钢箱梁施工要点分析

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来源：《科学之友》2009年第01期

        摘 要：简述钢箱梁的制作、组装、焊接，通过检查合格后的顶推就位，对全过程中的施工重点和难点进行分析说明。

        关键词：现场拼装；焊接；顶推

        中图分类号：U445.462文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)02-0032-03

        1 工程概况

        文章以某钢箱梁为例进行分析说明。该桥与某高速公路互通立交衔接，该桥横向上跨三孔跨越，该桥与被交道高速公路的交角108°，钢箱梁桥跨布置为44 m+62 m+44 m，钢箱梁部分桥宽26 m，双向四车道，左右幅分离。梁采用全焊钢箱梁，钢箱梁全宽10.5 m。

        2 钢箱梁施工具体方法

        2.1 钢箱梁制作

        钢箱梁分成若干节段制造出厂，在现场吊装后将节段焊接成桥。钢箱梁部分位于竖曲线内，为保证成桥后钢梁线型，中跨钢梁设预拱度，同时注意钢梁立面线型包括设计曲线和预拱度曲线两部分，因此工厂制造时应按两部分的叠加曲线进行。为保证钢箱梁部分的施工质量，并按期完成制作遵循下列原则。

        （1）按构件相似原理，将构件分类，配置多条流水线分道作业，进行专业化生产。

        （2）运用数控等离子切割，多头自动切割等设备，及专用翻转胎架制作工艺，以减少人为误差及影响，实现精密制造加工。

        （3）在运输条件许可的前提下，尽可能在工厂内精确下料，现场建厂组装拼焊，不仅充分利用工厂内制作机械化程度高、精度、工效益保证的优点，同时减少工地施工量和运输成本，保证了产品质量以缩短总工期。

        2.2 主要工艺技术措施

        钢桥部分为箱形梁结构，其技术要求高，制作难度大，根据技术要求，为了防止焊接变形，箱形梁组装焊接时，必须在平台上进行，在焊接过程中出现焊接缺陷时，应及时处理。所有的钢梁构件均应逐个检查，证明焊缝及构件各部分尺寸、形状符合要求后，再进行试拼装。

        2.2.1 下料

        下料加长量按1.5S/1000计算，用数控切割机下料，下料后出现波浪变形大于3 mm/m及水平弯曲，在6 m内弯曲量大于3 mm，应矫正。腹板曲线段采用数控切割机下料，下料加长量按1.5S/1000计算，采用半自动切割机开坡口；左右腹板下料时要保证横向坡度值，并按设计放预起拱度；筋板周边加工去毛刺，要求邻边平角为90°；要正确考虑钢梁纵坡、预拱度、边缘加工及电焊收缩等各种影响；下料所划的切割线必须准备清晰，下料前应检查钢板的钢号、规格、质量，确认无误后，方可下料；下料后对主要零件应做好材料牌号、板号标记的移植，以便材料跟踪； 钢板在切割前，应以矫平等预加工处理，有异常情况应进行特殊加工处理；主要结构的零件下料时，应尽量使其受力方向与钢板的轧制方向一致。对于本桥钢板，一律不允许进行剪切，对用气割开破口焊接的板边，应用砂轮打磨，去掉氧化皮，自动或半自动切割零件的尺寸应允许偏差，切割前，应将钢板面上的浮锈及脏物清除干净。主要受力构件的零件边缘不允许有缺口。一般构件的零件边缘缺口应不大于2 mm。

        2.2.2 板件的拼接

        盖板的拼接：将盖板放在平台上，分出各盖板的中线，拉线保证对接后前后端中点在一条直线上，接头处间隙小于2 mm定位焊，并要求接口处两端定位焊引弧板和熄弧板，焊前，焊缝坡口预势、清除油污和锈蚀，用重物压紧于平台上，用气体保护焊焊接，焊完一面后，翻面清根再焊接。焊后矫正，铲去引弧板和熄弧板，进行无损探伤，合格后转入下道工序。腹板的拼接：按下料的编号依次将腹板放在平台上，以下料时的基准线为准，拉钢丝将各块板料对齐，检查调整，且使左右两块腹板基本一样，焊接方法同盖板。合格后，在左、右腹板的外侧加焊工字钢（间断焊），以增强其刚度，便于吊装和组装。

        2.3 梁的现场组装焊接

        将盖板吊放在长平台上后，按筋板间距加焊接收缩量的1/1000划出横隔加强板、加强筋的定位线及左中右腹板的内侧线，组装用的平台要求垫实、调平。在下盖板上，按定位线组装定位焊横隔加强板、纵向加强筋，将左、右腹板用吊具吊起与下盖板组装定位焊，组装时可用腹板装配卡具，由中间向两边，按两支点之间用垫铁垫实，焊接∏形梁内壁焊缝，首先焊接左、右腹板与横隔加强板、纵向加强筋焊缝，然后焊接下盖板与横隔加强板、纵向加强筋焊缝。采用气体保护焊，焊后检查焊缝质量。

        2.3.1 组装定位焊上盖板

        将上盖板放在平台上，划出两外腹板内侧线，然后校平。将整体上盖板吊放在∏形梁上，对位时注意盖板、腹板对接焊缝的位置，上盖板的组装定位焊应从中间向两端进行，用压杠、钢轨起升器和千斤顶等工具使上盖板贴紧腹板，间隙不大于1 mm，定位焊采用气体保护焊。上盖板与∏形梁组装定位焊后卸去螺旋拉紧器、压重和千斤顶，然后检查箱梁上拱值和旁弯、扭曲值，上盖板的倾斜值，使其符合技术要求。

        2.3.2 箱形梁的纵向角焊缝的焊接

        箱型梁卧放垫平，焊接方法采用CO2气体保护焊，原则上是先焊下盖板与腹板的焊缝，后焊上盖板与腹板的焊缝，采用单边坡口焊，由中间向两端进行，焊后进行焊缝超声波检查，并做外观检查验收。

        2.4 焊接方法及使用范围

        钢箱梁纵梁是本桥的关键部位，由于采用了较厚板件，大量使用半自动焊和手工焊，确保焊接结构具有足够的韧性和塑性，必须严格按相关焊接工艺执行，进行焊前工艺评定，本工程主要采用下列3种焊接方法或其组合进行焊接。

        （1）手工电弧焊：用于定位焊缝，坡口打底焊缝和不适宜用CO2气体保护电弧焊焊接的焊缝。

        （2）CO2气体保护电弧焊：用于坡口打底焊缝，部份填充焊缝及纵横梁拼接焊缝等。

        （3）埋弧自动焊：用于填充焊缝及盖面焊，纵横梁拼接焊缝等。

        2.4.1 接头组装焊接

        （1）组装前应清除焊接区的轧制铁鳞、尘锈、油水等可能影响焊接质量的杂物。

        （2）接头组装间隙除规定者外，均不留间隙。实际组装误差超过要求时，对部分熔透焊缝，可采取增加熔深或增加焊脚尺寸的方法进行处理；对完全熔透焊缝，可采取先在背面焊封底焊道的方法处理，焊接背面焊缝时，先铲除封底焊道，然后进行焊接。

        （3）所有工件在组装前均应调平、调直，以减小装配应力。

        （4）组装定位焊焊接材料应与正式焊接相同。定位焊尺寸不大于设计尺寸的2/3，焊缝长度不小于40 mm，间隔在500 mm~

        600 mm之间，尽可能采用双面定位焊。

        （5）定位焊后及时清除焊渣，发现气孔或裂纹应及时清除干净并重新补焊，防止定位焊缺陷遗留在正式焊缝内。

        2.4.2 焊缝修理

        所有经检测不合格的焊缝均需进行修理，各种不合格的修理按下列方法进行：

        （1）焊瘤或过高的焊缝，采用砂轮打磨的方法，将多余的焊缝金属磨掉。

        （2）焊缝表面凹坑、咬边或焊缝尺寸不足等缺陷，先将焊缝表面清理干净，再进行补焊。

        （3）过量的气孔、夹渣、未熔合、裂纹等缺陷，采用碳弧气刨和砂轮打磨的方法将不合格焊缝清除，然后补焊。清除不合格焊缝时所形成的沟槽内表面应光亮，不得有熔渣、黑皮、灰尘等可能影响焊缝质量的杂物。

        2.5 钢箱梁现场安装

        为确保被交高速公路运营安全，最大程度地减小钢箱梁施工对高速公路的影响，主线钢箱梁跨高速公路路面部分采用现场焊接成形后整体顶推拖拉的方法施工，具体施工方法如下：

        根据工程情况及平面布置，结合施工现场地物、地貌及本工程工期要求，拟设置万能杆件临时门式支架，被交高速公路分隔带设临时支墩，临时支架上采用工字钢沿桥向搭设纵向支架，墩之间的临时支墩间采用工字钢纵向联接。增加临时支墩的稳定性。为保证被交高速公路正常通车，工字钢下净空高度不小于5.0 m。

        采用龙门吊将各节段梁依次提升至门式支架平台上对位，预拱，焊接。组焊成一段长49.5 m的箱梁。组焊后将长箱梁找正并将长箱梁落于各支架的托轮上的轨道上面，用5 t牵引卷扬机进行纵向拖拉，在纵向拖拉同时，通过另一台5 t拖拉卷扬机进行反向牵拉，以防长箱梁纵移时产生失控滑动。过孔时，当长箱梁接近公路中间的临时支墩上的托轮上时，通过千斤顶调整各托轮高度，加垫块或减少垫块，让钢梁能够上下一支墩的托轮，上托轮后并及时调整钢梁横向位置，继续拖拉，反复3次至设计位置。到位后，及时调整钢梁横向位置及钢梁标高，将长箱梁临时固定。

        其他段落箱梁安装，采用龙门吊依次将各节段梁吊至设计位置对位找正后焊接。在已焊好的钢箱梁上铺设运梁台车走行轨道。将运梁台车置于轨道上，依次用龙门吊将各节段梁吊至运梁台车上，用二台车5 t拖拉卷扬机安全运至液压升降台上，通过液压升降台将运梁台车（包括节段梁）运至临时支架平台上，并移动至设计位置，找正对位后焊接。钢箱梁组装完成后，进行梁体左右位置和伸缩缝调整。钢梁对位组装时注意各节段梁的设计位置与安装位置，采用全站仪随时检测并及时调整。左右两幅钢箱梁架设并调整完毕后，组焊两边钢箱梁上护栏，同时支架拆除。

        3 施工测量

        钢梁对位焊接除了按试拼装节段结果进行匹配复原外，还需进行现场测量控制。基于本工程测量较为复杂，测量难度高，所以成立专门测量小组，本钢梁在安装测量过程中所采用的仪器设备：电子全站测距仪、自动安平水准仪等仪器在使用之前均通过计量部门检验校正。

        3.1 测量方法

        在钢结构测量过程中严格按照测量规范要求进行测量做到“一放二复”原则。在钢箱梁安装前应将测量过程中所需的坐标控制点及水准点引设至附近盖梁顶面以便于今后测量使用。对所引在精度符合规范及设计要求的情况下方可使用。

        在钢箱梁的安装前应对支承面及支座的标高及平面坐标位置进行复测，其尺寸、标高、平面位置应符合设计要求，平面纵横二个方向应水平，支座中线应与主梁中心重合。复测精度合格后方可进行钢梁安装。

        3.2 测量内容

        钢箱梁基准节段N1、N10、N25、N34的安装控制包含节段线路方向中轴线、支撑轴线与桥墩轴线相对位置，底板四点高度差，顶板四点高程；各节段接缝里程、线路方向中轴线y-y、顶板十点高程ai、bi、伸臂端挠度；旁弯扭转测量；伸臂端腹板垂直度、俯仰角；N1、N10、N25段余量切割测量；跨中挠度（落梁前后）；成桥测量。根据架梁顺序每一节段进行吊装焊接时的监测及吊装焊接完毕的复测。直到焊接完毕12 h后再进行一次复测。安装全部完成后再针对桥面整体坐标进行一次复测以确定钢梁与混凝土梁之间伸缩缝的间距及腹板与梁肋位置的标高。在整个安装施工测量过程中主要采用电子全站测距仪进行轴线控制监测，水准仪进行高程控制监测。

        4 总结

        该桥的施工难点是现场施工场地狭小，而且现场的湿度、温度、风力等自然条件差，另外，现场还需要其他施工部分人员的配合，所以监督管理的工作重心是在现场的安装焊接。通过对本桥的全过程监督管理，进一步加深了对钢结构制作施工的认识，也为以后积累了这方面的工作经验。

        Analysis on Key Points of Steel Box Girder Construction

        Liang Libin

        Abstract: This paper simply introduces the production, assembly, welding and push in place after check of steel box girder and analyzes key points and difficulty of the entire construction process.

        Key words: assemble on-the-spot; welding; push