La fabrication et l’installation de poutrelles en acier de longue portée dans les zones urbaines sont complexes et difficiles. Toute négligence ou mauvaise utilisation pendant la construction peut entraîner des conséquences graves. C’est pourquoi, lors de la construction de poutres à caissons en acier de longue portée, il est essentiel d’établir une forte conscience de la sécurité et de la qualité. Le personnel de Construction doit se conformer strictement aux spécifications de la direction et se référer aux conditions spécifiques du projet pour contrôler rigoureusement chaque processus de Construction, en assurant la qualité et l’efficacité du projet. Cet article fournit une analyse approfondie des principales difficultés de construction dans la fabrication de poutres à caissiers en acier de ponts routiers à longue portée, offrant des références pour l’optimisation technique ultérieure et les pratiques d’ingénierie.

1 aperçu des poutres-caissons en acier à longue portée

1.1 Concept

Les poutres en acier, également connues sous le nom de poutres à caissier en acier, sont une forme structurale courante dans l’ingénierie des ponts à longue portée. Il s’agit de systèmes structuraux fermés reliés organiquement par des plaques supérieures, des diaphragmes, des plaques inférieures, des bandes et des raidisseurs grâce à la technologie de soudage complet, comme le montre la Figure 1. Parmi eux, la plaque supérieure forme un pont orthotrope en combinant des raidisseurs longitudinaux et des plaques de couverture, qui présente une excellente résistance à la charge et à la fatigue; Diaphragmes et raidisseurs travaillent ensemble pour améliorer la rigidité globale de la poutre de caisson et supprimer la déformation locale. Dans la construction pratique, l’application rationnelle de poutrelles en acier à longue portée optimise non seulement les propriétés mécaniques des structures de pont, mais s’adapte également à diverses technologies de construction avancées telles que le lancement progressif, la traction et la construction en porte-leviers. Il est particulièrement adapté aux scénarios de construction complexes tels que les passages supérieurs urbains et les ponts traversant la rivière/la mer, et est devenu l’une des formes structurales de base pour les poutres principales des ponts routiers modernes de longue portée.

1.2 corrélation entre les avantages d’application et la complexité de la Construction

Les poutres en acier à longue portée sont largement utilisées dans les scénarios à longue portée tels que la traversée de rivières, de baies et de zones urbaines centrales en raison de leurs avantages importants de haute résistance, grande rigidité, légèreté et forte intégrité. Ils peuvent effectivement réduire la charge de travail des fondations de pont et raccourcir la période de construction. Cependant, ces avantages déterminent également la complexité de leur construction: la conception légère impose des exigences extrêmement élevées sur la précision de traitement des composants; La caractéristique de longue portée augmente considérablement la difficulté de contrôle de l’alignement et la garantie de stabilité pendant l’installation; Et la structure entièrement soudée fixe des normes strictes pour la qualité de soudage et le contrôle des contraintes résiduelles. Divers facteurs contribuent collectivement à la grande difficulté de fabriquer des poutres à caissons en acier de longue portée.

2 difficultés de Construction dans la Fabrication de poutrelles en acier pour ponts routiers à longue portée

2,1 grand Volume de Construction et exigences élevées de contrôle

Les projets de construction de poutres à caissons en acier pour ponts routiers à longue portée sont souvent à grande échelle. En prenant comme exemple un passage supérieur circulaire Urbain commun pour piétons, le volume de construction de la poutre principale circulaire et de la poutre principale de raccordement atteint 149,684 m³, et l’ensemble du processus de fabrication des composants, le transport jusqu’à l’installation sur site doit être effectué dans une période de construction strictement limitée, ce qui entraîne des délais serrés et des tâches lourdes. Plus important encore, le poids par unité de longueur des poutres à caissons en acier peut atteindre 5 t/m, avec une charge auto-poids importante. Un poids aussi important agissant sur les fondations des pieux de béton sous-jacents est susceptible de provoquer un tassement inégal des fondations. De plus, la construction de ponts à longue portée a un cycle long et il existe des différences importantes dans la répartition des charges et les conditions environnementales entre les différentes étapes de la construction. En plus du caractère unique des conditions géologiques et hydrologiques à divers endroits des ponts, le peuplement des quais varie. Si un tel tassement inégal dépasse la plage admissible, non seulement il endommagera l’alignement conçu de la poutre de caisson en acier, mais il générera également des contraintes supplémentaires à l’intérieur de la structure, ce qui affectera la stabilité des noeuds de connexion entre les piles et la poutre de caisson, et représentera même une menace fatale pour la sécurité de l’ensemble du système structural du pont. En tant que structure portante principale, la qualité de construction des poutres à caissons en acier est directement liée à la capacité portante à long terme et à la durabilité du pont. Chaque indicateur, de la performance des matériaux et de la qualité de soudure à l’exactitude d’alignement et à l’effet anti-corrosif, doit strictement se conformer aux spécifications appropriées telles que Spécifications techniques pour la Construction de ponts routiers (JTG/TF50-2011), impliquant de multiples dimensions de contrôle et des normes élevées.

2.2 grand nombre de composants préfabriqués et Volume de transport lourd

L’intégrité structurale des poutres à caissons en acier de longue portée repose sur la coordination précise des différents composants. Il existe une grande variété de types de composants, y compris les plaques frontaux, les plaques inférieures, les bandes, les nervures, les diaphragmes, les raidisseurs, etc., et les dimensions, les formes et les propriétés mécaniques des différents composants varient considérablement. En raison de la sensibilité élevée de la structure globale des poutres de caisson en acier à la précision d’assemblage, les exigences de précision de traitement pour divers composants sont extrêmement strictes. Par exemple, la déviation dimensionnelle de la connexion entre les bandes et les plaques supérieures doit être réglée à moins de 1 mm; Dans le cas contraire, il en résultera des lacunes excessives dans l’épissure des composants, ce qui affectera la qualité du soudage et l’étanchéité de la structure et, par conséquent, posera des risques potentiels pour la sécurité. Après la préfabrication en usine, les composants doivent être transportés vers le chantier en lots pour être assemblés, ce qui est également confronté à de nombreux défis: d’une part, le volume de transport des composants est important. Un seul segment d’une grande poutre en acier peut peser des centaines de tonnes et dépasser dix mètres de longueur, ce qui impose des exigences extrêmement élevées sur la capacité portante des équipements de transport et les conditions de circulation des voies de transport; Par contre, les exigences de protection des composants sont strictes. Une fois que des pièces clés telles que le revêtement anti-corrosion et les rainures de soudage sur la surface des composants de la poutre en acier sont endommagées pendant le transport, cela augmentera non seulement le coût des réparations ultérieures, mais affectera également l’avancement de la construction et la qualité du projet. Par conséquent, il est nécessaire d’utiliser un équipement de traitement mécanisé professionnel pour assurer la précision des composants, fixer les composants avec des accessoires d’outillage personnalisés pour empêcher la déformation de transport, et adopter de multiples mesures de protection telles que l’emballage, l’anti-collision, et l’absorption des chocs pendant le transport pour réaliser des opérations standardisées de processus complet du traitement au transport, afin de résoudre cette difficulté.

2.3 Conditions d’installation complexes sur site et Coefficient de risque élevé

L’installation sur site de poutres à caissons en acier de longue portée est le maillon central de tout le processus de construction et un domaine clé pour la prévention et le contrôle des risques. Premièrement, l’environnement du site du pont est souvent complexe et diversifié. Les ponts qui traversent les rivières et les mers sont affectés par les environnements naturels tels que le vent, les vagues, les marées et la forte corrosion, tandis que les ponts urbains sont limités par les bâtiments environnants, les voies de transport, les pipelines souterrains, etc., ce qui entraîne un espace de levage limité et des chantiers de construction étroits, ce qui pose de grands défis au positionnement des grands équipements de levage et au contrôle du rayon de fonctionnement. Deuxièmement, le choix et la mise en oeuvre de la technologie d’installation sont difficiles. Les technologies d’installation courantes pour les poutres à caissons en acier de longue portée, telles que le montage en porte-clés, le lancement progressif et la traction, ont des exigences extrêmement élevées pour les performances des équipements de construction, les compétences professionnelles du personnel de construction et la coopération coordonnée de divers processus. En prenant comme exemple le montage en porte-à-faux, il est nécessaire de contrôler avec précision le levage et le positionnement de chaque segment pour s’assurer que le désalignement et la déviation axiale des joints de segment répondent aux normes. En même temps, il est nécessaire de surveiller en temps réel les changements de flexion et de contrainte de la structure en porte-à-faux pour éviter les accidents de sécurité causés par l’instabilité structurelle. En outre, la liaison de conversion du système pendant l’installation est très risquée. Le passage de l’état porteur temporaire à l’état porteur permanent nécessite un déchargement progressif et une régulation précise. Tout mauvais fonctionnement peut entraîner un déséquilibre dans la redistribution des forces internes de la structure, ce qui nuit à l’alignement du pont et à la sécurité de la structure.

2.4 difficultés dans le contrôle de la qualité du soudage et sensibilité aux défauts

Les poutres à caissons en acier adoptent une structure entièrement soudée, et la qualité de soudage détermine directement l’intégrité et la sécurité de la structure. Les difficultés de soudage des poutres à caissons en acier de longue portée se reflètent principalement dans trois aspects: premièrement, la charge de travail importante de soudage. Les soudures sont de type long et complexe, y compris les soudures bout à bout, les soudures d’angle, les soudures par pénétration, etc., et la proportion de soudage de tôles épaisses (épaisseur de tôle ≥ 30 mm) est relativement élevée, ce qui augmente la difficulté et la charge de travail des opérations de soudage; Deuxièmement, la difficulté de contrôler la déformation du soudage. Les composants des poutres en acier sont de grande taille et de rigidité inégale, et les contraintes résiduelles générées pendant le soudage sont susceptibles de causer des déformations angulaires, des déformations par flexion et d’autres problèmes des composants, ce qui influe sur la précision de l’assemblage structurel; Troisièmement, la sensibilité aux défauts de soudage. Dans un environnement extérieur complexe, des facteurs tels que la température, l’humidité et la vitesse du vent influent sur la qualité du soudage, ce qui peut entraîner des défauts comme la porosité, l’inclusion de laitier, la fusion incomplète et les fissures à froid. Surtout lorsque les matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène ne sont pas utilisés correctement ou que le traitement de soudage à l’hydrogène après soudage est inadéquat, le risque de fissures à froid augmente considérablement. Si ces défauts ne sont pas détectés en temps opportun, ils auront une incidence importante sur la capacité portante et la durabilité des soudures.

2.5 exigences élevées d’adaptabilité environnementale et difficultés dans la garantie de durabilité

Les ponts routiers à longue portée sont pour la plupart situés dans des milieux naturels complexes. En tant que structures exposées, les poutres à caissettes en acier doivent résister à divers effets tels que l’exposition au soleil, la pluie, les changements de température et la corrosion atmosphérique pendant une longue période, ce qui impose des exigences élevées pour leur durabilité. Dans les zones à haute température et à forte humidité, la surface des poutrelles en acier est sujette à la rouille; Dans les zones côtières, la corrosion par brouillard salin accélérera la corrosion de l’acier et le vieillissement du revêtement; Dans les zones froides, les cycles de gel et de dégel peuvent causer des fissures au niveau des pièces de collage du béton. Ces facteurs environnementaux auront une incidence sur la durée de vie utile des poutres à caissons en acier. Selon les exigences des spécifications, la durée de vie du revêtement de surface des poutres en acier exposées à l’atmosphère doit être maintenue pendant plus de 25 ans, et l’humidité à l’intérieur des poutres en acier doit être contrôlée au-dessus de 50%, ce qui impose des exigences strictes sur la construction de revêtement anti-corrosion, le traitement d’étanchéité des poutres en acier, et d’autres travaux. Cependant, dans la construction réelle, il est probable que des problèmes surviennent dans les maillons, tels que le démoulage de la surface avant la construction du revêtement, le contrôle de l’épaisseur du revêtement et la qualité du revêtement aux soudures. Si le démoulage de surface ne répond pas à la norme de niveau Sa2.5 ou si l’épaisseur du revêtement est inégale, l’effet protecteur du revêtement sera réduit et la durée de vie de la poutre de boîte en acier sera raccourtie. En même temps, si la conception de drainage et de ventilation interne de la poutre de caisson en acier est déraisonnable, un environnement humide risque de se former, ce qui accélère la corrosion de la structure interne et augmente encore la difficulté de garantir la durabilité.

Conclusion Conclusion

En résumé, la fabrication de poutres à caissiers en acier pour ponts routiers à longue portée fait face à de multiples difficultés de construction, comme un volume de construction important, des exigences élevées en matière de contrôle, des difficultés à transporter des composants préfabriqués, des risques élevés lors de l’installation sur site, un contrôle strict de la qualité de la soudure et des défis en matière de garantie de durabilité. Ces difficultés sont étroitement liées et imposent des exigences extrêmement élevées en matière de technologie de construction, de niveau de gestion et d’affectation des ressources. Surmonter efficacement ces difficultés est directement lié à la qualité, à la sécurité, au progrès et au coût des projets de ponts. Pour relever ces défis, une série de technologies clés ciblées ont vu le jour. Dans le prochain article, nous nous concentrerons sur les technologies de base pour la fabrication de poutres en acier pour ponts routiers à longue portée, en détaillant les contenus clés tels que la technologie de pré-assemblage de poutres en acier, les procédés de fabrication de haute précision, les technologies de montage en porte-à-porte et d’installation par traction, les technologies de contrôle de la déformation de soudage et les technologies de protection de la durabilité. Nous visons à fournir des solutions techniques pratiques pour la pratique de l’ingénierie et favorisons le développement de haute qualité de la construction de pont de poutre de boîte en acier à longue portée.