橋梁1組-連續(xù)組合栓接箱型鋼橋梁制作及安裝施工工藝研究匯報材料

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION連續(xù)組合栓接箱型鋼橋梁制作及安裝施工工藝研究中國電建市政建設(shè)集團有限公司2020年7月目錄01立項背景和總體思路02關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新成果03指標先進性和實施效果中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION04知識產(chǎn)權(quán)和第三方評價05效益分析第一部分立項背景和總體思路PART01中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION工程概況

河北津石高速公路千里堤特大橋主橋鋼結(jié)構(gòu)總重4110噸，全橋總長190米，分左右兩幅錯孔布置，根據(jù)設(shè)計分段，現(xiàn)場需要安裝梁段共計78節(jié)。其中最長梁段21米，最重梁段73噸，主梁間采用高強螺栓進行連接，全橋螺栓總量約8萬5千顆。一、立項背景和總體思路中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION制作技術(shù)重難點（1）梁段縱向線形為二次拋物線，箱梁零件多為異型件，需要科學合理的劃分梁段拼接位置，將材料損耗控制在最低，節(jié)約采購成本。（2）梁段分段較多，要保證后期的順利安裝，保證梁段的制作精度。（3）焊縫多為一級熔透焊縫，焊接質(zhì)量要求高，要控制好焊接質(zhì)量。（4）設(shè)計防腐年限為20年，橋梁使用環(huán)境比較惡劣，要保證鋼橋的防腐質(zhì)量。一、立項背景和總體思路中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION安裝技術(shù)重難點（1）主橋位區(qū)地質(zhì)條件復雜，部分區(qū)域無法滿足地基承載力要求；（2）鋼箱梁支架基礎(chǔ)及支架型式的設(shè)計，既要滿足上部載荷的承載安全，又要節(jié)約施工成本；（3）施工現(xiàn)場吊裝場地受限，梁段吊裝順序及履帶吊站位位置的選擇比較困難；（4）現(xiàn)場環(huán)境復雜，梁段的安裝定位精度難把控；（5）螺栓穿接工程量大，施工效率低。一、立項背景和總體思路中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION利用BIM技術(shù)，建立梁段三維模型，科學合理的劃分梁段板材拼接位置，提高鋼板材料利用率。要保證梁段制作精度，主要是控制好梁段的焊接變形、螺栓孔的配鉆精度。制定焊接工藝規(guī)程，做好防變形措施，提高焊縫無損檢測檢出率。對焊接熱影響區(qū)域防腐之前做好處理工作。4、防腐質(zhì)量控制1、BIM技術(shù)應用2、精度控制3、焊接質(zhì)量控制一、立項背景和總體思路解決思路-制作中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION解決思路-安裝（1）對地基承載力差的區(qū)域，采取區(qū)域換填碎石與路基沙，層層碾壓的方式，保證壓實度；支架基礎(chǔ)采用混凝土擴大基礎(chǔ)，安全可靠，支架采用模塊式組裝支架，并利用有限元分析軟件建模進行受力分析計算。（2）利用BIM技術(shù)，模擬現(xiàn)場吊裝順序、履帶吊站位，預演整個吊裝過程。（3）采用“六點定位測量”、“鋼管硬支撐精確放樣”、“定位板定位”、“雙機微調(diào)”“支架分級安裝”等一系列方法對梁段實施定位。（4）利用“高空作業(yè)平臺”、“螺栓群裝工具”等，保證施工安全，提高螺栓穿接效率。一、立項背景和總體思路中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION第二部分關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新成果PART02

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁制作在千里堤特大橋的制作過程中，主要采取的關(guān)鍵技術(shù)如下：1、梁段采用二次拋物線形，控制好材料的損耗利用BIM技術(shù)，建立鋼橋三維模型，合理劃分焊縫拼接位置，提高材料的利用率，科學合理的制定材料采購計劃。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁制作

2、控制梁段的制作精度利用數(shù)控技術(shù)下料，保證下料精度；利用設(shè)計的翻轉(zhuǎn)平臺，采用“船形焊”技術(shù)，控制好焊接變形；利用設(shè)計的提高鋼箱梁連接螺栓孔配鉆精度的輔助裝置，配鉆施工螺栓孔，保證螺栓孔的鉆孔精度；各板單元組對時，搭設(shè)車間地胎，胎架在設(shè)計預拱度的基礎(chǔ)上，增加一定的預拱度余量（3‰），板單元在胎架上組對為梁段。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁制作

3、保證焊接質(zhì)量，通過焊接工藝評定試驗來確定焊接工藝參數(shù)，施焊時，要嚴格按照確定的工藝參數(shù)來進行施焊作業(yè)。焊接工藝評定焊接工藝評定中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION4、本工程防腐質(zhì)量要求高，保證防腐質(zhì)量。鋼板進廠檢驗合格后，提前對鋼板按照工藝要求進行底漆預防腐，梁段制作焊接過程中，對焊縫部位及焊接熱影響區(qū)部位的區(qū)域要進行重點處理，利用設(shè)計的焊縫快速打磨清理機和便攜式噴砂機進行鋼材表面處理。既能提高表面處理質(zhì)量，提高后續(xù)涂層的附著力，又能提高處理效率。

二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁制作

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION在千里堤特大橋的安裝過程中，主要采取的關(guān)鍵技術(shù)如下：

5、根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件，對不滿足地基承載力要求的區(qū)域進行處理，達到地基承載力要求。部分基礎(chǔ)澆筑區(qū)域存在泥漿池無法滿足地基承載力要求。將泥漿池位置的泥漿全部挖出，用碎石與路基沙進行換填，每層50cm，采用震動壓路機層層碾壓，回填至基礎(chǔ)底部設(shè)計標高，最后通過釬探和壓實度檢測地基承載力。二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION6、設(shè)計支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及尺寸，并對基礎(chǔ)進行受力計算，滿足使用要求。支架基礎(chǔ)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，設(shè)計為條形下沉式混凝土基礎(chǔ)?；A(chǔ)尺寸為14.5m×4.4m×0.8m，底部設(shè)置0.15m厚墊層，墊層下地基承載力需滿足140KP承載力，除墊層采用C15混凝土外，其余均采用C30混凝土?；A(chǔ)內(nèi)設(shè)置有鋼筋保護層，同時預埋300×300×20mm的埋件，埋件與支架底部焊接牢固。二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION7、設(shè)計支架結(jié)構(gòu)形式，并對支架利用有限元分析軟件進行受力分析計算。

二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝

根據(jù)鋼箱梁分段，施工現(xiàn)場共設(shè)置24組支架。支架采用鋼管格構(gòu)形式，并設(shè)計為支架為模塊化，分別有6米、3米、2米高度，滿足不同高度的需求，同時安裝拆卸方便，重復利用率高。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝支架受力分析支架設(shè)計完畢后，利用有限元分析軟件建立支架模型，用最大應力值及豎向位移數(shù)據(jù)來判斷支架的安全可靠性。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION8、對架設(shè)完畢的支架進行預壓試驗，提前消除支架間的集中應力。二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

工程實施前，統(tǒng)籌策劃，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的應用優(yōu)勢。建立鋼箱梁模型，模擬現(xiàn)場施工環(huán)境，確定合理的梁段吊裝順序，預演整個吊裝過程，查看履帶吊負重走位路線，擺桿范圍內(nèi)是否與鋼梁支架產(chǎn)生碰撞，發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整，為正式安全吊裝作業(yè)實施保駕護航。9、利用BIM技術(shù)，提前模擬吊車站位，預演吊裝過程，保證吊裝作業(yè)安全。

BIM技術(shù)應用二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION10、根據(jù)本工程鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點，制定切實可行的安裝定位測量方法，提高安裝定位精度，為保證成橋線形，螺栓一次穿接成功，采取如下方案。提高安裝定位精度（1）梁段采用“六點定位測量”（2）對支架頂部的鋼管硬支撐精確放樣（5）雙機微調(diào)（3）利用定位板定位梁段（4）支架分級安裝二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION測量控制點分布定位板分布示意二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION雙機微調(diào)支架分級安裝二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝防軸轉(zhuǎn)扳手高空操作平臺11、創(chuàng)新設(shè)計使用安裝工具，便捷、高效、安全、高質(zhì)量的完成箱梁安裝。

螺栓群裝工具010203創(chuàng)新發(fā)明中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION高空操作平臺二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝

施工人員需在箱梁外側(cè)穿接，屬于高空作業(yè)，高空作業(yè)時間較長，帶來了一定的安全隱患。設(shè)計了一種用于高空作業(yè)的多功能操作平臺，此裝置包括吊籃、行走平臺、可移動工具箱等一系列輔助裝置，人員在吊籃內(nèi)作業(yè)時，安全可靠，同時上部的行走平臺可作為兩榀縱梁之間的橋梁，移動方便。

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION同時也設(shè)計了一種螺栓群裝輔助工具，由每次穿接1顆螺栓提高為一次穿接30顆螺栓，大大提高了螺栓穿接效率。

螺栓群裝工具

箱梁的高強螺栓施擰力矩比較大，以防施擰過程中螺栓發(fā)生軸轉(zhuǎn)，設(shè)計了一種把柄可調(diào)節(jié)角度的調(diào)節(jié)扳手，此裝置可應用于螺栓群的施擰過程中，操作人員可任意角度的操作，使扳手與箱梁腹板完美貼合，達到備緊螺母的目的，解決了高空作業(yè)施工人員操作空間受限的難題。防軸轉(zhuǎn)把手二、關(guān)鍵技術(shù)-橋梁安裝中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATIONQC專利添加標題獲得省部級QC成果獎2項申報專利11項，10項已獲得授權(quán)，1項已獲得受理通知發(fā)表論文4篇獲得中國電建市政建設(shè)集團BIM大賽三等獎獲得多項科技成果二、創(chuàng)新成果省部級工法2項獲得全國優(yōu)秀焊接工程獎論文工法優(yōu)秀焊接工程BIM中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION二、創(chuàng)新成果

發(fā)布的QC成果《提高鋼箱梁的安裝定位精度》獲2019年天津市建設(shè)系統(tǒng)QC成果一等獎?！短岣吆缚p超聲波無損檢測檢出率》貨中國建協(xié)Ⅱ類成果獎。1、QC獲獎情況中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

1項發(fā)明專利獲得受理，為《快速打磨清理機》。

已有10項實用新型專利已獲授權(quán)，分別是《一種高強螺栓群施工輔助工具》、《鋼橋梁施工多功能操作平臺》、《一種夾緊式焊前預熱裝置》、《便攜式噴砂機》、《快速打磨清理機》、《一種約束焊接變形的工作胎架》、《一種鋼箱梁制造及安裝工程中使用的組合檢驗尺》、《一種便于鋼板超聲波無損檢測伸縮式輔助掃查杠》、《提高鋼箱梁連接螺栓孔群配鉆精度的輔助裝置》和《防止螺栓“軸轉(zhuǎn)”的輔助裝置》2、專利授權(quán)3、專利受理二、創(chuàng)新成果中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION專利證書便攜式噴砂機一種約束焊接變形的工作胎架快速打磨清理機一種便于鋼板超聲波無損檢測伸縮式輔助掃查杠中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION鋼橋梁施工多功能操作平臺一種夾緊式焊前預熱裝置專利證書一種鋼箱梁制造及安裝工程中使用的組合檢驗尺一種高強螺栓群施工輔助工具中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION專利證書提高鋼箱梁連接螺栓孔群配鉆精度的輔助裝置防止螺栓“軸轉(zhuǎn)”的輔助裝置專利受理證書1項發(fā)明專利獲得受理，為《快速打磨清理機》。專利證書發(fā)明專利受理中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

在國家級刊物《工程技術(shù)》期刊發(fā)表論文《大跨度連續(xù)組合栓接鋼箱梁安裝技術(shù)研究》、《有限元分析軟件在鋼結(jié)構(gòu)橋梁安裝支架穩(wěn)定性驗算中的應用》2篇；在省部級刊物發(fā)表論文《鋼箱梁連接螺栓孔群高精度配鉆施工技術(shù)研究》、《淺談連續(xù)組合式敞口鋼箱梁制作技術(shù)研究與應用》2篇。

二、創(chuàng)新成果4、發(fā)表論文中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

編制的《鋼箱梁連接螺栓孔群高精度配鉆施工工法》被評為電建集團級工法，《連續(xù)組合鋼箱梁安裝定位施工工法》被評為天津工法。

二、創(chuàng)新成果5、工法申報中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

《津石高速公路JSLQ4標千里堤特大橋及于村互通鋼箱梁制作工程》已經(jīng)被評為全國優(yōu)秀焊接工程。

二、創(chuàng)新成果6、全國優(yōu)質(zhì)焊接工程中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

二、創(chuàng)新成果

市政集團BIM大賽：《津石項目千里堤特大橋主橋鋼箱梁安裝工程BIM技術(shù)應用》獲得公司三等獎。7、BIM應用成果中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION第三部分指標先進性和實施效果PART03

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATIONINSTALLATIONENGINEETINGCOMPANY三、指標先進性和實施效果指標先進性（1）通過BIM技術(shù)應用并進行數(shù)控設(shè)計編程，材料利用率提高1.5%；（2）通過優(yōu)化焊接及無損檢測工藝，焊縫一次合格率提高2%；（3）通過支架體系分級安裝法、雙機抬吊的方法，解決了吊裝難題，降低安全風險，施工效率提高2倍；（4）通過鋼管硬支撐精確放樣、配合定位板定位法、利用六點測量法等創(chuàng)新方法，提高了安裝精度，避免了反復調(diào)整、測量過程，減少返修次數(shù)，節(jié)約了人力、物力，綜合提高效率3倍以上。（5）通過創(chuàng)新的“高空作業(yè)平臺”、“螺栓群裝工具”的使用，保證了施工安全性的同時，大大提高了施工效率。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION

本課題經(jīng)過細致研究、反復推敲及驗證，應成功應用于河北津石高速公路千里堤特大橋、于村互通匝道橋兩座鋼橋的制作與安裝當中，并取得較好的成效。三、指標先進性和實施效果中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION第四部分知識產(chǎn)權(quán)和第三方評價PART04

中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATIONINSTALLATIONENGINEETINGCOMPANY

1項發(fā)明專利獲得受理，為《快速打磨清理機》。

已有10項實用新型專利已獲授權(quán)，分別是《一種高強螺栓群施工輔助工具》、《鋼橋梁施工多功能操作平臺》、《一種夾緊式焊前預熱裝置》、《便攜式噴砂機》、《快速打磨清理機》、《一種約束焊接變形的工作胎架》、《一種鋼箱梁制造及安裝工程中使用的組合檢驗尺》、《一種便于鋼板超聲波無損檢測伸縮式輔助掃查杠》、《提高鋼箱梁連接螺栓孔群配鉆精度的輔助裝置》和《防止螺栓“軸轉(zhuǎn)”的輔助裝置》取得知識產(chǎn)權(quán)四、知識產(chǎn)權(quán)中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION四、第三方評價

本課題所形成的成果內(nèi)容已通過專業(yè)機構(gòu)進行查新檢索，國內(nèi)未見與該成果相同的關(guān)鍵技術(shù)研究與應用。中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION四、第三方評價2019年4月9日，交通運輸部部長李小鵬一行蒞臨津石項目檢查指導工作，對現(xiàn)場施工給予好評。津石高速貫通運行以后，天津到石家莊僅需2小時，千里堤特大橋鋼箱梁作為津石高速的重要節(jié)點工程，為雄安新區(qū)的發(fā)展發(fā)揮積極的作用。注：背景橋為安裝完畢的于村互通鋼箱梁匝道橋中國電建市政建設(shè)集團有限公司STECOLCORPORATION第五部分效益分析PART05

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