互通連續(xù)鋼箱梁制造工藝

互通連續(xù)鋼箱梁制造工藝MOUNTAINOVERPASSCONTUNALSTEELBOXBEAMSPRODUCETECHNICS**（**集團(tuán)第二公路工程局**高速公路項(xiàng)目部，武漢430119）摘要：針對(duì)**互通連續(xù)鋼箱梁節(jié)段結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，按成組制造技術(shù)與批量流水線生產(chǎn)的要求，將本橋鋼箱梁制造過(guò)程劃分為三大工藝階段：?jiǎn)卧圃祀A段、節(jié)段組焊和預(yù)拼裝階段和鋼箱梁工地焊接階段，對(duì)單元件制造，鋼箱梁節(jié)段制造工藝，鋼箱梁試拼工藝，焊接及試驗(yàn)，表面處理及涂裝，工地焊接等方面進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：鋼箱梁制造焊接工藝中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Abstract:Interflowthecharacteristicofthecontinuoussteelboxbeamssegmentstructureofthejunshanmountainoverpass,accordingtothedemandsofthemanufacturingtechnologyandbatchflowlineproductioningroups,dividethisbridgeofsteelboxbeamsmanufactureprocessesintothreemajorcraftsstage:Unitpiecesoffabricationstage,segmentgroupweldandassemblestageandsteelboxbeamsbuildingsiteweldstageinadvance,makebypiecetounit,steelboxbeamssegmentmanufacturingengineering,steelboxbeamstrycraftofspelling,weldandtest,thesurfaceisdealtwithandapplyputting,respectofweldinginthebuildingsiteetc.hasbeenexplained.Keywords:steelboxBeems;Manufacture;Welding;Technics收稿日期：；修訂日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：**1鋼箱梁概況**高速公路**互通立交有兩處上跨京珠高速公路，包括主線橋和A匝道2號(hào)橋，結(jié)構(gòu)形式均采用鋼箱梁。主線橋孔跨鋼箱梁42.5+65+42.5m，全橋平面位于半徑4500m的圓曲線上，豎面半徑18000m的凸曲線上，橋面橫坡2%。主線橋左右幅分開(kāi)設(shè)置，每幅橋均為單箱三室，梁高2.25m，橋面寬2×12.5m，箱梁底寬7.5m。A匝道橋孔跨鋼箱梁42.5+65+42.5m，全橋平面位于半徑1300m和90m的圓曲線上，豎面半徑1700m的凸曲線上，橋面橫坡2%。A匝道2號(hào)橋左右幅分開(kāi)設(shè)置，每幅橋均為單箱單室，左幅橋?qū)?.7m，箱底寬4.7m，右幅橋?qū)?.2m，箱底寬4.2m，梁高2m。鋼箱梁截面形式見(jiàn)圖1-1、1-2、1-3。鋼箱梁的主要受力結(jié)構(gòu)用鋼采用Q345qD，沿橋縱向分為11個(gè)節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)15m，每個(gè)節(jié)段內(nèi)各構(gòu)件采用焊接連接。圖1-1A匝道左幅橋截面圖圖1-2A匝道右幅橋截面圖圖1-3主線橋截面圖2鋼箱梁制造程序鋼箱梁制造基本程序如下：⑴根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及技術(shù)要求，復(fù)核鋼材，并協(xié)同監(jiān)理在鋼廠完成材料復(fù)驗(yàn)。⑵鋼材到廠后，將首先進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，同時(shí)進(jìn)行鋼材的預(yù)處理及下料工作。⑶進(jìn)行板單元反變形預(yù)拱度測(cè)試試驗(yàn)，以確定板單元胎架的預(yù)拱度。⑷板單元首制件的制造及驗(yàn)收。⑸板單元生產(chǎn)。⑹橋面鋼箱梁節(jié)段的首制段制造及驗(yàn)收。⑺橋面鋼箱梁節(jié)段的大規(guī)模制造及涂裝。⑻依次進(jìn)行預(yù)拼裝。⑼依照吊裝計(jì)劃運(yùn)輸節(jié)段。針對(duì)鋼箱梁節(jié)段結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，按成組制造技術(shù)與批量流水線生產(chǎn)的要求，將本橋鋼箱梁制造過(guò)程劃分為三大工藝階段：⑴單元件制造階段；⑵節(jié)段組焊和預(yù)拼裝階段；⑶鋼箱梁工地焊接階段。在制造過(guò)程中采用綜合控制精度措施?？刂葡铝锨懈罹龋ぱb胎具制作精度，單元件的制作精度，結(jié)構(gòu)劃線和安裝精度，梁段匹配制造成型精度，并嚴(yán)格控制焊接變形，以確保橋型正確性和一致性。對(duì)整個(gè)橋體進(jìn)行計(jì)算機(jī)三維放樣，放樣中考慮箱梁架設(shè)預(yù)拱值，建立其三維模型；在梁段總裝時(shí)，采用以單元件為單位的梁段總成與預(yù)拼裝一體化建造方案；梁段總成時(shí)，以底板基面正造，以胎架為外模，以橫隔板為內(nèi)模，確保梁段成型精度。工地連接嚴(yán)格控制焊接程序，適時(shí)監(jiān)控橋體線型，確保成橋線型達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。3單元件制造3.1鋼箱梁?jiǎn)卧澐指鶕?jù)三種鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式，以匝道橋標(biāo)準(zhǔn)梁段為例對(duì)梁段進(jìn)行單元件劃分。標(biāo)準(zhǔn)梁段結(jié)構(gòu)形式如圖3-1。圖3-1左幅橋單元件劃分示意圖3.2鋼材預(yù)處理、放樣及下料3.2.1鋼材預(yù)處理鋼板在下料前,根據(jù)不同的板厚分別采用九輥和十一輥校平機(jī)進(jìn)行校平，保證鋼板平面度，消除鋼板軋制內(nèi)應(yīng)力。鋼材進(jìn)廠經(jīng)輥平后，其表面應(yīng)采用噴丸噴砂除銹，將表面油污、氧化皮和鐵銹以及其它雜物清除干凈，再用干凈的壓縮空氣或毛刷將灰塵清理干凈，并噴涂車間底漆。零件下料1、放樣采用計(jì)算機(jī)三維放樣技術(shù)，對(duì)鋼箱梁各構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，繪制各構(gòu)件零件詳圖，作為繪制下料套料圖及數(shù)控編程的依據(jù)。放樣時(shí)按工藝要求預(yù)留制作和安裝焊接收縮補(bǔ)償量、加工余量及線形調(diào)整量。放樣流程見(jiàn)圖3-2。圖3-2放樣流程圖2、下料下料前核對(duì)鋼材的牌號(hào)、規(guī)格、材質(zhì)等相關(guān)資料，檢查鋼材表面質(zhì)量。下料嚴(yán)格按工藝套料圖進(jìn)行，保證主要構(gòu)件受力方向與鋼材軋制方向一致。鋼板及大型零件的起吊轉(zhuǎn)運(yùn)采用磁力吊具，U型肋、扁鋼加勁板等采用專用吊具起吊，保證鋼板及下料后零件的平整度。3.3單元件制造各單元件拼板在專用胎架上進(jìn)行，焊接方法采用埋弧自動(dòng)焊接工藝。單元件結(jié)構(gòu)焊接采用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊，以減少焊接變形，保證各構(gòu)件焊接質(zhì)量及外表成型美觀?？v肋制造1、T形縱肋制造為有效的控制底板上T形縱肋的焊接變形量并降低矯正難度，先組焊成工字鋼再分成兩個(gè)T形縱肋，然后矯正其直線度和平面度。2、U形縱肋制造鋼箱梁U形肋采用輥式冷壓成型法加工，U形加勁肋成型后，圓角外邊緣不得有裂紋。U形肋制造完成后在相應(yīng)位置組焊U形肋隔板和端板。用于匝道橋的U型肋，其外形成一定的曲線，最大矢高處約為170mm，因此對(duì)曲線的U型肋采取火工進(jìn)行彎曲。彎制程序及彎制工裝如下：①在專用彎制平臺(tái)上，劃出U型肋彎制的曲線地樣；②在U型肋內(nèi)按400～500mm間距裝入內(nèi)卡模與外?？劬o；③在有工裝板處用火工加熱，加熱時(shí)注意溫度應(yīng)控制在900～1000℃，嚴(yán)禁采用水冷，加熱處用200mm寬的鍥形板墊平，在外力的作用下使得U型肋產(chǎn)生局部彎曲，在U肋上逐點(diǎn)進(jìn)行；=4\*GB3④彎曲后的U肋讓其自然冷卻，檢查線型與地標(biāo)點(diǎn)的吻合情況。⑤對(duì)U型肋檢查，合格后進(jìn)行標(biāo)識(shí)，再轉(zhuǎn)入存放。頂（底）板單元制造頂（底）板單元件結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3-3、3-4。圖3-3底板單元件結(jié)構(gòu)示意圖圖3-4頂板單元件結(jié)構(gòu)示意圖頂（底）板單元件制作工藝流程如下：零件檢驗(yàn)（板材拼接）→劃線切邊→縱肋裝配→矯正→標(biāo)記存放。⑴零件檢驗(yàn)檢查來(lái)料（零件號(hào)、外形尺寸、對(duì)角線、坡口、材質(zhì)及爐批號(hào)）。板材拼接采用單面焊，接頭背面加陶瓷襯墊，先用CO2打底（約1/3～1/2板厚），然后采用埋弧自動(dòng)焊填充蓋面，焊后矯正變形。鋼板對(duì)接接頭，其縱橫兩方向的對(duì)接焊縫，應(yīng)避免十字形交叉。=2\*GB2⑵劃線劃線工作在專用劃線平臺(tái)上完成。按平臺(tái)上的標(biāo)記點(diǎn)配合鋼帶繪制單元件縱橫向定位線、結(jié)構(gòu)裝配檢查線及端口檢查線。⑶縱肋（U型肋、T型肋）裝配U肋組焊在專用胎架上進(jìn)行，如圖3-5所示。胎架弧形支撐面弦高由試驗(yàn)確定。圖3-5U型肋組焊圖頂板與U形肋的裝配：①將頂板平置于平臺(tái)上，以板中心為基準(zhǔn)，劃出縱肋位置線，然后對(duì)線安裝縱肋，隔板相鄰兩縱肋中心距±1.5mm。②將安裝了縱肋的頂板置于胎架上，并用螺旋壓緊器將其固定在胎架上。③采用CO2焊焊接縱肋與頂板之間的連接焊縫。④松開(kāi)壓緊器并矯正變形。T型肋裝配在胎架上對(duì)線裝配。將底板吊上胎架平臺(tái)上定位，擺放T型肋，并將端頭對(duì)齊，對(duì)線安裝點(diǎn)焊。T型肋裝配從底板一端向另一端進(jìn)行裝配，保證相對(duì)位置精度要求。在翻轉(zhuǎn)胎架上采用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊進(jìn)行焊接。⑷單元件矯正單元件矯正。檢查單元件線型，局部采用火焰矯正，矯正溫度控制在600℃～800℃，自然冷卻，嚴(yán)禁過(guò)燒、錘擊和水冷。⑸單元件檢查及標(biāo)記將單元件吊到專用檢驗(yàn)平臺(tái)上，檢查單元件長(zhǎng)度、寬度、線型、焊接質(zhì)量等。合格單元件標(biāo)記后轉(zhuǎn)入存放。隔板單元制造隔板單元件示意見(jiàn)3-6。圖3-6橫隔板單元件結(jié)構(gòu)示意圖隔板允許拼接，拼接縫位置在圓弧外，且距縱肋焊縫100mm以上。其中支座處隔板原則上使用整鋼板，不對(duì)接。隔板下料采用數(shù)控切割，任意兩缺口中心距不大于2mm。隔板拼接在專用胎模內(nèi)進(jìn)行，以保證形狀及尺寸精度。隔板拼接縫采用CO2氣體保護(hù)焊接，焊接時(shí)采取剛性固定，防止變形。對(duì)接焊時(shí)使用引弧板，焊后調(diào)平。相鄰兩邊的垂直度（或傾斜度）不超過(guò)2mm。隔板內(nèi)翼緣板分成兩段下料并煨彎，在隔板制造完成后與其組焊成隔板單元件。完整隔板的組焊參見(jiàn)示意圖3-7，注意焊接時(shí)注意控制隔板缺口定位尺寸。圖3-7隔板組焊示意圖隔板單元件制作工藝流程：零件檢驗(yàn)（板材拼接）→隔板定位→人孔加強(qiáng)筋裝焊→單元檢查及標(biāo)記腹板單元制造腹板單元包括腹板和扁鋼，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-8。圖3-8腹板單元件結(jié)構(gòu)示意圖腹板周邊切割后，在平臺(tái)上劃線、安裝縱肋，隔板處縱肋與底邊的距離±1.5mm?？v肋焊接在平臺(tái)上進(jìn)行，采用CO2氣體保護(hù)焊，焊后矯正變形。腹板單元件制作工藝流程：零件檢驗(yàn)→劃線→扁鋼裝焊→檢驗(yàn)、標(biāo)識(shí)將扁鋼吊上專用胎架，檢查線型，調(diào)整定位好后，周邊用夾具將其與胎架固定，再按各標(biāo)記點(diǎn)連線繪制扁鋼定位線、檢查線。對(duì)單元件進(jìn)行檢查，檢查單元件長(zhǎng)度、寬度、工字梁位置精度及腹板線型、焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)等。合格單元件進(jìn)行標(biāo)識(shí)后轉(zhuǎn)入存放。挑臂單元制造挑臂單元包括頂板、隔板、U肋、側(cè)板等，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-9。圖3-9挑臂單元件結(jié)構(gòu)示意圖挑臂單元件制作工藝流程：零件檢驗(yàn)→頂板定位→裝焊U肋、扁鋼→裝配隔板→裝焊?jìng)?cè)板→檢驗(yàn)、標(biāo)識(shí)零件檢驗(yàn)后，將頂板吊上專用胎架，檢查頂板線型，調(diào)整定位好后，周邊用夾具將其與胎架固定，再按各標(biāo)記點(diǎn)連線繪制加勁肋裝配線和單元件定位線、檢查線。U型肋裝配在在胎架上對(duì)線裝配。擺放U型肋，并將端頭對(duì)齊，從U型肋一端向另一端進(jìn)行裝配，保證位置精度要求。焊接從U型肋一端向另一端進(jìn)行。4鋼箱梁梁段組裝及預(yù)拼裝4.1鋼箱梁梁段組裝與預(yù)拼裝原則梁段制作及預(yù)拼在總裝胎架上完成?？傃b在廠內(nèi)進(jìn)行。場(chǎng)地內(nèi)共設(shè)2條梁段制作及預(yù)拼生產(chǎn)線，分別設(shè)置“3+1”匹配胎架。在大規(guī)模生產(chǎn)之前，必須強(qiáng)調(diào)進(jìn)行首制節(jié)段（首輪節(jié)段）的制造及試驗(yàn)。鋼箱梁組裝采用正裝法，即橋底板朝下、面板朝上的常用組裝方法。首先組裝鋼橋的底板，然后依次組裝橫隔板、腹板，最后組裝面板。4.2總裝胎架制作⑴胎架結(jié)構(gòu)形式胎架基礎(chǔ)采用型鋼框架平臺(tái)，框架縱、橫梁焊接成整體并與廠房?jī)?nèi)混凝土平臺(tái)預(yù)埋件焊接形成剛體。胎架由角鋼組成，根據(jù)梁段的重量、結(jié)構(gòu)形式、外形輪廓、梁段制作預(yù)變形、設(shè)計(jì)線型、成橋預(yù)拱值及鋼箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)等因素進(jìn)行胎架的設(shè)計(jì)和制作，結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，滿足承載鋼箱梁及施工荷載的要求，確保不隨梁段拼裝重量的增加而變形。胎架橫梁設(shè)計(jì)成高度可調(diào)整形式，以便在每輪鋼箱梁制作前，根據(jù)每輪胎架的設(shè)計(jì)高度調(diào)整模板高度，滿足每輪梁段縱坡值、預(yù)拱值變化的要求。在底板角點(diǎn)處設(shè)有角點(diǎn)位置控制模板，以便角點(diǎn)處單元件準(zhǔn)確定位。⑵梁段組裝以胎架為“外部胎形”，以橫隔板、端口角點(diǎn)控制裝置及U型肋定位裝置為“內(nèi)部胎形”控制梁段形狀、空間尺寸的正確性。圖3.17a圖3.17a(3)定位標(biāo)識(shí)設(shè)置胎架區(qū)用全鉆儀配合，在地面上劃出供各單元件定位的（縱、橫向）標(biāo)記線、梁段中心線、角定位控制線等。在胎架以外的鋼柱上設(shè)置各單元件的高度定位基準(zhǔn)標(biāo)記線（即標(biāo)高樣桿）。梁段組裝過(guò)程中，由各基準(zhǔn)線控制各單元件和構(gòu)件的空間位置，以保證鋼箱梁整體尺寸精度。圖3.17a圖3.17a鋼箱梁節(jié)段制作流程如下：底板單元到位→縱向腹板單元件、橫隔板和弦臂腹板到位并組焊→頂板組裝→組裝相鄰節(jié)段底板→組裝相鄰節(jié)段腹板、隔板和弦臂腹板等→組裝頂板→鋼箱梁段制作尺寸檢查→焊接底板、頂板、腹板、隔板間的連接焊縫→組焊底板附近的加勁板→整體組裝尺寸和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)→拆除弦臂→涂裝→運(yùn)輸。鋼箱梁節(jié)段拼裝步驟：=1\*GB3①底板單元件定位將底板單元件吊上胎架，對(duì)齊地標(biāo)線型和高程標(biāo)記，調(diào)整定位好后，用壓馬壓緊與胎架固定。底板單元拼焊接完畢后，檢查焊縫，并在底板上劃出腹板、橫隔板和弦臂腹板裝配線。=3\*GB3③縱向腹板和橫隔板單元件定位焊接縱向腹板和橫隔板單元件安裝次序由里到外，先裝中間一室隔板，再裝兩側(cè)腹板，再裝兩側(cè)室隔板，再裝兩外側(cè)腹板。將兩側(cè)腹板單元件定位。腹板單元件工字梁位置定位線對(duì)合底板位置定位線。以確保能精確定位。采用CO2氣體保護(hù)焊焊接腹板、隔板與底板間的焊縫。橫隔板單元件的定位，橫隔板中心線對(duì)合梁段底板中心線，焊接橫隔板與底板的焊縫，用高度標(biāo)桿確定高度中心線。同時(shí)安裝梁段端口U型肋控制裝置，用來(lái)控制梁段端口U型肋位置尺寸。④面板單元件定位焊接將面板單元對(duì)線安裝，面板縱肋朝下扣入，以縱向中心線、兩端橫向裝配線定位。安裝時(shí)，上部使用重物加壓，保證面板與腹板、橫隔板密貼。焊接面板與橫隔板間的角焊縫。若面板由兩個(gè)以上單元件組成，將另外一塊面板單元件對(duì)線安裝，焊接面板與橫隔板間的角焊縫。焊接面板與隔板、腹板焊縫，同時(shí)對(duì)接焊面板單元。⑤挑臂單元件定位焊接進(jìn)行兩側(cè)挑臂面板和挑臂隔板與面板、腹板的裝焊。4.4梁段預(yù)拼匹配制造梁段匹配制造在“3+1”梁段制作專用胎架上進(jìn)行,梁段匹配制作完成后的第4個(gè)梁段與下一輪的3個(gè)梁段進(jìn)行預(yù)拼。本橋試拼與梁段制造同步進(jìn)行，即在胎架上先組焊第一節(jié)段，再以第一節(jié)段為基準(zhǔn)組焊第二節(jié)段，再以第二節(jié)段為基準(zhǔn)組焊第三節(jié)段，以此類推。橋梁的線形由胎架上預(yù)設(shè)的線形保證。預(yù)拼裝時(shí)，按設(shè)計(jì)要求的預(yù)拼線形組拼，梁段間預(yù)留焊接間隙（還需記入焊接收縮量），相鄰梁段面匹配應(yīng)滿足公差要求。梁段在設(shè)有拱度值的制作胎架上進(jìn)行匹配制造。梁段組裝時(shí)，相鄰梁段相對(duì)位置與成橋時(shí)空間相對(duì)位置一致，因此，梁段預(yù)拼主要是檢查匹配相鄰梁段之間的端口及整體線型,避免工地裝焊時(shí)梁段間出現(xiàn)較大間隙和較大錯(cuò)邊量，使工地裝焊工作順利進(jìn)行。制作梁段與預(yù)置梁段的預(yù)拼不僅要檢查間隙、調(diào)整錯(cuò)邊量，還需匹配端口尺寸，進(jìn)行必要的修正和調(diào)整。5焊接及試驗(yàn)5.1焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)工程開(kāi)工前，為保證本工程焊接質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)文件的要求，按《鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（TB10212-98）的規(guī)定，按規(guī)范的要求對(duì)擬采用的焊接工藝進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)定。所有試件焊接后均經(jīng)焊縫外觀檢查和內(nèi)部超聲波探傷。焊縫外觀成型應(yīng)良好，無(wú)氣孔、夾碴、咬邊、尺寸不足等缺陷。5.2焊接方法焊接方法根據(jù)設(shè)計(jì)要求及本橋的實(shí)際施工情況和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)進(jìn)行確定，本鋼箱梁制造工程采用的焊接方法如下表：序號(hào)焊接項(xiàng)目埋弧自動(dòng)焊CO2自動(dòng)焊CO2半自動(dòng)焊CO2陶質(zhì)襯墊焊手工電弧焊1拼板接料√√2箱梁T形肋角焊縫√3箱梁橫肋角焊縫√4箱梁橫肋對(duì)接焊縫縫√5腹板加勁肋角焊縫縫√√6縱隔板縱肋角焊縫縫√7箱梁頂、底板縱縫縫對(duì)接√√√8工地環(huán)焊縫對(duì)接√√√√9工地縱向加勁肋對(duì)對(duì)接√10定位焊縫√√5.4焊縫檢驗(yàn)所有焊縫在焊縫金金屬冷卻后進(jìn)進(jìn)行外觀檢查查，不能有裂裂紋、未熔合合、焊瘤、夾夾渣、未填滿滿弧坑及漏焊焊等缺陷。焊焊縫施焊24小時(shí)，經(jīng)外外觀檢驗(yàn)合格格后，再進(jìn)行行無(wú)損檢驗(yàn)。對(duì)對(duì)于厚度大于于30mm的高高強(qiáng)度鋼板焊焊接接頭在施施焊48小時(shí)后進(jìn)行行無(wú)損檢驗(yàn)。頂板、底板、腹板拼接縫每5條制作一塊產(chǎn)品試板，進(jìn)行接頭拉伸、彎曲和焊縫沖擊試驗(yàn)。6表面處理及