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摘要：本文通过对百色百林大桥钢管拱的加工提出了新的加工方案，从而为钢管拱的节段加工带来成本上的节约及为项目利润提出了一条新办法。
关键词：公路建设；大桥；钢板；钢管拱加工
Abstract: this article through to the forest of the steel tube arches of baise bridge of processing put forward new processing scheme, thus for steel tube arch section of the processing cost savings and bring in profits for the project, puts forward a new method.
Keywords: highway construction; Bridge; Steel plate; Steel tube arch processing
中图分类号：X734文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
百林大桥位于百色市右江区西南，北岸连接鹅城区城北路，南岸连接龙景区城南环路，是百色市规划的未来东西主干道的一部分。大桥起讫里程为：K0+865.381～K1+156.971，全桥长291.59ｍ，其中主桥为1×138米钢管混凝土系杆拱组合桥，引桥为5×30米预应力混凝土连续箱梁。
桥型总体布置立面图
主桥桥面按整幅桥布置，总宽34m，桥上构采用双拱肋结构，拱轴线采用抛物线；计算跨径127.4米，矢高28.0米，矢跨比1/4.55。拱肋截面为哑铃形，截面高3.0米，每片拱肋分5段吊装，拱脚节段（1#、1’#段）由两根Q345C钢卷制的φ1200×24mm的钢管和厚24mm的缀板组成，其他节段（2#、3#段）由两根Q345C钢卷制的φ1200×22mm的钢管和厚22mm的缀板组成，钢管与缀板腔内灌注C50微膨胀混凝土。
二、钢管拱加工
大桥主桥为1×138米钢管混凝土系杆拱组合桥，原计划采用成品钢管直接加工成哑铃形的钢管拱，这样比较省事，与厂家联系直接定购与钢管节段相近的尺寸，回来后直接切割焊接即可。但这样做有两个弊端：
1．原材料损耗大，切割出来的边角料没有其他的利用价值，只能废弃，用该方法加工的损耗率达16%。
2．直接用成品钢管按要求弯成设计的形状和尺寸，这样钢管在上弦管部分受拉下弦管部分受挤压而改变了原钢材的力学性能，不能确保钢材的使用寿命或是人为的降低了钢材的使用寿命。
如何能经济实惠地达到设计质量要求损耗率又最低化呢？经过多方案比较和采集各种经验数据，百林大桥项目经理部（以下简称“项目部”）决定直接与钢材厂家联系，按照钢管拱节段的不同规格定制钢板，并选择信誉度高的正规大钢厂制作商为供货商。经比较，项目部最后选择了广西柳州钢铁股份有限公司作为百林大桥钢板供应商。节段制造应在具有较高钢结构加工制造资质、具有较良好加工条件、拥有有相似结构加工制造经验的技术人员和有相应岗位证书的钢结构焊接加工操作工人的工厂完成。但考虑到如果在工厂加工，加工条件是在达到了，但运输到现场又是一个大问题。综合各种因素后，项目部还是决定在施工现场塔设加工厂，购进先进的设备，选择有资质有经验的队伍进驻加工。现场加工质量控制困难更大，同时钢管拱施工中又存在以下的难点和重点：
1．拱肋节段长而且笨重（最大节段长30.22 m，重 54.1 t），加工难度大，拱肋结构复杂（吊杆穿过拱肋），隔板与缀板数量较多焊接量庞大，而且焊接质量要求较高。
2．钢管拱制作精度要求较高，检测工程量庞大。
3．本桥分段钢管拱节段自重大，架设、吊装困难。全桥制作构件多，安装吨位大，安装精度要求高。
4．各种钢构件的加工和防腐，特别是拱肋的制作工艺，技术标准和要求相当高。
5． 钢管缀板内混凝土灌注难度大，质量要求高。
为此，为了把本工程优质按期完成，决定把钢拱的加工质量控制作为我们质量控制工作的重点，下面我们通过对钢管拱加工过程的描述，重点谈一谈如何控制钢管拱加工质量：
（一）普通节段的钢管拱加工
拱肋上下弦管、横联弦管采用直缝卷制钢管，弦管、缀板及横联的焊缝均采用坡口熔透焊，焊缝等级均为I级。加工时按200cm、190cm规格卷制钢管，然后焊接成拱肋，根据弦管弧度确定板材上下边长以及坡口坡度采用数控切割机对板材进行切割。加工前对每个拱肋节段按200cm、190cm规格小管节进行放样排列，环缝尽量错开不在同一断面上，并对每个小管节进行编号，使用下板材时在其上用油漆标明编号以便于组装。采用全自动卷板机进行卷管，按加工规范精度要求（≤D/500）控制主拱管直径加工误差在2.4mm以内。
拱肋加工前对所有拱肋节段用200cm、190cm规格卷管进行排序号拼装，并标明每个卷管的编号，按编号进行切割板材加工。节段管节拼装如图1-1钢管拱肋加工拱肋节段管节排列图（第1节段，其他节段采用相同方法排列）。
（节段加工下料表）
图1-1钢管拱肋加工拱肋节段管节排列图
1.1 每个拱肋节段排列好管节后，按照每个管节的尺寸进行切割板材下料，圆管节段展开成板材。节段下料时按一个上下弦等长管节与一个下弦较短的侧面投影为梯形的管节交叉进行下料，以便于更好的拟合钢管拱的弧线。上下弦等长的管节下板材按管圆周长展开，下料板材如图1-2所示。
图1-2上下弦等长管节下料图
1.2 下弦较短管节下料时应该按每个不同的下弦长度进行下料，根据下弦长度切割成两端均为上弦长，中间为下弦长度的两个梯形状钢板（或反之亦然）。下料板材如图1-3所示
图1-3下弦较短管节下料图
这样加工的钢管拱可以充分地利用原材料，经现场统计，原材损耗率为10～12%。
1.3 加工好后的钢板材料用钢材弯曲机将已切割好的钢板弯曲卷成钢管形状，在接口的地方采用机械加工将其切成45度坡口，如图1-4示。用自动埋弧焊将其焊接成一圆形，所有手工焊均采用二氧化碳气体保护焊。焊接的有关要求满足表1-1。
切割下料图： 预留破口量测图:
衬垫焊好，并对钢板全断面检查 （自动埋弧焊）
焊接前检查其破口宽度图 热熔透焊好的接缝图
1.4调整钢管，符合设计规范要求。
将焊接好后的钢管放置在卷板机上调整圆弧度，使其达到设计的钢管拱尺寸，如图1-5示。
图1-5卷板机卷板及校核圆管
（二）有吊杆位置的管钢拱加工
由图1-1知有吊杆位置的钢管加工与普通节段钢管拱的加工略有不同，主要体现在吊杆位置的加工。吊杆位置可能会涉及到附近的2～3节钢管的加工，对于該部分的钢管拱加我们得根据具体的位置选择钢板尺寸，另行下料加工，下料及加工的程序与其他部份的钢管一样，只是在进行吊杆顶端部位开口时注意按图截好尺寸，加固位置钢板注意其焊接的方法及要求，做好加固处理。同时做好与其他普通板有接连工序。
（三） 焊接的质量要求:
焊接设计要求所有焊接材料应符合有关国家标准，承包商应根据相关标准进行抽样复验。焊接材料应根据产品的焊接工艺评定试验的结果，由建设方、设计方及监理方共同确认是否可用于本桥产品的焊接，焊缝金属的强度屈服点应不低于母材指标。
手工电弧焊必须采用直流焊机，焊条牌号按照主体金属选用低氢型。埋弧焊的焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应。焊接工艺评定按TBl0212-98的附录C进行。
拱肋全焊结构在制造过程中，在保证焊接质量的前提下，尽量采用变形小和焊缝收缩小的焊接工艺，工地横向环缝宜按最大缝宽25mm进行焊接工艺评定。焊接采用埋弧自动焊，所有手工焊采用二氧化碳气体保护焊。焊缝在焊接前的温度及道间温度应该满足设计要求。焊接工艺应确保焊缝及热影响区的冲击韧性，其机械力学性能（抗拉压、抗弯）必须保证不低于母材的标准值。所有对接焊缝在焊接后应对焊缝进行机械打磨，以保证有较高的抗疲劳性能。所有类型的焊缝在焊接前，应做焊接工艺评定试验，编制焊接工艺评定报告。
现场实际焊接接头的质量检测：所有焊缝必须进行外观检查；所有焊缝内部质量应全部进行超声波探伤检测，并随机抽取全部焊缝长度的15%进行x射线探伤检测。所有焊缝的外观检查质量要求达到《建筑钢结构焊接规程》(JGJ－81－91)中的一级焊缝的外观检查质量标准；超声波探伤要求对接焊缝，角焊缝和T型接头焊缝质量应分别达到《钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》(JB1152－81)I级和Ⅱ级质量标准；射线探伤要求对接焊缝质量应达到《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB3323－87)Ⅱ级质量标准。必要时还应进行焊缝的破坏性试验以检验焊缝质量。所有现场焊缝的质量要求与工厂焊缝的质量要求相同。
经对百林大桥系杆拱所有钢管拱进行超声波和X射线探伤检测，检测结果见表1-2。对有超标缺陷的焊缝进行返修后复检，被检测焊缝最终质量达到JB/T4730.3-2005标准I级和Ⅱ级质量要求，满足质量要求。
表1-2
三、结束语
虽然没有在工厂加工，但经过各方努力，加工质量完全达到了设计规范的要求，超声波、X射线检测以及最后的成桥检测均达到了预期的目的。
经过试验段钢管拱的加工并认真总结不足、分析下步该注意的事项后，第一节段拱段钢管拱加工得以顺利进行。加工场地有限工作内容及工序很多，经有效统筹后，尽可能利用竖向空间，钢板下料切割焊接后即进行竖向拼装施工，腾出更多的空间开展其他工序。尽可能让各工序能真正衔接起来，为按期完成工程任务、按期通车打下了坚实基础。通过钢板下料加工成钢管拱这一工序，不仅为项目部在成本方面节约，而且在进度方面也没有因增加工作量而增加工期，最主要的是工程质量最终都满足相关质量标准，顺利通过了交工验收，交付使用。
参考文献：
[1]《百色市百林大桥两阶段施工图设计》
[2]《桥梁工程师手册》
[3]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)
[4]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）、
[5]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
作者简介：
[1]姚杏芬，女，1974年10月出生，廣西宜州人，高级工程师，现任广西建设职业技术学院专职教师职务，主要授公路桥梁工程方面专业技术课程。
[2]韦东成，男，1982年9月14日出生，广西上思县人，助理工程师，现任广西桂通工程咨询有限公司主要负责桥梁技术施工的监理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。