桥梁钢箱梁制作及安装

第七节连续钢箱梁施工

一、工程概述

在跨石太高速公路时，为减少对交通的干扰，以及满足石太高速将来规划拓宽的要求，跨径按主跨60m跨径布置，一跨跨越石太高速公路，为满足高速公路管理部门提出的净空5.5m要求以及满足北侧桥梁结构不跨越外环的前提下，采用三跨钢连续梁结构，具体布置如下：42m+60m+42m变高度钢结构连续箱梁。

主线钢结构型式采用外形与混凝土连续箱梁外形一致的大挑臂圆弧形断面，梁高2.4m（根部）～2m（跨中及边墩），为单箱多室结构断面，纵横坡通过结构和支座垫块调整来实现，支座处箱梁底设楔型垫块调平纵坡，保证支座平置。

桥梁结构钢采用Q345qD钢板。

钢结构箱形梁采用工厂预制，现场吊装拼接施工。钢箱梁加工制作，严格进行施工过程中的全面质量控制和管理，以确保钢箱梁制作和安装质量，不留隐患。

二、钢箱梁制作程序

钢箱梁制作程序见图2-4。

三、钢箱梁制作

（一）技术准备

在对设计图纸和技术文件工艺性复核的基础上进行工艺论证并确定制造方案，然后进行施工图转化、工艺编制、工装设计等一系列工作。

钢箱梁的制作和安装按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）等有关规范标准进行。

钢箱梁制作和检验所用的量具、仪器、仪表等必须由二级以上计量机构检验合格后方可使用，工厂与工地用尺相互校验，以保证钢箱梁制作安装的精度。

钢结构在加工制作过程中，对关键零件、构件的半成品和成品分阶段进行检查、验收，并做好加工及检查记录以备跟踪和查考。

1、施工图绘制

施工图设计以设计图为依据，以施工方案为指导，具体包括各类单元图、总装图、相应的材料表等。设计流程见图2-5，工装设计流程见图2-6。

2、焊接工艺编制

焊接试验室根据钢箱梁设计图纸和《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）等规范和标准要求，针对钢箱梁的连接形式进行焊接工艺编制，指导焊接施工及检验；焊缝的无损检测采用《市政桥梁工程质量检验评定标准》。

3、技术资料准备

钢结构制作前，首先了解结构所处总体位置的道路中心线和边线平面线型、纵断面线型以及与立柱、支座、桥面排水构造等的关系；了解与相邻结构的衔接形式以及施工方案，了解架桥方案及交通组织要求等。

4、上报钢箱梁制作方案

在钢箱梁制作前，首先会同发包人、设计单位、监理工程师讨论确定钢箱梁安装方案，并据此编制钢箱梁制作与施工组织工艺，其内容包括：制作工艺、焊接工艺、试拼装工艺、涂装工艺、工地组装及安装工艺、工艺流程、质量保证措施、工期保证措施、验收文件等。

钢箱梁制作施工组织设计报请发包人、监理工程师并会同有关单位进行讨论通过后，作为钢箱梁制作的依据。

（二）材料

1、材料保证

为使钢箱梁制造所用各种材料的质量得到保证，对用工程使用的原、辅材料提出以下要求：按ISO9000系列质量体系要求，供货方必须是通过分供方评定的厂家；供货厂家必须承诺按本工程进度要求供货，以保证钢箱梁生产的顺利进行。

本工程钢结构钢采用Q345qD钢，材料化学成分及机械性能符合《桥梁结构纲》

（GB/T714-2000）中的有关规定，根据设计要求采用正火状态供货。

2、材料复验及管理

钢箱梁制造所用材料符合设计文件的要求和现行规范的规定，并必须做常温冲击韧性试验。除必须有材料质量证明书外，还要进行复验，复验合格者方能使用。材料检验合格，由质检部门在原质保书上加盖合格印章，编上序号，作为领料依据；不合格材料反馈给供货单位及时换料。

所有钢料要符合设计文件的要求。除必须有材料出厂证明书外，钢材还要按同一牌号、同一炉号、同一规格、同一轧制厚度及同一出厂状态每10个炉（批）号抽一组试件复验，每批重量不大于60吨，其复验与判定规则符合GB/T247的规定。

气体保护焊所用CO2气体的纯度大于99.5%，使用前须经倒置放水处理。

涂装材料按设计要求购买，进厂后按有关规定复验。

本工程材料专料专用，物资部门必须妥善保管，标识清楚，严格材料领退制度，严格退料管理，以免混用。

主要材料到货后24小时内通知监理工程师验收。

3、材料表面质量

钢板和型钢表面不能有裂纹、气泡、结疤、折叠、夹杂，钢材不能有分层。如有上述表面缺陷进行清理，清理深度从实际尺寸算起，不能大于钢材厚度公差之半，并保证最小厚度，清理处平滑无立棱角。

钢板厚度误差符合规定。

钢板不平度符合规定。

钢板的超声波探伤：钢板按GB/T2970-91规定进行100%超声波探伤检查。

包装标记及质量证明书：钢材的包装、标记及质量证明书符合GB/T247-1997及GB/T2101-1989的规定。工程用钢材需附有钢厂质量证明书。

（三）主要工艺

1、制作加工准备及预处理

对采购的钢材，按规范规定进行材料复验并记录各批钢板的炉批号及钢板规格编号，已备查考，复验不合格的材料，不能用于本工程。

钢板在下料切割前，进行矫平等预加工处理，钢板矫平后不能出现褶皱、翘曲等影响质量的现象，表面不能有明显的叠痕和其它损伤，必要时进行局部整修或打磨整平。

号料前清除钢材表面油污、氯化皮等污物，并进行车间底漆预处理，车间底漆干膜厚度20～30μm。

号料前检查钢板的牌号、规格、质量，确认无误合格后，方可号料。

号料所画的切割线正确清晰，号料尺寸允许偏差为±1mm。

钢板在预处理自动线上进行赶平、抛丸除锈、预涂车间底漆处理后，再行使用。采用预处理线生产能力见表2-7。

表2-7 采用预处理线生产能力表

2、放样、下料、切割

（1）结合多年的制造经验，决定按施工图及工艺文件采取实尺放样和数控放样相结合的方法，放出实际线型。然后制作切割、下料和加工的草图和样板。

（2）箱梁顶底板、腹板、悬臂板、端封板用数控切割机床下料。

（3）样板、横隔板、加劲板、支座垫板等必须写明零件号、材质、规格、数量

等，并按工艺规则留出加工余量及焊接收缩量。

（4）箱梁主要板件主要应力方向与钢板轧制方向一致。

（5）各类钢结构部件的零件，原则上采用气割切割，并优先考虑精密切割和自动、半自动气割，手工气割只能用于次要零件或切割后仍需边缘加工的零件。

（6）箱梁主要板件和拼接板的外露边缘采用精密切割下料，精切严格执行“氧—乙炔火焰精密切割工艺守则”的规定。

（7）采用精密切割下料的零件尺寸允许偏差为＋2.0～0mm，手工切割的零件尺寸允许偏差为±2mm。对切割后需机加工的焊接边缘按工艺要求预留加工量。

（8）为验证程序的正确性，对于批量采用数控切割下料的首件必需经严格检验确认符合要求后，方可继续下料。

（9）凡采用精密切割下料的零件，其外露边缘的质量要满足表2-8的规定。

表2-8 精密切割表面质量标准表

主要零部件的自由边缘，对焰切面双侧倒棱，倒棱半径1.0mm≤R≤2.0mm，以消除凹凸不平，并沿纵向过渡匀顺。

（10）零件边缘加工后，需无杂刺、渣、波纹、崩坑等，缺陷修磨均顺，刨铣时避免油污污染钢板。

3、机加工

为保证本工程零部件制造精度，提高组装及焊接质量，对某些特定部件（如坡口）需进行边缘加工，即通过刨（铣）边的方式达到施工要求。需边缘加工的部件，下料时预留加工余量。

4、组装

（1）一般要求

组装在相应的平台或胎架上进行。

组装前熟悉施工图纸和工艺文件，核对编号及图纸无误方可组装；组装前彻底清除浮锈和油污；采用自动焊的焊缝端部焊接引板，引板的材质及坡口与正式焊件相同；组装胎架每次组装前均进行复检，确认合格方可继续使用；组装合格后的杆件，在规定部位打上编号钢印。

（2）组装工艺流程

组装工艺流程见图2-7。

（3）构件组装允许偏差

组装构件尺寸允许公差符合JTJ041-2000的规定。见表2-9构件允许偏差表。

表2-9 构件允许偏差表

（4）钢箱梁在制作、安装时确保线型光顺，分段接口平滑过渡，以满足整桥线条流畅的美观要求。

（5）分段组装

分段组装时考虑必要的防止构件变形的措施，如设置假隔舱等，以确保接头尺寸精度。

为提高节段组装精度，编写各种钢结构分段制造工艺，其内容包括胎架构造、装配方法、焊接顺序、检查方法、运输方法等。

设置单向或双向弧形胎架组装弧形分段，胎架要有足够的刚度，并且每节分段组装完成后需进行复测和调整，以保证分段的线形。

各分段的零件、部件标记清楚。分段组装前，对主要受力构件的拼缝位置结合钢材规格进行设计。组装的位置尽量上、下、左、右、前、后错开，避免出现不必要的通缝，具体要求符合有关规范标准。

（6）组装中变形的控制

编制合理的焊接工艺和焊接程序，使构件或分段组装时的变形和焊接收缩尽量小，并适当考虑减少结构的焊接拘束应力。

在有较大拘束条件下进行焊接时，焊缝尽量连续施焊。

构件焊接前，可适当设置反变形和收缩余量。

采取有效措施防止由焊接产生的变形而对钢结构产生不利影响。

5、焊接

对各种桥梁用钢的焊接进行了大量的焊接试验和工艺评定，总结出一套成熟的焊接工艺。

（1）焊接材料及辅助材料

焊接材料采用与钢材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条。

所采用的焊接材料符合国家标准，并与Q345qD钢相适应，焊材生产厂家及焊材牌号通过焊接工艺评定试验选定。

自动或半自动焊，采用符合国家标准（GB1300-77）要求的焊接用焊丝。本工程钢箱梁拟采用M10Mn2G配HJ331焊剂合用。

手工焊的焊条，采用符合国家标准（GB981-76）要求的低碳钢及低合金高强度钢焊条，焊条型号与Q345qD钢相适应，本工程钢箱梁采用J507标准。

埋弧焊材料焊缝金属的化学成分符合规定。

焊剂HJ331化学成份符合焊剂成份的规定。

手工焊条化学成份和金属机械性能符合规定。

（2）焊接材料的管理及使用

焊接材料的管理和使用，必须按产品说明书及有关规范的要求执行。根据有关规范标准，制定严格的焊接材料的保存、领用、烘干、存放制度，以便对主要焊缝进行焊材跟踪。焊材库对本工程所用焊材专门存放，专材专用，并做好进出库登记记录。焊接时，不能使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂。焊条、焊剂按表2-10规定烘干后使用。

表2-10 焊条、焊剂烘干条件表

（3）焊前准备

核对焊接部件，熟悉有关图纸和工艺文件。检查并确认使用的设备工作状态正常，仪表工具良好、齐全。

清除待焊区铁锈、油污、水分等有害物。对工艺要求预热焊接的板件进行预热，预热范围为焊缝两侧50～80mm；温度80～120℃

（4）焊接坡口形式

手工电弧焊符合GB985-88的规定。

埋弧焊符合GB986-88的规定。

（5）焊接工艺要求

所有的焊缝，均按照批准的焊接工艺评定试验要求进行，若存在与焊接工艺要求不一致的变化，需重新进行焊接工艺评定试验。

根据设计图纸和加工技术要求，编制工厂焊接的工艺文件。

板厚差≥4mm的对接焊缝按1:5进行消斜过渡。

板厚≥25mm的Q345qD钢板正式焊接前进行预热。

当周围温度低于0℃时的低温焊接操作，为保证焊接质量，采取如下措施：在露天的平台，胎架及结构施工范围内，设置防止风、霜、雨、雪侵袭的措施，如挡板、蓬棚等。焊接前清除沿接缝两边宽度为100～200mm处的霜、冰、雪及其他污物，并用氧-乙炔火焰烘干。当周围温度低于-5℃时进行预热，预热温度根据钢材材质及结构特点而定，一般为100℃左右。

采用自动焊接的焊缝，在焊缝始末两端分别装上引弧板和引出板，尺寸不小于80×80mm，厚度满足不致在引弧和熄弧时焊穿，引、熄弧板采用同质同坡口材料。

采用埋弧自动焊时，原则上装配好的当天焊完，并严格控制装配间隙，一般不超过1～1.5mm。

本工程中主要构件的横向对接焊缝，其焊缝增强量≦1.5mm，焊缝打磨要保证焊缝增强平滑过渡到母材表面。

焊接用临时吊耳板，拆除时距母材表面3～5cm处用火焰切割，然后用砂轮磨平，最后经磁粉探伤合格。

（6）焊接工艺评定

将做过的具有相同材质、相同焊接方法并取得正式报告的焊接工艺评定，经监理工程师认可后执行。

当采用新材料或新方法、新工艺进行焊接时，按规范进行焊接工艺评定，当焊接工艺评定合格后，方可在本工程中使用。

（7）焊接人员要求

从事本工程焊接工作的焊工，要求通过考试取得资格证书，且只能从事资格证书中认定范围内的工作。焊工按规定进行与其等级相应的焊接工作，严禁无证上岗。

焊工需熟悉工艺要求，明确焊接工艺参数。焊接人员必须严格遵守焊接工艺，不得随意变更焊接规范参数。主要焊缝焊后，按规定打上焊工钢印。

（8）定位焊

定位焊采用与正式焊缝一样的质量要求。

定位焊前，按施工图及工艺文件检查焊件几何尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等，如不符合要求，不能进行定位焊。

在正式焊接前，检查定位焊缝有无裂纹，确无裂纹后才能正式焊接。

定位焊长度、间距及焊脚高度符合有关规范标准的要求。

定位焊不能有裂纹、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷，咬边深度不得大于0.5mm。定位焊缝长50～100mm，间距400～600mm，距焊缝端部30mm以上。

（9）焊接过程

埋弧自动焊、半自动焊焊接的部位焊引弧板及引出板，引板的材质、坡口要与正式零件相同，引板的长度在80mm以上。

埋弧自动焊回收焊剂距离不小于1m，埋弧半自动焊回收焊剂距离不小于0.5m，焊后要待焊缝稍冷却后再敲去熔渣。

埋弧自动焊施焊时不应断弧，如果出现断弧则必须将停弧处刨成1:8斜坡再继