哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥钢梁制造及架设质量控制措施

哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥钢梁制造及架设质量控制措
施
摘要:哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥为主纵梁、横梁、小纵梁组合结构、独塔、双索面斜拉桥,大桥位于低温地区,要求架设速度快,因此,主纵梁、横梁、小纵梁的几何尺寸、栓孔精度、主梁架设时低温焊接、高强度螺栓施拧的质量控制是哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥的技术难点,通过对原材料进厂、几何尺寸、栓孔精度、试装、桥上焊接、高强度螺栓施拧等采取的各项质量控制措施,制造质量满足验收规则要求,架设顺利。

2011年11月27日,此桥获得“中国建设工程鲁班奖”。

关键词:主纵梁及横梁质量控制措施
Quality Control Measures in Fabrication and Building of Songhua River Bridge cross twenty street in Harbin City
Abstract:Songhua River Bridge cross twenty street in Harbin City is a single tower and cable-stayed bridge with double cable planes.It’s composed by main longitudinal girders,cross girders,and small beams.It must be completed building quickly for the local low temperature.Therefore,it is very important to control the shape dimensions,the precision of bolt holes,welding in the low temperature and tightening the high strength bolts.Due to strict quality controlling of the
incoming materials,shape dimensions,precision of bolt holes,trial assembly,welding on site and tightening the high strength bolts,all products are accepted by the acceptance specification,and the bridge is built successfully.In November 27,2011,this project was awarded Luban award of China Construction Projects.
Key Words:main longitudinal girders,cross girders,quality control,measures
1 工程概况
哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥为独塔双索面斜拉桥,主跨268m,边跨208m,钢梁全长476m,主桥全宽39.3m(见图1)。

桥梁以两箱型主纵梁、横梁、中间小纵梁及两侧挑梁与混凝土桥面板结合形成组合桥结构。

其中两主纵梁横桥向间距31.8m,中间设三道小纵梁,横梁顺桥向间距4.5m,主纵梁标准箱形尺寸为9000×1800×2750mm。

墩顶部位横梁采用钢箱截面,其余均为焊接工型截面,最大尺寸为28980×3002×600mm,中间标准小纵梁为3880×550×3420mm的工形梁。

主梁外侧设悬臂长度为 2.85m的焊接工字形挑梁。

全桥重约7731t(见图2),钢材采用Q345qE,腹板钢锚箱部位采用Q370qE-Z25。

节段间主纵梁之间、横梁与主纵梁、小纵梁与横梁、挑梁与主纵梁均采用高强度螺栓工地连接,其中用支架安装的梁段采用焊接(9x2个主梁、8个横梁、16个挑梁)。

钢桥面与混凝土桥面为剪力钉连接。

2 工程质量关键控制点
因该桥集中了单侧锚箱腹板斜拉,现场低温高强度螺栓施拧、现场低温桥位焊接等多项制造和施工难点,通过对哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥制作方案和工艺流程的分析,综合考虑现场架设、桥址温度、桥梁安全,确定了关键质量控制点,制定了质量控制流程(见图3)。

2.1 原材料控制
材料质量是工程质量的基础,只有材料质量符合要求,工程质量才有可能符合标准。

对原材料进行控制,是工程质量控制的重点。

2.2 主纵梁、横梁腹板程切下料时的几何尺寸控制
由于本桥桥梁中心两边设有1.5%的滚水坡,造成横梁腹板成“人”字型,主纵梁箱口两侧腹板不等高,箱口成直角梯形,所以主纵梁及横梁腹板高度及线型直接影响杆件的几何尺寸,是程切下料时控制的重点。

2.3 钢锚箱腹板划线、钢锚箱纵、横向角度控制及焊接
由于钢梁采用钢锚箱的锚固形式,钢锚箱与主纵梁腹板以焊接形式相连接,其锚箱角度与焊接质量是保证全桥架设安装及通车后大桥能否安全运行的重要因素。

为此,在工艺及检验程序上,对钢锚箱的划线、组装、焊接,应作为控制重点。

2.4 剪力钉的焊接
剪力钉是连接混凝土桥面与钢桥的重要连接件,焊接质量直接关系到桥面与钢梁的整体受力状况。

因此,剪力钉的焊接质量将直接影响大桥安全性和使用寿命。

2.5 主纵梁整体钻孔的精度控制和试装的检验
2.5.1 主纵梁整体钻孔的质量控制
主纵梁为单侧锚箱箱形主梁,主纵梁节段间为高强度螺栓连接且纵向有拱度线形,为保证桥上安装的顺利,主纵梁出孔工艺为多节段连续匹配钻孔工艺。

因此,多节段连续匹配时,既要保证主纵梁拱度、直线度,又要消除多节段主纵梁制作时焊接变形的影响。

因此,多节段匹配时的检测精度应为控制重点。

2.5.2 试装时的定位和检测精度
因每轮次的试装超长超宽,且均有横、纵向线型,为保证试装的顺利进行,以缩短工期,必须保证试装一次就位,一次检测合格,为此试装的定位和检测精度应为控制重点。

2.6 桥址钢桥低温焊接
桥址位于哈尔滨松花江上,桥上焊接环境温度偏低,低温条件下,如何保证焊缝质量应为控制重点。

2.7 桥址钢桥架设时高强度螺栓的施拧
高强度螺栓的施拧质量直接影响桥梁的整体传力,因此,低温条件下,高强度螺栓扭矩系数的确定和高强度螺栓施拧的质量控制应为控制重点。

3 工程质量控制措施
根据哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥制造的相关工艺及制造验收规则编制了《哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥原材料检验规程》和《哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥制造检验规程》并对质量控制关键点采取了控制措施。

3.1 原材料控制
原材料包括钢材、剪力钉、高强度螺栓、焊丝、焊剂、油漆等,为了保证质量,我们按照公司程序文件规定和技术文件要求,编写了《哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥原材料检验规程》,规程中主要规定了:
①对供应商的资质审核。

②对质保书的审核。

③材料取样复验的频次方法,复验项点和执行标准。

④对有Z向性能要求的钢板进行超声波复探的审核。

⑤对复验报告的审核及材料入库的准许。

3.2 主纵梁、横梁腹板程切下料几何尺寸的控制
因主纵梁、横梁腹板为数控机床程序切割下料,为保证几何尺寸:
①坚持首件检验,以确定程序的正确性和机床的稳定性。

②对横梁腹板截面高度进行多点矢高和腹板对角线测量。

③为保证桥面 1.5%滚水坡斜度,程切下料时,控制主纵梁腹板高度公差,高腹板取正偏差,低腹板取负偏差。

3.3 钢锚箱腹板划线组装及焊接
3.3.1 在外腹板上精确画出锚箱线并作出验证线。

划线人员执行三检制,合格后填写检验记录,报监理工程师进行复验。

3.3.2 钢锚箱纵横向空间角度及组焊控制
①纵桥向角度通过锚箱单元对锚腹板上的锚箱线来保证,要求锚箱单元上的板件——锚座板与传力板严格对线,对线偏差≤1mm。

②横桥向角度控制通过制作角度样板,控制锚箱横桥向角度。

当锚箱纵、横向角度,满足组装要求后,预热点焊。

如不能满足要求,需要从划线精度、锚箱单元扭曲、相关几何尺寸方向分析原因。

作出相应调整,以满足锚箱组装的精度的要求。

③因锚箱位于主纵梁外腹板的外侧,锚箱部件端面与腹板为熔透焊接,为减小焊接变形,焊接时要边焊边修。

为保证焊接探伤一次合格率,减少返修量,并选用有资质的高技术水平焊工专人施焊。

3.4 剪力钉的焊接
剪力钉焊接人员需进行焊前的专业培训,取得资质后方可上岗。

剪力钉的焊接检验、返修严格执行《剪力钉焊接工艺规程》和三检制。

3.5 主纵梁整体钻孔、试装的质量控制和检测
3.5.1 主纵梁整体钻孔质量控制和检测
①首先检测胎架线型符合主纵梁纵向线型,即拱度值符合技术要求后,方可拼装。

②逐节段将主纵梁拼放于胎架上后,检测拼接口匹配精度、顶板部位拱度值、主纵梁直线度,尺寸合格且局部连接后,方可投孔。

3.5.2 整体试装的质量控制和检测
①试装时,首先调整好一列主纵梁在胎架上的直线度及拱度。

再摆放另一列端头主纵梁时,用经纬仪监控调整端头主纵梁,使两列主纵梁端平面保持在主纵梁纵轴线的垂直平面上。

完成调整后,再按上述方式,继续安装。

②试装时,采用全站仪及其辅助工装球型棱镜,进行测量试装框架顶面对角线。

先在两列主纵梁四个端头标出测量定位点,将球型棱镜准确放在测量定位点上。

利用全站仪的对边测量功能,可方便准确地将试装框架的对角线测量出来,以消除钢尺测量误差。

3.6 桥址钢桥低温焊接
在钢梁架设中充分考虑Q345qE、Q370qE-Z25高强度钢材的焊接性能,通过焊接工艺评定,选定适合桥址环境的焊接材料,并编制了焊接工艺,焊接时,采用搭设暖棚和焊后用石棉材料对焊接区域进行铺盖保温的措施,保证焊接区域作业时所需的环境温度,延缓焊缝部位温度过快下降,从而保证焊接质量。

3.7 桥址钢桥低温高强度螺栓施拧及质量控制
3.7.1 高强度施拧前扭矩系数的确定
因经过磷化、皂化处理工艺的高强度螺栓连接副,扭矩系数会受到温度变化的影响。

高强度螺栓施拧前,为了获得准确的扭矩系数,考虑到施拧的环境温度,采用了现场复验高强度螺栓扭矩系数。

现场复验扭矩系数的环境温度与现场施拧的环境温度最为接近,可保证其终拧扭矩的准确性。

3.7.2 高强度螺栓施拧的质量控制
①高强度螺栓穿入方向全桥一致使之整体美观。

②冲钉和临时螺栓的更换,应在已安装的螺栓副初拧后进行。

③高强度螺栓初拧后应用白色几号笔标明螺栓与螺母、垫圈与钢板间相对位置,经初拧检查合格后方许终拧。

④终拧完成后,用有色油漆及时做好标记,但不得覆盖初拧标记。

⑤终拧时要做好每把扳手的施工记录。

4 结语
哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥的制作质量满足《哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥钢梁制造验收规则》的要求,工地架设检测、监控的各项数据指标满足设计要求,证明采取的各项质量控制措施是成功的。

2011年11月7日,哈尔滨市道外二十道街跨松花江特大桥获得“中国建设工程鲁班奖”。