连续梁桥钢箱梁成桥全断面焊接技术施工实践.docx
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II施工与控制 3876王桂民,杨震华铬铁矿砂在大型铸钢件上的应用J大型铸锻件,2010,(2) 7芮树祥,忻鼎乾焊接工工艺学M哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,199863连续梁桥钢箱梁成桥全断面焊接技术施工实践杨永 (中交三航局南京分公司)摘要本文以南京市宁溧路快速化改造工程SGl标B匝道桥跨机场高速公路部分钢结构箱梁全断面焊接连接成桥为背景,对钢箱梁桥全断面焊接技术施工实践进行了论述。关键词普通梁桥钢箱梁全断面焊接施工实践一、引言 宁溧路快速化改造工程是南京市主城规划“两环八射”路网系统的重要组成部分,是主城与东山新城区沟通的重要通道。该工程SGl标段B匝道桥第五联钢箱梁为三跨双悬臂连续钢箱梁,总长1185m (3496m+485m+3494m),共分59节梁段。主体结构钢板采用Q345qD钢材,次结构钢板采用 Q235B钢材;采用工地全断面焊接技术连接成桥。钢箱梁全断面焊接主要包括梁段环缝对接、嵌补段对接。梁段 环缝对接系指面板、底板、内侧腹板、中腹板、外侧板、隔舱板等对接焊缝,全桥环缝58条。环缝焊接完成 后,再进行结构嵌补段焊接,有U形肋嵌补段、板条肋嵌补段、T形肋嵌补段等。二、工地全断面焊接的优点及特点1优点 (1)全断面焊接技术的应用,使钢箱梁成桥建造质量及成桥线形满足设计规范要求,焊接质量可靠。(2)应用了陶质衬垫CO:气体保护自动焊单面焊双面成形技术。 (3)在用好本国资源的原则上,立足国内完善大温差、高湿度条件下钢箱梁成桥全断面焊接施工技术,保证了桥梁建造周期,降低了制造成本,取得了较高的经济效益。 (4)全断面焊接作为一种科学、先进、可靠的钢结构箱梁桥成桥安装技术,为今后我公司建造同类型桥梁开辟了一条技术新思路,并有效提高了大桥运行的安全性、经济性。 (5)钢箱梁成桥采用全断面焊接无论是技术上还是经济上与全栓接或栓焊混合方式连接相比有较大的技术含量和经济优势。 2特点(1)工地焊接不同于工厂焊接,工地焊接属高空野外作业; (2)焊接质量受风吹、日晒、雨淋、大雾等不利自然气候因素影响; (3)钢箱梁箱体内通风差以及高空作业,施工作业环境严酷; (4)工地焊接直接影响成桥线型和总体质量控制,这就要求必须严格制定工地焊接工艺及其实施细则,采取有效措施,高标准地保证焊接质量。三、焊接前准备(1)根据桥上焊接工程总量和施工进度要求,应在每一吊梁焊接作业面配置容量为200kVA的焊接电源。388中国公路学会桥梁和结构工程分会2010年全国桥梁学术会议论文集(2)施工前安装、调试好配电设备、焊接设备、通风排尘设备、C02焊所需防风棚架、除锈机具、气刨工 具、火焰切割工具、防水防潮设备、焊接材料烘干箱等施工必备器材器具,并设立专职维护管理人员。(3)施工前搭设好临时工作平台。 (4)提前采购好施工所用焊接材料并做好复验工作。(5)建立健全桥上施工岗位责任制度、安全制度、供电制度、通风排尘制度等规章制度,在桥上设置用 电安全告示及用电安全设施。将各种制度落实到责任人,保证施工安全。(6)梁段根据线形要求微调到位。(7)梁段对接环缝焊接前对焊缝及两侧各50mm用手工机械(如钢丝砂轮)除锈,做到不得有水、油、氧化皮等污物,贴陶质衬垫面120mm内不得有灰尘、水、油等污物。 (8)检查对钢结构节段接头焊口状况。包括接头坡口角度间隙尺寸、焊接高差等是否符合要求,不符合要求必须进行修补和矫正。(9)端口粘贴陶质衬垫面应将纵向焊缝余高铲磨,距端口至少60mm宽,施焊面至少90mm宽,以便粘贴陶质衬垫及探伤,确保焊缝质量及成型。 (10)桥上焊接作业将采取防风、防雨等保护措施。箱内设置有效的通风、除尘及照明设施。雾天或湿度大于80时,采取火焰烘烤措施进行除湿,箱内设置必要的脚手架等焊接辅助设施。四、焊接工艺及焊接顺序1焊接工艺 环形焊缝及内部构件对接焊缝均采用陶质衬垫焊焊接工艺,焊缝间隙可以在一定范围内调节,有利于成桥线形控制。环形焊缝焊接收缩量因受施工状况的影响需要在现场根据实际情况确定。为保证旋 工质量和施工效率,工地接头焊接大量采用C0z气体保护焊、半自动焊和埋弧自动焊的高效焊接工艺; 嵌补段采用手工焊接或COz气体保护焊的焊接工艺。1)工艺流程图(图1)钢箱梁吊装到位L一临时连接件安装状态测量检验l合格厂检验厂一检验粱段对接缝口焊接卜1粱段对接缝口装配粱段定位L一合格L一合格探伤合格1焊缝检验焊缝检验结构装配竺竺J结构焊接完工测量合格探伤合格_-_-_-_检验l合格下一个接头装配图1钢箱梁工地焊接工艺流程图2)对接环缝装配及焊接工艺流程图(图2) 首先,按设定的间距装配调整两梁段,保证两梁段间焊缝间隙和相邻梁段的高差,再用大型定位马板点焊固定;二是矫平梁段对接壳板的错边量,用火焰校正,再装定位马板点固;三是清磨焊缝口、焊缝背面 贴陶质衬垫,用COz自动焊打底施焊,再用C02自动焊进行填充施焊;四是用埋弧自动焊进行表面施焊。3)合龙段焊接工艺合龙段的组焊工艺与标准段基本相同,只是在箱段组焊制造中两端各留出一定配切量余量暂不切 除,并在该端接口的隔板、腹板与箱体的焊缝预留一定长度的不焊段,以便于现场与相邻梁段的匹配。为 了避免出现“平行四边形”误差,箱梁宽度方向的控制,采用钢尺在同一测点,同一温度,同一环境下检测 两端箱口及与之连接的另一梁段箱口尺寸,采取措施使其两者匹配。箱梁长度方向的控制,准确量测合II施工与控制 389龙口的距离(保证等温),对合龙段进行配切割,然后在同条件下吊装合龙,确保合龙一次成功。利用匹配连接件,调整并控制 坡口错边及间隙检查坡口及清理情况按工艺要求焊接环缝u肋、嵌补件、桥面附件外观检查、无损检验、试板试验图2桥环焊缝作业工艺流程图2焊接顺序 桥位环缝的焊接必须对称施焊,即以桥中心线为对称,两边同时、同方向施焊底板、顶板、腹板的对接焊缝,然后再对称施焊嵌补段焊缝。施焊腹板对接焊缝时,应从下至上进行。另外当桥梁线形偏差较大时,可通过临时调整焊接顺序来减小偏差。具体施焊方向及顺序见图3。腹板对接焊缝焊接;o底扳对接焊缝焊接;o腹板与底板预留焊缝及拐点处理顶板对接焊缝焊接;边腹板与顶板预留焊缝和中腹板与顶底板预留焊缝及拐点处理;u形肋、板条肋嵌补段焊缝:其他附晨设施的焊接 注:I图中箭头方向表示焊接方向;2应在顶扳、底板、腹板对接焊缝无损检验合格后方可组装u肋和条形肋嵌补段图3宁溧路B匣道钢箱梁桥位施焊方向及顺序示意图(尺寸单位:mm)五、工地全断面焊接质量控制1焊接精度控制 由于梁段数量多,梁段与梁段对接焊缝收缩量难以控制,变化量累计起来数量较大,所以梁段成桥工地焊接精度控制对钢箱梁焊接成桥总长度显得尤为重要,主要分以下几点:1)钢箱梁工地接头装焊精度控制 钢箱梁全部吊装成桥后,经检测中心线(桥轴线)高程及长度等实测项目合格以后,工地接头装焊从桥正中向两岸方向逐条环缝进行焊接施工。施工中着重保证三个控制点的精度及质量。第一点精度控制是调整施工环缝相邻两梁段的间距,按经过微调处理过的本环缝梁段间距,误差O5nlm来定位,用定位专用马板固定好相邻梁段。 第二点精度控制是调整梁段接口处的钢板对接平整度。钢箱梁壳板对接拼板平整后,其错边量小于390中国公路学会桥梁和结构工程分会2010年全国桥梁学术会议论文集1mm。对于错边量大的板边,先用火焰校平,再用马板点固。 第三点精度控制是保证环缝每道焊缝的焊接质量。焊接参数一定不要超出焊接评定参数范围。工地焊接的防风防雨设施要完整齐全。 2)钢箱梁成桥总长的精度控制钢箱梁成桥总长的设计温度与钢箱梁制造温度及钢箱梁焊接温度不一样,再加上钢箱梁数量多,其 对接环缝焊接收缩量难以控制。因而为确保钢箱梁成桥总长,必须从钢箱梁下料的长度开始,一直到钢 箱梁工地焊接都要对其精度进行控制。3)钢箱梁对接焊缝收缩量的控制 钢箱梁对接环缝施焊前,在钢箱梁面板、底板、上下游两边的焊缝两侧各30。mm处用钢划针刻上距离标记,并测量对接环缝间隙。钢箱梁对接环缝焊接完后,检测钢划针所刻标记,测量出环缝壳板焊接收缩量。环缝嵌补段焊接完 工后,再检查钢划针所刻标记,测量出环缝收缩量。由于钢箱梁工地焊接是在白天进行,钢箱梁受日照时 间较长,钢箱梁受温度影响较大,上午装配好的一个梁段间的对接环缝,报检时,焊缝间距为6mm,下午 焊接时,焊缝间距有可能变成了45mm、35mm。如果焊缝间间隙过小会影响焊接的透溶性;间隙过大, 则焊接收缩量也变大。为此,在上午装配环缝时,间隙取正公差,同时增加装配定位马板的数量,增大环 缝的刚性。实际操作中,可多次监测焊缝收缩量的实际结果,发现梁段对接环缝焊接问隙与焊后的收缩量 的比例关系。掌握了温度对焊缝间隙的影响程度,准确控制焊缝间隙,也就掌握了焊后收缩量的变 化规律。4)钢箱梁工地焊接总长的精度控制 设计通常取正公差,离标准长度越近越好。钢箱梁最终的总长度精度控制是通过各道工序施工过程中的精度控制来实现的。为了控制主桥钢 箱梁的总长精度,首先设定梁段对接焊缝间隙。第五联59个梁段,58条梁段对接焊缝,其焊后收缩量累 计起来较大。考虑到焊接收缩量,在钢箱梁无余量下料时,其粱段对接焊缝间隙设定为48mm,另外在 现场施工中跟踪测量,超出了设定变化量就要在后一条予以修正。如在钢箱梁工地焊接施工中,其一条 环缝焊后比设定收缩量多收了2mm,则在其后一条环缝施焊时,将其焊缝间隙加大2mm,以补偿其收缩 量超差值,若收缩量太大,可以分为两次补偿;相反若收缩量较小,则进行负补偿。2焊接焊缝质量控制 钢箱梁工地焊接除工厂焊接质量控制措施外,结合工地施工作业条件,尚应注意以下焊接要求: (1)由于地处苏南,空气湿度较大,阴雨天及早晚应注意防潮。 (2)桥面焊接不宜选择在雨天焊接,如雨天焊接一定要在风雨棚内进行,风雨棚应有足够的强度、刚度且能牢靠地固定在桥面上。 (3)钢箱梁内通风差,温度也比环境温度高的多,加之焊接烟雾不能及时排除,劳动条件严酷必然影响焊接质量,必须采取有效措施创造良好的劳动条件。 (4)正式施焊前,应按焊接工艺评定提供的工艺参数在试板上进行试焊,直至符合规范要求后,才能正式施焊,严禁在母材上随意打弧。 (5)贴置陶质衬垫时,衬垫中心线应与焊缝中心线“重合”,衬垫与钢板应贴合紧密、牢靠,焊缝间隙不得小于4mm,否则应修整。 (6)焊接过程中,为了保证桥梁总长和成桥线形,应全过程进行监控,发现异常应及时调整焊接顺序及间隙。(7)工地焊接环缝中加焊的焊接试板在焊后要进行100X光射线探伤,并做拉伸、弯曲及一20低 温冲击试验。(8)构件的焊接,应采取自然冷却的方法,不得采用浇水、高压吹风等强制冷却。II施工与控制 391(9)所有焊缝的检验,必须在焊缝冷却至自然温度后方可进行,焊缝的无损伤探伤检验,必须在焊接 完成24h以后方可进行。六、结语钢箱梁工地焊接施工难度大,质量、精度要求高,必须针对性制订工艺规程,采用有效措施,解决高空和野外作业对焊接质量的影响,保证钢箱梁工地焊接精度及焊缝外观和内在质量。 宁溧路钢箱梁桥全断面焊接技术的有效应用,为我公司探索出一种全新的建桥模式同时也为我公司今后建造同类桥梁增添了一种新的工法,增强了我公司在桥梁市场上的竞争能力,其社会、经济效益显 著;采用全断面焊接技术进行钢箱梁普通梁桥成桥连接为今后我公司斜拉桥钢箱梁等桥建造奠定了坚实 的基础,并提供了可靠的技术保证,对推进我公司建桥技术的发展及占有更广泛的桥梁建设市场有着较 深远的现实意义。参考文献 1宁溧路(主城段)快速化改造工程施工图设计2宁溧路钢箱梁施工专项方案3TB 102122009铁路钢桥制造规范S北京:中国铁道出版社2009 4GB 502052001钢结构工程施工质量验收规范S5GB 511796钢结构焊缝外形尺寸s64南京长江第四大桥节段预制拼装桥梁的技术特色武焕陵1崔冰2李宗平3孟少平4刘钊4 (1南京长江第四大桥建设协调指挥部;2中交公路规划设计院有限公司; 3中交二航局四公司;4东南大学)摘要南京长江第四大桥的引桥主要为节段预制拼装箱梁桥,其技术特色包括;标准化的制粱、运 粱和架梁工艺,注重耐久性的结构体系与设计施工措施,运用拉压杆模型方法进行锚固区细部构造设计, 采用特制的专用架桥机满足多种架梁作业需求。最后,通过足尺模型试验,对节段预制及拼装的施工质 量进行预先检验,并通过加载试验开展桥梁使用性能研究。关键词南京四桥节段预制拼装设计耐久性压杆模型模型试验一、工程概况 南京长江第四大桥自南向北连接栖霞区和六合区,在南京长江第二大桥下游约125km处跨越长江,是南京市绕城高速公路的重要组成部分。桥面为左右箱体分离的双向六车道;行车速度为100kmh; 车辆荷载等级为公路I级;单方向桥面宽度为158m。主桥结构为大跨度的悬索桥,引桥为预应力混凝 土箱梁桥,包含南引桥和北引桥两部分,其中南引桥长1 4896m,北引桥长1 313m,北引桥又分为划子河 以北引桥、跨划子河引桥和划子河以南引桥三个部分。南京四桥的引桥桥型与桥跨布置方案及施工方法见表1。南引桥及北引桥中的划子河以南引桥均 采用短线匹配预制、逐孔吊挂安装的施工方法,跨划子河引引桥采用短线匹配预制、悬臂拼装的施工方 法。具体布置见图1。- 配套讲稿:
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