摘要:近年来,钢结构桥梁以强度高、自重轻、韧性好、工业化程度高、工期短等优点,在交通网络工程建设中快速推广。钢结构桥梁工程项目建设环节,其主要质量影响要点在于结构体的制造以及后续安装过程中,鉴于此,本文按照钢结构桥梁施工的基本流程,分析介绍了具体的加工与安装技术的要点,旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词:钢结构;钢箱梁;制作;安装
引言
钢结构的施工质量作为钢构桥梁工程当中非常关键的组成部分,必须要受到充分的重视。桥梁施工技术人员应该立足于钢结构的制作以及安装等各个方面,对施工质量进行全面控制,最终使桥梁工程施工质量和使用寿命得到充分的保证。
一、钢结构桥梁的加工制作
1、加工前准备
(1)、图纸细化:根据钢箱梁所在位置的跨度宽度,厂内制作、运输、安装时吊机作业空间及占位要求把钢箱梁划分成合适的分段尺寸。依据分段分块尺寸对各梁段进行图纸细化,把各零构件按不同板厚细化到整张钢板,细化时要考虑腹板的制作预拱度。钢板长度一般不超过12米,宽度不超过4.5米。
(2)、焊接工艺评定、各工序工艺文件编制。
根据设计图纸的技术要求,编写《焊接工艺评定任务书》。根据任务书要求,模拟实际施工条件,逐项进行焊接工艺评定试验,并提供报告,经监理审查、批准生效。根据焊接工艺评定编写各种焊接接头的焊接工艺指导书,经监理批准后,根据指导书组织生产施工。
按照招标文件的《技术说明》及设计文件要求,编制各个工序的工艺文件,用于指导生产控制施工质量。
(3)、材料准备:钢材按照细化图纸尺寸及技术要求进行分批次采购。材料到厂后对照质保书和实物进行检查,保证炉批号证物相符,然后检查钢板外观及板厚,保证钢板厚度均为正差。最后会同甲方及监理按规范要求对钢板进行取样送检,做化学及力学性能试验。
焊接材料首检质保书,做到证物相符,其次检查外观,最后按要去进行化学成分、力学性能试验。
所有材料均需根据验收规范要求复验合格后方可使用。
(4)、为保证各梁段的制作精度,提高生产效率,设计制作或改制一系列的工装平台。工装、平台要保证强度并设置制作预拱度。
2、加工制作
(1)、下料
下料前要检查钢板的牌号、规格、质量,确认无误后方可下料。
号料、切割之前,对钢板进行矫平处理,钢板表面应光滑平整,没有损伤,不应有折皱、翘曲等现象,必要时对钢板进行局部修整打磨。号料前清理钢板表面的油污、氧化皮等污物,进行车间底漆处理,干膜厚度20-30μm。号料时要根据工艺和大样尺寸要求来进行,预留焊接收缩余量及刨边、切割和铣边等的加工余量,号料外形尺寸允许偏差为±1mm。零件下料切割采用数控切割和半自动切割,并及时清理氧化铁等杂物。自动、半自动切割尺寸允许偏差为±1.5mm,高精、精密切割尺寸允许偏差为±1.0mm。
下料的质量要求见下表
钢板下料后,根据工艺文件及零件尺寸对需要拼接的钢板进行拼接。拼板的间隙为0~1mm,错边量不大于0.8mm,且其板端对齐。为保证焊接后钢板尽可能平整,对于单V型坡口的拼板,装配时应有适当的反变形。钢板拼缝两端装焊引弧板和熄弧板,其材质、厚度和坡口形式应与焊拼板相同。钢板自动焊的余高为2~4mm,对大于4mm或者低于母材的应打磨或补焊。
(2)、组拼
钢箱梁梁段主要由腹板单元、顶板单元、锚箱单元、横隔板单元、人行道风嘴立体单元、底板单元等组成。
1)、检查上道工序制作的底板、顶板、翼板、腹板、隔板、纵肋等组件尺寸、坡口是否满足要求,熔渣、毛刺是否清理干净。检查合格后再进行组装。
2)、由于钢箱梁截面宽度较大且构件长度较长,因此只能采用人工胎架进行组装,人工胎架应根据钢箱梁起拱要求做相应起拱。在制作梁段过程中,根据底板→横隔板、纵隔板→锚腹板→顶板的施工顺序进行组装和焊接。在梁段的组装过程中,可以将胎架作为外胎,将纵、横隔板作为内胎,对于桥梁线形、钢箱梁几何形状以及尺寸精度等进行重点控制。底板与顶板与其相应的零部件组装焊接成型后将二者在胎膜上组装成钢箱梁,采用千斤顶、铁锤等工具将底板挤压紧贴内隔板,然后点焊固定。最后利用组立胎架配合铁锲、千斤顶等工具,从基准端开始,将边竖板从一端至另一端贴紧隔板、顶板与底板。并用气保焊将边竖板与内隔板、顶板与底板点固。
钢箱梁组拼时有几点需要注意:①、钢箱梁在进行组装定位焊时,母材上不允许有电弧擦伤,定位焊咬边应在1mm以内。②、 钢箱梁翼板与腹板对接焊缝应错开200mm以上,以避免焊缝交叉和焊缝缺陷应力集中。③ 钢箱梁翼板与腹板之间的组装间隙△≤1mm。
(3)、焊接
1)、钢箱梁在焊接前,应在梁的两端头设置“T”形引弧板及引出板,引弧板及引出板长度应大于或等于150mm,宽度应大于或等于100mm,焊缝引出长度应大于或等于60mm。引弧板及引出板应用气割切除,严禁锤击去除。
2)、由于钢箱梁的截面较大,不能用门式埋弧焊机进行焊接,只能采用气保焊打底、半自动埋弧焊机进行焊接,为了防止焊接变形,焊接时应注意焊接方法、焊接顺序,组拼时应注意对称施焊,对焊接变形较大者应采取消除焊接残余应力和焊接变形的工艺措施。
3)、焊接前应清除焊接区的油污、铁锈及其它污物。焊接完后,应认真清理焊缝区的熔渣和飞溅物,冷却后,割去引、熄弧板,并修磨平整。
4)钢箱梁的矫正:由于构件截面较大,校正机无法对构件进行校正,只能采用合理焊接工艺顺序辅以手工火焰矫正。矫正后的表面,不应有明显的凹面或损伤。
5)钢箱梁的焊后检验
焊接完成后根据图纸及工艺要求,对各位置焊缝进行检验。焊缝的检验方法和质量要求应符合《钢结构施工及质量验收规范》GB50205-2001的要求。所有焊缝均为连续焊缝,都应严格检查记录。一级焊缝应进行X光探伤,并拍片;设计要求全熔透的焊缝,应进行超声波探伤,按GB11345标准执行。一级焊缝应100%探伤,合格标准:B级标准,Ⅱ级合格;二级焊缝的探伤比例为20%,合格标准:B极标准,Ⅲ级合格。当超探发现超标缺陷时,须进行焊缝返工,返工焊接工作应由合格焊工担任。具体返工过程,按“焊接质量控制程序”相关规定执行。
3、涂装
(1)、构件制作完成时应进行喷砂,由于构件截面较大且重量也大,喷砂时只能采用人工喷砂,喷砂等级必须满足设计工艺要求。喷砂后,用毛刷、刮刀等工具清扫,或用干净并经油水分离的压缩空气吹净构件表面或内部的疏松氧化皮、飞溅、锈尘和残余磨料(磨料须回收)等。
(2)根据设计要求对构件各部位进行油漆喷涂。由于构件内部、底部、顶部涂装方式及油漆型号厚度均不同。制作过程中,针对不同部位制定专项喷涂作业指导书,由技术负责人交底一线作业人员。通过现场监督、巡查,控制涂装车间环境和作业规范性,确保喷涂质量。
二、钢结构桥梁安装
钢箱梁在出厂前必须进行整体预拼装,对拼装的端口进行坡口处理,全面检查好制作质量,符合要求后分别进行编号,划出安装线然后出厂。
1、做好现场清理工作
在施工之前必须清理好现场,保证施工现场不会受到杂物的干扰,合理有序的堆放进入施工现场的材料。同时工作人员必须要熟悉施工安装图中的所有细节,掌握关键的施工标准以及每个环节的施工重点。
2、在安装墩顶面制作时用到的垫石、垫板,都要进行精确测量,尺寸、标高、平面位置一定要符合设计要求,对于平面部位纵横两个方向都保持水平,偏差应该小于2mm,支座的中线和主梁的中线一定要完全重合,偏移度小于2mm。在墩柱之上吊装横梁,使用水平仪对准墩柱中心定位,在安装吊梁时一定要保证平衡下落,不能有变形现象产生并及时设置保险支撑,固定主梁,防止发生倾斜现象。等全孔主梁安装完成后,按照焊接工艺规定进行焊接。
3、焊缝应一次连续的施焊完毕,如遇特殊情况而中途停焊时,在焊前焊后要进行处理,保证其过渡均匀,但同一位置的连续补焊不能超过3次。应控制施焊顺序以防止焊接变形,横向施焊的顺序宜从桥面的中轴线向两侧进行焊接,尽可能做到对称施焊。箱内焊接必须有通气排尘的措施,钢桥上要设有安全用电措施,确保施工安全。
4、安装时对桥梁的拱度、高程进行严格的测量控制,在临时支架拆除后要进行复测。
三、结束语
随着社会经济持续高度发展和机动车量大幅度增加,城市道路交通大规模建设,我国钢结构桥梁的发展会越来越快,钢结构桥梁的建设也会越来越多,对于钢结构桥梁的加工制作及安装,必须严格进行施工过程的全面质量控制和管理,确保施工质量。
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