钢箱梁制作加工的质量控制分析

钢箱梁制作加工的质量控制分析
发表时间：2018-06-21T15:29:48.963Z 来源：《防护工程》2018年第4期作者：康望君柳宗举
[导读] 钢箱梁用在跨度较大的桥梁上。

钢箱梁相对于钢筋混凝土梁，其优点在于：重量轻，跨径大
康望君柳宗举
中交二航局结构工程有限公司湖北武汉 430000
摘要：钢箱梁用在跨度较大的桥梁上。

钢箱梁相对于钢筋混凝土梁，其优点在于：重量轻，跨径大；其制作在工厂进行，施工环境较好，制作质量好。

现根据实际工程案例，结合在钢箱梁制作质量控制中的实际经验，就大跨度、变截面钢箱梁制作质量控制进行系统阐述，可供参考。

关键词：钢箱梁；制作加工；质量控制
1钢箱梁制作工艺说明
1.1钢箱梁制作工艺流程
根据一般钢箱梁的结构特点，钢箱梁制造与安装可分为三个阶段：即板单元制造、梁段整体组装及预拼、桥位施工。

板单元制造完成后，在设置了桥梁竖向线形的整体组装胎架上，同时进行多梁段连续匹配组焊和预拼装。

1.2钢箱梁工艺方案设计指导思想
1）板单元采用胎型组装，能避免人为因素生产的偏差；2）在板单元和钢箱梁制造中，均采用分步组装、分步焊接、分步修整的工艺。

在板单元和钢箱梁制造的每道焊接工序中，均尽可能让施焊后的焊缝能自由的收缩；另外再通过预制反变形、控制焊接顺序，以减少火工矫正量和焊接量；3）在焊接工艺方面，采用小间隙、小坡口焊接、焊接线能量小的焊接方法，保证焊缝的力学性能，减少焊缝的拘束度。

2钢箱梁制作质量控制过程
由于钢箱梁制作质量控制涉及到制作过程中的诸多方面，因此要对大跨度、变截面钢箱梁制作质量控制进行详细分析。

2.1钢箱梁胎架施工
在施工过程中，为保证钢箱梁底线性，按设计图1：1在制作厂设计钢箱梁制作胎架，钢箱梁底板、横隔板、口子肋等零件的拼装在胎架上进行。

钢箱梁胎架采用16号槽钢进行制作焊接，胎架上设有底板定位的纵横基准线、基准点和桥梁中心线，胎架外独立设置基准线、基准点，供随时对胎架进行检测。

胎架顶高程根据施工图纸提供的梁底高程+预拱度数值，测量人员进行胎架顶标高复核测量，设计高程与实测高程偏差要≤±5mm。

2.2钢箱梁零件制作及矫正
钢箱梁原材料进场后，要对其进行抛丸除锈处理，然后转运到制作车间进行钢箱梁零件（底板、横隔板、口子肋、腹板、顶板、悬臂板）制作。

为控制钢箱梁零件制作尺寸精度，异形零件采用数控火焰切割，较薄异形零件采用数控等离子切割，顶（底）板等较大矩形规则零件可采用半自动切割下料。

零件下料后，对下料质量进行检查，下料质量要符合要求。

钢箱梁零件在制作焊接的过程中，会产生变形，对此产生的变形采用热矫正的方法进行矫正，热矫温度控制在600~800℃。

矫正后，钢材温度缓慢冷却，在降至室温前，不得锤击或用水急冷钢材；矫正后，钢材表面不得有明显的凹迹或损伤，且允许偏差要在范围之内。

2.3钢箱梁板单元组装将制作
完成的零件在制作车间进行钢箱梁板单元（底板、顶板、横隔板、口子肋、腹板、顶板）焊接、制作。

钢箱梁板单元在制作过程中，严格控制板单元组装精度，组装允许偏差要符合相关规定，比如齿形板组装对线（主梁面板单元）的允许偏差要小于等于0.5%；纵肋(板肋、U肋)组装对线横隔板处及端口处的允许偏差要小于等于0.5%；结构组装线划线偏差要小于等于1%；等等。

钢箱梁板单元制作过程中产生的变形采用热矫正的方法进行，热矫温度控制在600~800℃，矫正后，钢材温度缓慢冷却，降至室温前，不得锤击或用水急冷钢材；矫正后，钢材表面不得有明显的凹迹或损伤，板单元矫正后的允许偏差要符合相关规定。

2.4胎架上钢箱梁板单元拼装、焊接施工
钢箱梁板单元制作完毕，采用桁吊将板单元吊运到钢箱梁胎架上进行定位拼装、焊接工作。

下面介绍胎架上钢箱梁单元定位拼装、焊接施工具体流程。

2.4.1胎架上底板的定位和焊接
钢箱梁底板在制作车间拼装完成后，采用桁吊将底板吊到钢箱梁制作胎架上，根据胎架地面下的定位基准点进行底板位置的定位，然后进行底板加劲肋的焊接。

为防止底板加劲肋子在焊接过程中产生弯曲变形，先进行底板加劲肋的点焊，将底板加劲肋位置固定后，采用中间向两边的方式进行焊接。

2.4.2胎架上横隔板、口子肋、腹板、顶板的定位和焊接
将制作好的横隔板、口子肋采用桁吊吊至胎架上，定位，采用吊坠检测横隔板、口子肋、腹板的垂直度（横隔板、口子肋、腹板为铅垂），垂直度≤0.1%H（H为横隔板、口子肋、腹板的高度）。

2.4.3钢箱梁三方成型、下胎架
钢箱梁顶板焊接完成，进行钢箱梁下胎架前验收。

验收合格，钢箱梁下胎架。

2.5桁架式横隔板的制造技术
横隔板不仅是钢箱梁的骨架，而且在梁段组装时起到内胎的作用，其制造精度直接影响到梁段的几何尺寸和相邻梁段箱口间的匹配精度。

桁架式横隔板刚度小，采用一般的制作方法变形大，矫正困难。

整体尺寸不能满足要求。

桁架式横隔板采取了以下工艺措施：1）钢板下料前采用机械赶平，以消除轧制和焰切应力，从而减小后续部件的焊接变形；2）桁架式隔板划分为几块T型结构，先在H型钢自动生产线上制作T型材及矫正；3）拼接T型材为桁架式隔板，接口处四周的加劲按一定的焊接顺序组装、焊接，实行分步组装，分步矫正；4）桁
架式横隔板采用二次切割工艺以确保横隔板的外形尺寸；5）采用以上工艺的好处为：在H型钢生产线上制作T型材，效率高，采用机械矫正提高了生产率，分步组装、焊接、矫正减少了内应力，减少了最后矫正的工作量，采用二次切割工艺保证U肋的落槽率。

2.6钢箱梁焊缝质量控制
2.6.1钢箱梁焊接工艺评定
钢箱梁零件间、梁段间采用焊缝焊接连接，在钢箱梁焊缝焊接前，先进行钢箱梁焊接工艺评定，主要包括工程简介、焊接工艺方案、试验结果分析与评定和工艺评定结论四大部分。

钢箱梁的焊接严格按照焊接工艺评定报告进行施工。

2.6.2钢箱梁焊材质量控制
钢箱梁焊接所用的焊丝、焊剂进场后，在监理工程师的见证下取样复验，复验合格，方可使用。

焊丝、焊剂存放于库房保温箱中，施工时，施工人员到库管领取，当天使用剩余的焊丝、焊剂要回交库管。

2.6.3焊缝焊接施工
钢箱梁焊缝焊接前，要检查钢板组装质量及表面清理质量。

若不合格，应返修至合格后方可进行施焊。

要求如下：多层多道焊时，各层各道间的熔渣必须彻底清除干净；对接焊缝焊接时，两侧设置引弧板，引弧板的长度不小于100mm；埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不小于20mm，且不大于60mm；焊接后应等焊缝稍冷却再敲去熔渣；如在焊接过程中出现断弧现象，必须将断弧处刨成1:5的坡度，搭接50mm施焊。

2.6.4焊缝内部质量无损检验
焊缝施焊完毕24h后，若没有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等外观质量问题就可以进行无损检验。

对于厚度＞30mm的高强钢焊接接头应在施焊48h后进行无损检验。

梁段顶、底板纵横向对接焊缝、必须进行100%超声波探伤。

对于大于等于20%的对接焊缝，至少在两端部位各按一张片位进行X射线探伤检查。

焊缝内部质量检验采用无损探伤，常用的无损探伤方法有：超声波、X射线、磁粉等。

焊缝无损探伤不合格，应进行刨除重焊，然后再一次进行无损检测（焊缝返修不宜超过两次，超过时应采取相应措施并经监理批准）。

结束语
综上所述，钢箱梁制作过程中的诸多方面，从钢板原材加工前处理入手，在钢箱梁零件制作、钢箱梁胎架上组装、焊接施工、钢箱梁防腐、涂装、钢箱梁出厂验收、运输等方面严格按照施工图纸及规范的要求控制，从而保证钢箱梁的施工质量。

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