橋梁鋼箱梁施工方法

2021-03-04 09:34:37 字數 4306 閱讀 2227

工程概況:

xx街跨線橋第二聯為55m單跨簡支鋼箱梁,橫跨xx高速公路,位於2~3#墩之間,左右分幅布置,兩側過渡橋墩處與預應力混凝土箱梁相接。採用全焊單箱三室截面鋼箱梁,全寬8.50m,樑高2.

5m,箱梁全長(沿道路中心線)為54.92m。鋼箱梁的頂板兼做橋面承重結構,按正交異性板設計。

鋼梁梁體部位頂板、底板採用u形肋加勁,懸臂部分頂板採用板肋加勁。箱內縱向每隔3m設一道普通橫隔板,中間開設人孔。端支點橫隔板為整板式隔板,並在支點處設豎向加勁肋。

每兩道橫隔板中間設腹板豎向加勁肋。

一、鋼箱梁的加工製作

1)根據設計圖紙的要求,進行製作工藝設計,完成加工圖、提供配料清單;進行焊接工藝評定試驗,以確定焊接方法、焊接材料、焊接步驟、工藝引數等,制訂工藝規則和廠內檢驗標準。

3)根據鋼箱梁加工和安裝的方案,選擇使用效能滿足工藝要求的切割、焊接裝置,編寫相應的焊接規程,對焊接工藝進行評定。

4)量具、儀器、儀表的準備:鋼箱梁製造和檢驗所選用的量具、儀器、儀表定期由二級以上計量機構檢定合格後方可使用,以保證構件尺寸的準確。現場安裝時所使用的測量工具,在使用前應與工廠製造用具應進行相互校對。

5)鋼板到貨後下料前,檢查鋼板幾何尺寸、平整度及表面鏽蝕或非正常鏽蝕情況。

6)為保證大型平面焊接鋼構件的外廓尺寸及部件位置的準確,鋼構件應在特別設定的場地及定位裝置內組裝和施焊。鋼箱梁段也必須借助胎架組裝及施焊,以保證外廓尺寸的準確。胎架表面沿縱向和橫向按圖紙預設拱度,施工期間定期進行檢測、調整,以保證獲得設計要求的梁段幾何線形。

7)鋼構件組焊場地或鋼箱梁的胎架處應設定臨時連線件及u型肋定位裝置,以保證鋼箱梁段之間連線的準確度。

8) 鋼箱梁製作過程、板件及單元件的安裝,必須採取有效措施以保證板件及單元件具有足夠剛度,防止安裝產生變形。

單元件的角焊縫採用co2氣體保護自動焊機施焊,焊接線能量不大,且焊接執行均勻,所產生的焊接應力分布有規律。通過單元件施焊試驗,確定焊後變形趨勢及量值。針對變形方向和量值設計反變形焊接胎架,在單元件在焊接前施加反方向、等變形量值的預變形,使焊後變形量正好與其反變形量相抵消。

鋼箱梁總長拼裝時,依靠總長胎架成形。鋼箱梁的匹配製造胎架,是將幾段鋼箱梁匹配形成連續製造一體的胎架。胎架模板線型即為鋼箱梁的下半部外形,它決定著鋼箱梁的底板、下斜腹板形狀。

因此胎架模板線型的公差就決定著鋼箱梁的底板精度。為控制鋼箱梁匹配製造精度,首先確定剛度較大胎架,增加單元在胎架上的鎖緊裝置,設定各單元件的定位標記塊,再在胎架以外10m 處設定乙個永久性的零點標記塊,以檢測出胎架在多次重複利用中標高的變化。

3.1焊接殘餘變形機理

鋼材的焊接通常採用熔化焊,在接頭處區域性加熱,使被焊接材料與新增的焊接材料熔化成液態金屬,形成熔池,隨後冷卻凝固成固態金屬,使原來分開的鋼材連線成整體。因焊接加熱,熔合線以外的母材產生膨脹,接著冷卻,熔池金屬和熔合線附近母材產生收縮。因加熱、冷卻的熱變化在區域性範圍急速地進行,膨脹和收縮變形均受到拘束而產生塑性變形。

在焊接完成並冷卻至常溫後,這種塑性變形被殘留下來。在實際結構中,焊接殘餘變形呈現出由下面這些基本形式組合而成的的複雜狀態。

板內的變形:橫向收縮,垂直於焊縫方向

縱向收縮,沿焊縫方向的收縮

旋轉變形,坡口焊接時,隨著焊接的進行,前方坡口間隙或是張開或是閉合的變形,熱源的前方向完全不受約束時,坡口間隙常常張開,焊接時輸入熱越大,張開量越大。

板麵外彎曲變形:

橫向彎曲變形(角變形):在板厚方向由於焊接引起的溫度分布不均勻使鋼板沿焊縫產生的彎折變形。

縱向變曲變形:沿焊縫產生的彎曲變形。

3.2影響焊接殘餘變形的因素

焊接方法:箱梁的焊接通常採用手工電弧焊、co2氣體保護焊、埋弧自動焊等焊接方法。因這些焊接方法輸入的熱量不同,引起的焊接殘餘變形量也不同。

接頭形式:鋼箱梁接頭有對接接頭、t型接頭、十字型接頭、角接頭、搭接接頭和拼裝板接頭。一般採用對接焊縫的角焊縫,包括板厚、焊縫尺寸、坡口形式及其根部間隙、熔透或不熔透等,即構成焊縫斷面積以及影響散熱的各項因素。

焊接條件:預熱和回火處理,以及環境溫度等對鋼材冷卻時溫度梯度的影響因素。

焊接順序及拘束條件:對於乙個立體的結構,先焊的部件對後焊的部件將產生不同程度的拘束,其焊接變形也不相同。為防止扭曲變形,應採用對稱施焊順序。

3.3焊接殘餘變形控制措施

鋼箱梁底板、頂板、腹板的對接焊縫採用全熔透的對接焊縫,質量等級為ⅰ級;

鋼箱梁腹板與底板及頂板之間的t型接頭,墩頂支撐處鋼梁的三道橫隔板與腹板、底板、頂板之間的t形接頭均採用焊透的t形對接與角接組合焊縫,質量等級為ⅰ級;

其餘橫隔板與頂底板及腹板之間,u型肋同頂板之間的t型接頭採用80%熔透的t型對接與角接組合焊縫,質量等級為ⅱ級;

底板縱向加勁肋、腹板水平加勁肋均採用雙面貼角焊縫,質量等級為ⅱ級;

其餘按構造的角焊縫質量等級為ⅲ級;

根據不同焊接工藝,合理選用坡口形狀及尺寸。所有焊縫均為連續焊縫,不得有斷焊和漏焊。鋼板對接焊縫和要求熔透及部分熔透的焊縫,其低溫抗衝擊效能不低於母材要求;

鋼梁頂板、底板、腹板等非整塊鋼板構件焊接時不得有縱橫向的貫通焊縫。以上構件拼接時不得有環形焊縫;

樣板必須按工藝規定留出加工餘量及焊接收縮量。

(三)主梁製造方案

1.1遵循原則

按構件相似原理,將構件分類,配置多條流水線分道作業,進行專業化生產,以取得規模效益。

運用數控等離子切割、多頭自動切割等裝置,及專用翻轉胎架的製作工藝,減少人為誤差及其影響,實現精密製造加工。

在運輸條件許可的前提下,盡可能在工廠內精確下料,現場組裝拼焊,充分利用工廠內製作機械化程度高、精度、工效易保證的優點,同時減少現場施工量和運輸成本,保證產品質量,縮短總工期。

加強過程控制,嚴格控制各道工序的製作精度,以保證鋼橋的整體精度。

1.2主要製造工序

鋼箱梁製造工藝分四大步驟:工廠下料、加工坡口、板單元組焊加工,表面預處理。在廠內將板單元拼焊成半副橋面的上下蓋板,在現場將節段組裝焊接成箱梁。

工廠內進行節段的試拼裝、焊接。現場吊裝、就位及焊接,進行橋面調整及表面塗裝。

鋼箱梁製造方案:

1)將鋼箱梁製作劃分成頂板單元、腹板單元、底板單元、橫隔板單元和附屬結構單元,按單元在胎架上分別製造,最後組裝、焊接成整體。

2)組裝焊接在專用胎架上進行,以確保加工尺寸精確;在專用胎架上進行整體組裝,胎架事先設定拱度及線形。

3)進行焊縫的無損檢測、主梁外觀質量及整體幾何尺寸檢測。

4)檢驗合格的鋼箱梁在工廠進行預組裝,調整橋梁幾何尺寸。

5)拼裝解體,進行表面處理。

6)包裝、吊裝發運。

鋼箱梁製造要控制的關鍵環節:

1)鋼箱梁頂板、底板、橫隔板下料精確的控制

2)鋼箱梁拱度的控制

3)焊縫質量的控制

4)焊縫收縮的控制

5)焊接變形控制

6)梁段幾何尺寸的控制

7)箱體內部表面處理

針對以上關鍵環節,採取的工藝施工措施:

1)利用切割精度較高的數控多頭直條切割機進行頂板、底板、腹板及橫隔板的下料,並考慮後道工序的焊接及修整的回彈值。

2)對於預拱度,通過控制焊接順序、預拼裝調整來保證全橋的拱度曲線。

3)所有組裝均在胎架上進行,以控制梁段的組裝精度。

4)為減小焊接變形,選用焊接變形較小的co2氣體保護方法進行焊接,同時按照合理的焊接順序和焊接方向進行施焊作業,如採用對稱焊接法、交替施焊作業等。

5).根據焊腳尺寸、焊接長度、焊縫位置的疏密度、焊接線能量的大小來計算梁段的焊接收縮量,並考慮火焰修整造成的收縮量。

6)正式施焊前,先將焊絲、焊劑與鋼板進行焊接工藝評定試驗,並根據評定報告編制焊接工藝。焊工持證上崗,嚴格執行焊接工藝。焊縫焊接24小時後,對焊縫進行無損檢測。

7)給埋弧焊機配接sbw-225穩壓器,自動調整輸入電壓,以保證焊接引數不受網路電壓波動的影響,確保焊縫成形美觀和內部焊接質量達標。

8.板材在下料後進行表面噴砂或拋丸預處理,成品塗裝嚴格遵守塗裝工藝要求並控制塗漆膜厚度。

9)在組裝好的構件上施焊時,嚴格按焊接工藝規定的引數以及焊接順序進行操作,以控制焊後構件變形。

2.1 鋼材

鋼箱梁主體結構採用q345d鋼材,其化學成份及力學效能、技術標準應符合《低合金高強度合金鋼》(gb/t 1591-2008)的有關規定。

鋼材應成批驗收,每批應由同一牌號、同一質量等級、同一爐罐號、同一規格、同一軋制制度或同一熱處理制度的鋼材組成,每批重量不大於60t。

2.2 焊接材料

(1) 焊接材料的選用須經焊接工藝評定試驗確定。根據焊縫與母材等強原則,擬採用下列焊接材料:

1)電焊條:j507,φ2.5,φ3.2和φ4.0mm。

2)焊絲h10mn2 φ1.2、φ1.6,用於co2氣體保護電弧焊,為保證焊接質量, co2氣體保護電弧焊時採用藥心焊絲;焊絲h10mn2φ4.0,用於埋弧自動焊。

3)co2氣體,用於co2氣體保護電弧焊;焊劑hj431,用於埋弧自動焊。

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