钢管拱加工制作方案

八、钢管拱加工制作方案

（一）、概述

本工程主桥拱肋为钢管哑铃型拱肋结构，拱肋截面型式为哑铃型截面，中拱肋截面高度为1800mm，单根钢管直径750mm，钢管及缀板厚度14mm；边拱肋截面高度为1600mm，单根钢管直径650mm，钢管及缀板厚度12mm。

钢管拱肋结构制造精度及焊接质量是本工程的关键。针对本工程的特点，钢管拱肋在工厂加工制作，加工好后运到现场进行安装。按设计要求，77m跨单肋分5段（包括拱脚段）制造、安装。

（二）、加工流程

主桥钢管拱肋节段制作工艺流程为：放样→号料→切割→边缘加工→胎架制作、卷管→焊接（纵缝，并超声检测）→拼接（接长，焊接对接焊缝）→超声检测及X射线拍片→热弯→工装→试拼（各吊装段间试拼接，含风撑）→钢结构防腐处理、涂装（含弦管、缀板及封端）→出厂验收。

钢管拱肋制造采用下列成熟技术：拱肋轴线成型采用火工煨弯技术。电焊采用CO2气体保护自动焊技术，CO2气体保护单面焊双面成型技术，埋弧自动焊焊接技术，电脑放样，数控切割机下料划线及测量技术，钢管拱肋制造保证措施，由专业、持证、有相关工程施工经验的优秀焊工施焊。

具体详见《钢管拱制作施工工艺流程图》。

钢管拱制作施工工艺流程图

（三）、加工方法和步骤

1、施工详图绘制

在钢管拱肋加工制作前，首先根据设计图的要求绘制施工图详图。施工详图按工艺程序要求，绘制成零件图、单元构件图、节段构成图及试装图。为防止失误，明确工艺程序，还需绘制从零件至单元构件至节段单元的加工、组焊、试装工艺流程图。

2、放样

加工前首先在现场平台上对1/2拱肋进行1：1放样，放样精度达到设计和规范要求。根据大样按实际量取拱肋构件的长度，取样下料和加工。拱肋放样方法采用坐标法放样，使用经纬仪并配以I级钢尺。量测时考虑温度的影响。

放样应该完成所有零件配套表、下料草图、套料卡的编制工作，提供的配套表、下料草图、套料卡应清楚标明零件的节段号、零件号、零件名称、零件数量、材料牌号、加工符号、尺寸及坡口型式等。

放样在拱肋环缝时，要求以拱肋顶点为中心对称安排环缝。放样时应考虑焊接收缩补偿量的加放时其相关连的构件也应作相应处理。

放样应向后续工序提供：拱肋弦管型值、拱肋节段胎架制作型值、拱肋节段测量时所需型值、预拼装地样线型值及钢管间相贯线接头划线样板等。

放样结束后，对拱肋的每段缘底弧线制作曲线样板并进行编号，同时报监理进行检验。

3、下料

（1）、所有零件下料前应验明材质并做好材质移值标记，打上材质编号。对有明显变形的钢板、型材应进行矫正。

（2）、下料时应依据套料卡下料，应尽量采用数控切割，切割边缘需进行清渣、打磨处理。

（3）、卷制主弦管的板材下料时应开角尺线，保证板边垂直度。

（4）、端口有线型钢管下料时可以使用模板，以保证线型准确。

（5）、质量要求：

钢材进场时，要求进行材料复检，试验检查项目包括材料化学成份分析、冲击韧性及有关机械力学试验，合格后方可用于拱管制作。抽检频率按照《低合金

高强度结构钢》的有关要求进行。

钢板材料出厂前应作表面预处理，即使其带有车间底漆。

在钢材加工之前，钢板进行火焰切割和等离子切割工艺评定试验，考核切割边缘的表面质量、硬度、及零件切割精度，以确定切割参数、规范及零件切割补偿量，指导施工。

4、卷板加工、矫圆

按设计要求分段制作拱肋，钢拱肋分段长度依据所采购钢板的尺寸和吊装工况进行综合考虑。按拱肋加工段长度（为拱肋分段长度）进行钢管接长。

（1）、搭设胎架：胎架搭设长度依据钢拱肋分段尺寸在长度方向放500mm，在宽度方向300mm。胎架纵横向材料均采用20#槽钢，横向密度间隔为0.75 m，纵向拉杆4组，间隔1米。胎架上应标明胎架中心线、定位基准线、辅助线等必要标记线。保证胎架上平台为水平基准，并且与地垅焊接牢固，胎架制作完成，先由自检部门检验合格，报监理工程师检验合格后方准使用。

（2）、卷板：先由胎架样台出具钢拱肋剖面卷制样板，钢管筒节卷制在开式三辊卷板机上进行。卷管方向与钢板压道方向一致，钢板卷制时采用专用样板检查，样板理论偏差±0.3mm，样板与卷板间隙≤2mm，确保卷制成的钢管椭圆度f/d ≤3/1000 。卷制时应注意坡口朝外。卷制长度约为2米，故拱肋单元成型节段约为2米一节。

（3）、矫圆

首先对钢管两端进行矫圆，不圆度按质量交验要求，达不到要求时进行调校。钢管环对接焊质量直接影响拱的强度，施工时严格进行控制。严格按施焊程序和要求进行操作，主管均作双面焊接或管外焊接。焊接完成后进行质检。

（4）、施工注意事项

所有用于卷制钢管的钢板其纵、环缝位置的坡口均使用铣边机刨坡口或利用半自动切割；利用半自动切割，切割边缘需进行清渣、打磨处理。

加工成型后的零件应标明下道工序所需各种符号，如节段号、零件号、零件名称、尺寸及各种标记线等。

5、火工弯管

（1）、弯管设备

采用温度效应弯制，可按如下加热方式，按拱的曲线制作定位模、反力架、加工设备等。其中，模架台座采用钢筋混凝土结构，模架用钢材制作，其高度由小到大按放样尺寸制成，且模架可沿台座纵向移动，以适应拟弯制的各段钢管线形变化需要；反力架用于对钢管施加压力。

钢管弯制装置示意图

（2）、弯管

首先根据拟弯管节的设计轴线形式调整模板，并对其反复测量，确保弯成的管节符合要求；然后将直管吊运至模架上，旋紧管两端螺杆，接着用气割枪对管进行加热，加热弯制前应进行现场试验，以确定加热范围、加热温度、加热速度与管端加压速度的匹配等，一般单处加热范围为管的周边，宽度约5cm ～8cm ，从中间至两端，每隔20cm ～50cm 加热一处，加热温度严格控制在8000C 以下，以免破坏钢管材质。随着加热的进行，不断旋紧螺杆，以对管端两端施加压力，从而使管弯曲，直至成形，吊离模架。

（3）、弯管钢管的质量要求：

焊接工作在室内进行，湿度不高于80%；焊接的环境温度应符合施工规范规定；主要杆件应在组装后24h 内焊接。

焊缝质量要求详见后述。

（4）、水压试验：为保证焊缝强度及提高钢管强度，对钢管均作水压试验。

6、拱肋骨架的加工制作

各钢构件之间的连接均采用焊接，主拱钢管的所有焊缝均应达到一级焊缝标1-模架台座；2-模架；3-反力架；4-螺杆；5销钉孔；6-销钉；7-拟弯钢管

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