桥梁钢结构加工制作技术与要求

　　桥梁钢结构具有跨度大、抗扭刚度大、强度高、自重轻、预制加工方便、施工周期短、整体性好、外型简洁美观、对外部环境影响小等优点。与混凝土桥梁相比，桥梁钢结构能减少上部结构自重，获得更大的桥下净空。随着交通事业的发展，桥梁钢结构加工在桥梁建设中将得到广泛的推广与应用。
　　
　　1.施工技术准备
　　
　　认真审查研究钢箱梁技术文件（设计图纸、招标文件、规范等资料），结合设计交底。编制《钢箱梁制造工艺方案》，完成施工图转化、工装设计、油漆工艺试验、焊接工艺文件编制（WPS）和质量计划编制等技术准备工作；制造工厂的资质认证，焊工考证等准备工作（例CWB的认证）。

　　1.1施工图绘制
　　
　　施工图全部用CAD绘制。内容包括：板单元施工图、梁段施工图、大块件施工图、梁段拼装顺序图、材料明细表等。
　　
　　1.2工艺文件编制
　　
　　按照招标文件中《技术规范》和设计文件的要求，编制各个工序的工艺文件，用于指导生产，控制施工质量。
　　
　　钢箱梁工艺流程为：细化设计→材料采购→材料预处理→计算放样→下料→组装→焊接→调直整形→拼装→焊接→探伤检查→二次除锈防腐
　　
　　2.制造加工预备
　　
　　（1）钢桥制造的过程中以及检验过程中所选用的一些量具、相关的仪器和仪表等在一定程度上有必要定期由二级以上计量组织检定合格后才能够进一步的进行相应的用。 （2）钢构在进行制造的过程中以及装置进行相应的切开和焊接设备，其运用功能能够在一定程度上满意选定技能需求。（3）依据钢板在一定程度上节进行定尺以及制造技能，并且进一步的把吊装计划对钢梁在一定程度上进行有效的分段，钢梁分段对接焊缝设置的过程中，应该对应力顶峰区进行避开。（4）钢板在到货下料前，应查看钢板几何尺度。平整度及外表锈蚀或非正常锈腐状况，并做好记载以备查考。钢板作样、下料、切开几许尺度应准确，要准确思考钢梁纵坡、预拱度、边际加工及电焊缩短等各种因素的影响。（5）钢板一律不允许进行剪切。对用气割开坡II焊接的板边，运用砂轮打磨，去掉氧化皮。切开时，应防治缺口。首要受力构件的零件边际不应该有缺口。通常构件的零件边际缺口应不大于2mm。（6）钢板在切开前，应以矫对等预加工处理，有异常状况应进行格外加工处理。首要构件的零件下料时，应尽量使其受力方向与钢板的轧制方向一致。待焊接外表和附近焊缝外表不该有松散和很厚的氧化皮、锈、水分、油污或别的杂质。
　　
　　2.1板单元制造
　　
　　2.11下料及加工
　　
　　①放样和号料应严格按施工图和工艺要求进行，并预留燒接收缩量。
　　
　　②本桥所用钢板下料前均进行预处理，通过赶平消除钢板的乱制变形（尤其是局部硬弯）减小乳制内应力，从而减小制造中的变形，这是保证板件平面度的必要工序。钢板的起吊、搬移、堆放过程中，应采用磁力吊，注意保持钢板的平整度。
　　
　　③本桥除次要零件或剪切后边缘需要进行机加工的零件外均采用精密切割下料；剪切零件边缘应整齐，无毛刺，反口、缺肉等缺陷。
　　
　　④大规格型钢或尺寸精度要求严格的型钢零件采用数控带银切割机下料。
　　
　　⑤对于形状复杂的零件，用计算机1∶1放样确定其几何尺寸，并采用数控切割机精切下料。编程时，要根据零件形状复杂程度、尺寸大小、精度要求等确定切入点和退出点，并适当加入补偿量，消除切割热变形的影响。

　　⑥对于下料后需要机加工的零件，其加工尺寸偏差严格按工艺文件或图纸上注明的尺寸执行。
　　
　　⑦对于采用数控切割机下料的首件下料后，必须经严格检验确认合格后，方可继续下料。
　　
　　⑧号料前应检查钢料的牌号、规格、质量，当发现钢料不平直、有锈烛、油漆等污物影响下料时，应矫正、清理后再号料，号料外形尺寸允许偏差为± 1. 0mm 。
　　
　　⑨号料时注意使钢板的乱制方向与梁主要受力方向一致。
　　
　　2.2钢板接料
　　
　　当钢板的尺寸不能满足零件的尺寸要求或有不等厚板对接时，一般应在零件精确下料前进行拼接，接料的偉接坡口、施择参数等必须严格按辉接工艺执行，并按对应的质量标准进行外观检验和无损检验。
　　
　　2.3零件矫正及组拼件技术要求
　　
　　①主要受力零件冷作弯曲时，环境温度不宜低于-5°C,内侧弯曲半径不得小于板厚的15倍，小于者必须加热，加热温度宜控制好。冷作弯曲后零件边缘不得产生裂纹。
　　
　　②冷矫正后的钢材表面不应有明显的四痕和其它损伤。采用热矫时，热矫温度应控制在600度以下，严禁过烧。热矫后的零件应缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击零件或用水冷却。
　　
　　③由冲压成型的零件，应根据工艺试验结果用冷加工法矫正，矫正后不得出现裂纹或撕裂。
　　
　　3.梁段、大节段制造
　　
　　3.1胎架施工
　　
　　胎架搭设流程：基础处理→搭设胎架→站板放形→胎架验收
　　
　　根据梁段的重量、结构形式、外形轮廓、梁段制作预变形、设计线型、成桥预拱值及钢箱梁转运等因素进行胎架的设计和制作，结构有足够的刚度，满足承载钢箱梁及施工荷载的要求，确保不随梁段拼装重量的增加而变形。胎架基础釆用混凝土条基，首先根据最大梁段的重量对混凝土条基及基础进行承载力验算，确定基础处理方式和钢筋混凝土配比等。胎架采用型钢框架平台，框架纵、横梁爆接成整体并与混凝土条基预埋件燥接形成刚体，结构经验算符合要求。
　　
　　3. 2梁段组装
　　
　　梁段组装组装采用“正装法”，在胎架上一次完成。以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以加固设施以确保精度和安全。
　　
　　梁段组装按照底板→横隔板及中腹板→边腹板的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。
　　
　　板单元及零部件必须经过全面检验合格并经监理工程师批准后方可参与梁段组装，构成各梁段的板单元及零部件应编号并记录清楚其所在的部位。梁段制造的各阶段报验单应提交监理工程师审核认可。
　　
　　3.2.1底板单元组焊
　　
　　为减少占用总拼装胎架时间，缩短总装周期，在底板单元参与梁段组装前，先在专用胎架上将二块底板单元拼焊成一个吊装板块。组装时使用预留焊接收缩量的样板控制焊缝两侧相邻助的中心距。为减少焊接变形和火焰修整量，保证板块平面度，在焊接前预置反变形。先将中间一块底板单元置于胎架上，使其横、纵基线在无円照影响的条件下与胎架上的基线精确对正，将其固定。然后依次对称组焊两侧底板板块，组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量。
　　
　　3.2.2剪力钉焊接
　　
　　在箱体组装检验合格后进行，根据图纸定位划线依次焊接。焊接顺序原则上应从被焊构件长度方向中心逐渐向两边展开。
　　
　　按照GB10433—89标准，焊钉表面不允许有影响使用的裂缝、条痕、凹痕和毛刺等，硬度值HRB66~85,下料长度误差控制在5~10mm。
　　
　　施工时采用挂线法布设剪力钉焊接方格网，再依次逐根进行剪力钉焊接施工。采取交错焊接的方法，边布料边焊接，焊接处不得损伤母材。焊接后，对焊钉焊接部位的质量进行弯曲试验，采用铁唾打击圆柱头焊钉，使焊钉弯曲至30°时，其焊缝和热影响区没有肉眼可见的裂缝。
　　
　　3.3梁段焊接
　　
　　3.3.1制定焊接工艺
　　
　　焊接工艺指导书依据焊接工艺评定试验报告（WPS）制定，监理工程师批准后组织焊接施工。梁段焊接应注意事项：
　　
　　①梁段焊接顺序：为保证梁段的外形和几何尺寸，防止产生过大的内力，梁段的焊接应分步进行，并遵循先内后外、先下后上、由中心向两边的施焊原则。优先选用C02焊方法，同时尽量采用陶质衬垫单面焊双面成型的焊接工艺。
　　
　　②钢箱梁为全焊结构，结构焊缝较多，应在保证焊缝质量的前提下，尽量釆用焊接变形小焊缝收缩小的工艺，如C02气体保护焊，以减小焊接变形和残余应力。
　　
　　③底板的纵横向对接焊缝、腹板与底板间焊缝均为I级溶透焊缝，应尽量釆用熔敷金属量少、焊后变形小的坡口。
　　
　　④在焊接临时码板或工艺辅助件时，应避免对母材产生咬边及弧坑。拆除时，不允许锤击拆除，码脚用砂轮打磨平整，严禁对母材造成的伤害。
　　
　　⑤焊前预热温度通过焊接性试验和焊接工艺评定试验确定，预热范围一般为焊缝每侧100mm以上，距焊缝30-50mm范围内测温。为防止T型接头出现层状撕裂，在焊前预热中，必须注意厚板一侧的预热效果。还必须对焊缝根据图纸的要求进行目检、UT、RT、MT等无损检测。
　　
　　⑥工地横向环焊缝的焊接工艺需保证容许的焊缝间隙可在一定范围内调整，以帮助消化部分制造、安装误差。焊接前的测量和焊后测量必须在常温下进行，避免由于温度差导致桥面梁热胀冷缩造成测量误差。
　　
　　⑦剪力钉焊接：每日每台班开始生产前，或更换一种焊接条件时，都必须按规定的焊接工艺试焊2个剪力钉，进行外观和30°角弯曲试验，合格后方可进行正式焊接。若有一个剪力钉破坏，应重新焊接2个剪力钉进行检验，若不符合要求，应调整焊接工艺参数重新试焊，直到合格为止（试焊钢板与工件材质相同，厚度允许变动±25%)。
　　
　　4.结语
　　
　　随着计算机技术的发展，钢箱梁组件的生产将朝向精细化的方向发展，安装过程中的施工控制将向量测的自动化发展；随着各种技术理论在桥梁建设中的应用，施工技术的科学化、自动化、智能化将成为一种趋势。