法計(jì)算非圓拱軸線特定弧段端點(diǎn)坐標(biāo)不僅精度上完全可以滿足加工需要，而且計(jì)算過程也是相對簡單化。7.用逐點(diǎn)接近法計(jì)算非圓拱軸線特定弧段端點(diǎn)坐標(biāo)的方法：1)提出問題用較長的直鋼管經(jīng)分段煨彎再對接，或用較短直鋼管一節(jié)節(jié)直接對接成拱，均需計(jì)算出各煨彎折點(diǎn)或?qū)狱c(diǎn)處的精確坐標(biāo)，由此得出各折點(diǎn)轉(zhuǎn)角或鋼管接口切割下料的技術(shù)參數(shù)，即以多邊形折線代替理想拱軸線。2)問題分析設(shè)計(jì)拱軸線Y=f(x)曲線上兩點(diǎn)M、N的弦長MN，點(diǎn)M坐標(biāo)已知(Xm,Ym)，求點(diǎn)N的坐標(biāo)(Xn,Yn)：假定一點(diǎn)Pl(Yl，Y1)；MP1=V(Xm-Xl)2+(Ym-Yl)2；——(3)比較MP1與MNMP1—MN=^L1；令：小2=△Ll，x2；得P2點(diǎn)：Y2=f(X1+△Ll)---(4)再比較MP2與MN又有△L2； _如果每次給點(diǎn)Pn以厶Xn=△Ln-l橫坐標(biāo)增芝使點(diǎn)Pn不斷趨近點(diǎn)N,顯然存在：數(shù)列ALn的極限趨近于0；事實(shí)上鋼管折點(diǎn)間距離測量的精度e是有限制的，于是總有PL+1滿足條件厶Live,從而把Yl+^L1=F(Xl+^Ll)作為Y0的精確值。用代替AX,把X+^X代入式(4)、式(3)，收斂速率是很快的，幾個(gè)回合即可計(jì)算出理想的數(shù)據(jù)。實(shí)際的計(jì)算可以設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)程序來運(yùn)用逐點(diǎn)接近的方法求出特定弧段端點(diǎn)坐標(biāo)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)。除了工藝評定之外，制造拱肋時(shí)還應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：焊工必須經(jīng)過專門培訓(xùn)并取得合格證書，滿足高等級焊接（可比照壓力容器焊接要求）人員素質(zhì)和資格的要求。焊接環(huán)境條件：1） 氣溫對焊接質(zhì)量有直接影響。OoC以下不適宜進(jìn)行拱肋現(xiàn)場焊接（規(guī)范規(guī)定—5oC以下需要采取措施后方可進(jìn)行焊接