橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)與要求
橋梁鋼結(jié)構(gòu)具有跨度大、抗扭剛度大、強(qiáng)度高、自重輕、預(yù)制加工方便、施工周期短、整體性好、外型簡潔美觀、對外部環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。與混凝土橋梁相比,橋梁鋼結(jié)構(gòu)能減少上部結(jié)構(gòu)自重,獲得更大的橋下凈空。隨著交通事業(yè)的發(fā)展,橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工在橋梁建設(shè)中將得到廣泛的推廣與應(yīng)用。
1.施工技術(shù)準(zhǔn)備
認(rèn)真審查研究鋼箱梁技術(shù)文件(設(shè)計(jì)圖紙、招標(biāo)文件、規(guī)范等資料),結(jié)合設(shè)計(jì)交底。編制《鋼箱梁制造工藝方案》,完成施工圖轉(zhuǎn)化、工裝設(shè)計(jì)、油漆工藝試驗(yàn)、焊接工藝文件編制(WPS)和質(zhì)量計(jì)劃編制等技術(shù)準(zhǔn)備工作;制造工廠的資質(zhì)認(rèn)證,焊工考證等準(zhǔn)備工作(例CWB的認(rèn)證)。
1.1施工圖繪制
施工圖全部用CAD繪制。內(nèi)容包括:板單元施工圖、梁段施工圖、大塊件施工圖、梁段拼裝順序圖、材料明細(xì)表等。
1.2工藝文件編制
按照招標(biāo)文件中《技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計(jì)文件的要求,編制各個(gè)工序的工藝文件,用于指導(dǎo)生產(chǎn),控制施工質(zhì)量。
鋼箱梁工藝流程為:細(xì)化設(shè)計(jì)→材料采購→材料預(yù)處理→計(jì)算放樣→下料→組裝→焊接→調(diào)直整形→拼裝→焊接→探傷檢查→二次除銹防腐
2.制造加工預(yù)備
?。?)鋼橋制造的過程中以及檢驗(yàn)過程中所選用的一些量具、相關(guān)的儀器和儀表等在一定程度上有必要定期由二級以上計(jì)量組織檢定合格后才能夠進(jìn)一步的進(jìn)行相應(yīng)的用。 (2)鋼構(gòu)在進(jìn)行制造的過程中以及裝置進(jìn)行相應(yīng)的切開和焊接設(shè)備,其運(yùn)用功能能夠在一定程度上滿意選定技能需求。(3)依據(jù)鋼板在一定程度上節(jié)進(jìn)行定尺以及制造技能,并且進(jìn)一步的把吊裝計(jì)劃對鋼梁在一定程度上進(jìn)行有效的分段,鋼梁分段對接焊縫設(shè)置的過程中,應(yīng)該對應(yīng)力頂峰區(qū)進(jìn)行避開。(4)鋼板在到貨下料前,應(yīng)查看鋼板幾何尺度。平整度及外表銹蝕或非正常銹腐狀況,并做好記載以備查考。鋼板作樣、下料、切開幾許尺度應(yīng)準(zhǔn)確,要準(zhǔn)確思考鋼梁縱坡、預(yù)拱度、邊際加工及電焊縮短等各種因素的影響。(5)鋼板一律不允許進(jìn)行剪切。對用氣割開坡II焊接的板邊,運(yùn)用砂輪打磨,去掉氧化皮。切開時(shí),應(yīng)防治缺口。首要受力構(gòu)件的零件邊際不應(yīng)該有缺口。通常構(gòu)件的零件邊際缺口應(yīng)不大于2mm。(6)鋼板在切開前,應(yīng)以矯對等預(yù)加工處理,有異常狀況應(yīng)進(jìn)行格外加工處理。首要構(gòu)件的零件下料時(shí),應(yīng)盡量使其受力方向與鋼板的軋制方向一致。待焊接外表和附近焊縫外表不該有松散和很厚的氧化皮、銹、水分、油污或別的雜質(zhì)。
2.1板單元制造
2.11下料及加工
?、俜艠雍吞柫蠎?yīng)嚴(yán)格按施工圖和工藝要求進(jìn)行,并預(yù)留燒接收縮量。
?、诒緲蛩娩摪逑铝锨熬M(jìn)行預(yù)處理,通過趕平消除鋼板的亂制變形(尤其是局部硬彎)減小乳制內(nèi)應(yīng)力,從而減小制造中的變形,這是保證板件平面度的必要工序。鋼板的起吊、搬移、堆放過程中,應(yīng)采用磁力吊,注意保持鋼板的平整度。
?、郾緲虺我慵蚣羟泻筮吘壭枰M(jìn)行機(jī)加工的零件外均采用精密切割下料;剪切零件邊緣應(yīng)整齊,無毛刺,反口、缺肉等缺陷。
?、艽笠?guī)格型鋼或尺寸精度要求嚴(yán)格的型鋼零件采用數(shù)控帶銀切割機(jī)下料。
?、輰τ谛螤顝?fù)雜的零件,用計(jì)算機(jī)1∶1放樣確定其幾何尺寸,并采用數(shù)控切割機(jī)精切下料。編程時(shí),要根據(jù)零件形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、精度要求等確定切入點(diǎn)和退出點(diǎn),并適當(dāng)加入補(bǔ)償量,消除切割熱變形的影響。
?、迣τ谙铝虾笮枰獧C(jī)加工的零件,其加工尺寸偏差嚴(yán)格按工藝文件或圖紙上注明的尺寸執(zhí)行。
⑦對于采用數(shù)控切割機(jī)下料的首件下料后,必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)確認(rèn)合格后,方可繼續(xù)下料。
?、嗵柫锨皯?yīng)檢查鋼料的牌號、規(guī)格、質(zhì)量,當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼料不平直、有銹燭、油漆等污物影響下料時(shí),應(yīng)矯正、清理后再號料,號料外形尺寸允許偏差為± 1. 0mm 。
?、崽柫蠒r(shí)注意使鋼板的亂制方向與梁主要受力方向一致。
2.2鋼板接料
當(dāng)鋼板的尺寸不能滿足零件的尺寸要求或有不等厚板對接時(shí),一般應(yīng)在零件精確下料前進(jìn)行拼接,接料的偉接坡口、施擇參數(shù)等必須嚴(yán)格按輝接工藝執(zhí)行,并按對應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和無損檢驗(yàn)。
2.3零件矯正及組拼件技術(shù)要求
?、僦饕芰α慵渥鲝澢鷷r(shí),環(huán)境溫度不宜低于-5°C,內(nèi)側(cè)彎曲半徑不得小于板厚的15倍,小于者必須加熱,加熱溫度宜控制好。冷作彎曲后零件邊緣不得產(chǎn)生裂紋。
②冷矯正后的鋼材表面不應(yīng)有明顯的四痕和其它損傷。采用熱矯時(shí),熱矯溫度應(yīng)控制在600度以下,嚴(yán)禁過燒。熱矯后的零件應(yīng)緩慢冷卻,降至室溫以前,不得錘擊零件或用水冷卻。
?、塾蓻_壓成型的零件,應(yīng)根據(jù)工藝試驗(yàn)結(jié)果用冷加工法矯正,矯正后不得出現(xiàn)裂紋或撕裂。
3.梁段、大節(jié)段制造
3.1胎架施工
胎架搭設(shè)流程:基礎(chǔ)處理→搭設(shè)胎架→站板放形→胎架驗(yàn)收
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。胎架基礎(chǔ)釆用混凝土條基,首先根據(jù)最大梁段的重量對混凝土條基及基礎(chǔ)進(jìn)行承載力驗(yàn)算,確定基礎(chǔ)處理方式和鋼筋混凝土配比等。胎架采用型鋼框架平臺,框架縱、橫梁爆接成整體并與混凝土條基預(yù)埋件燥接形成剛體,結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)算符合要求。
3. 2梁段組裝
梁段組裝組裝采用“正裝法”,在胎架上一次完成。以胎架為外胎,以橫隔板為內(nèi)胎,各板單元按縱、橫基線就位,輔以加固設(shè)施以確保精度和安全。
梁段組裝按照底板→橫隔板及中腹板→邊腹板的順序,實(shí)現(xiàn)立體階梯形推進(jìn)方式逐段組裝與焊接。
板單元及零部件必須經(jīng)過全面檢驗(yàn)合格并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可參與梁段組裝,構(gòu)成各梁段的板單元及零部件應(yīng)編號并記錄清楚其所在的部位。梁段制造的各階段報(bào)驗(yàn)單應(yīng)提交監(jiān)理工程師審核認(rèn)可。
3.2.1底板單元組焊
為減少占用總拼裝胎架時(shí)間,縮短總裝周期,在底板單元參與梁段組裝前,先在專用胎架上將二塊底板單元拼焊成一個(gè)吊裝板塊。組裝時(shí)使用預(yù)留焊接收縮量的樣板控制焊縫兩側(cè)相鄰助的中心距。為減少焊接變形和火焰修整量,保證板塊平面度,在焊接前預(yù)置反變形。先將中間一塊底板單元置于胎架上,使其橫、縱基線在無円照影響的條件下與胎架上的基線精確對正,將其固定。然后依次對稱組焊兩側(cè)底板板塊,組裝時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)寬度精確預(yù)留焊接收縮量。
3.2.2剪力釘焊接
在箱體組裝檢驗(yàn)合格后進(jìn)行,根據(jù)圖紙定位劃線依次焊接。焊接順序原則上應(yīng)從被焊構(gòu)件長度方向中心逐漸向兩邊展開。
按照GB10433—89標(biāo)準(zhǔn),焊釘表面不允許有影響使用的裂縫、條痕、凹痕和毛刺等,硬度值HRB66~85,下料長度誤差控制在5~10mm。
施工時(shí)采用掛線法布設(shè)剪力釘焊接方格網(wǎng),再依次逐根進(jìn)行剪力釘焊接施工。采取交錯(cuò)焊接的方法,邊布料邊焊接,焊接處不得損傷母材。焊接后,對焊釘焊接部位的質(zhì)量進(jìn)行彎曲試驗(yàn),采用鐵唾打擊圓柱頭焊釘,使焊釘彎曲至30°時(shí),其焊縫和熱影響區(qū)沒有肉眼可見的裂縫。
3.3梁段焊接
3.3.1制定焊接工藝
焊接工藝指導(dǎo)書依據(jù)焊接工藝評定試驗(yàn)報(bào)告(WPS)制定,監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后組織焊接施工。梁段焊接應(yīng)注意事項(xiàng):
?、倭憾魏附禹樞颍簽楸WC梁段的外形和幾何尺寸,防止產(chǎn)生過大的內(nèi)力,梁段的焊接應(yīng)分步進(jìn)行,并遵循先內(nèi)后外、先下后上、由中心向兩邊的施焊原則。優(yōu)先選用C02焊方法,同時(shí)盡量采用陶質(zhì)襯墊單面焊雙面成型的焊接工藝。
?、阡撓淞簽槿附Y(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)焊縫較多,應(yīng)在保證焊縫質(zhì)量的前提下,盡量釆用焊接變形小焊縫收縮小的工藝,如C02氣體保護(hù)焊,以減小焊接變形和殘余應(yīng)力。
?、鄣装宓目v橫向?qū)雍缚p、腹板與底板間焊縫均為I級溶透焊縫,應(yīng)盡量釆用熔敷金屬量少、焊后變形小的坡口。
④在焊接臨時(shí)碼板或工藝輔助件時(shí),應(yīng)避免對母材產(chǎn)生咬邊及弧坑。拆除時(shí),不允許錘擊拆除,碼腳用砂輪打磨平整,嚴(yán)禁對母材造成的傷害。
⑤焊前預(yù)熱溫度通過焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評定試驗(yàn)確定,預(yù)熱范圍一般為焊縫每側(cè)100mm以上,距焊縫30-50mm范圍內(nèi)測溫。為防止T型接頭出現(xiàn)層狀撕裂,在焊前預(yù)熱中,必須注意厚板一側(cè)的預(yù)熱效果。還必須對焊縫根據(jù)圖紙的要求進(jìn)行目檢、UT、RT、MT等無損檢測。
?、薰さ貦M向環(huán)焊縫的焊接工藝需保證容許的焊縫間隙可在一定范圍內(nèi)調(diào)整,以幫助消化部分制造、安裝誤差。焊接前的測量和焊后測量必須在常溫下進(jìn)行,避免由于溫度差導(dǎo)致橋面梁熱脹冷縮造成測量誤差。
⑦剪力釘焊接:每日每臺班開始生產(chǎn)前,或更換一種焊接條件時(shí),都必須按規(guī)定的焊接工藝試焊2個(gè)剪力釘,進(jìn)行外觀和30°角彎曲試驗(yàn),合格后方可進(jìn)行正式焊接。若有一個(gè)剪力釘破壞,應(yīng)重新焊接2個(gè)剪力釘進(jìn)行檢驗(yàn),若不符合要求,應(yīng)調(diào)整焊接工藝參數(shù)重新試焊,直到合格為止(試焊鋼板與工件材質(zhì)相同,厚度允許變動(dòng)±25%)。
4.結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,鋼箱梁組件的生產(chǎn)將朝向精細(xì)化的方向發(fā)展,安裝過程中的施工控制將向量測的自動(dòng)化發(fā)展;隨著各種技術(shù)理論在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用,施工技術(shù)的科學(xué)化、自動(dòng)化、智能化將成為一種趨勢。
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