钢箱梁制造加工技术总结杜欣遥.docx
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钢箱梁制造加工技术总结杜欣遥
钢箱梁
制造加工技术总结
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成都中铁二局鑫诚钢结构有限公司
2016年12月
第一章编制说明1
一、编制说明1
二、编制依据1
三、参考文献1
第二章绪论3
一、钢箱梁桥发展概况3
二、钢箱梁桥的结构特点3
三、钢箱梁桥应用范围4
四、钢箱梁组成构件及结构体系4
第三章施工总体部署5
一、组织机构及人员计划5
五、设备投入8
第四章钢箱梁制造工艺流程10
一、技术准备10
二、主要材料10
三、板单元制造16
四、板单元制造工艺说明25
五、梁段制造方法33
六、钢箱梁制造允许偏差、梁段验收条件43
七、焊接45
八、涂装53
九存放与转运58
十运输61
第五章钢箱梁制造加工关键技术63
5.1总拼胎架及测量控制网63
5.1.1总拼胎架基本要求63
5.1.2测量控制网63
5.1.3胎架牙板64
5.1.4总拼胎架检验65
5.2钢箱梁整体组拼测量65
5.2.1底板、斜底板组装定位测量65
5.2.2中腹板、横隔板横肋组装定位测量69
70
5.2.4挑臂块体单元定位测量72
5.2.5梁段成形后的测量及预拼装检测72
5.2.6梁段间焊接间隙匹配测量73
第六章工程质量管理75
一、质量管理目标75
二、质量保证措施75
第七章安全生产管理79
一、安全管理方针及目标79
二、安全生产保证体系79
三、安全应急预案86
第一章编制说明
一、编制说明
本技术总结详细介绍钢箱梁的加工制造方法，并结合海秀快速路、沱江二桥、梅汕客专三个工程实例，描述了钢箱梁的制造过程，并重点论述了钢箱梁制造关键技术。
说明了钢箱梁制造过程中各细节工序的具体要求和实施方法。
阐述了制造技术应用于生产效率高、易操作，且质量容易保证，为同类钢箱梁提供了有利的借鉴。
钢-砼组合梁钢结构部分（上翼缘板设置栓钉）加工方法与钢箱梁基本相同，现按照钢箱梁制造加工工艺总结，不再对钢-砼组合梁单独进行叙述。
二、编制依据
1、海口市快速路网骨干工程海秀快速路（一期）3标高架桥组合梁施工图。
2、国道G321线泸州沱江二桥加宽改造工程北岸高架桥（37.5+55+37.5）m
钢箱梁施工图。
3、梅汕客专（34+160+34）m刚架系杆拱——钢箱连续梁组合桥施工图。
三、参考文献
（1）《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）；
（2）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；
（3）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）；
（4）《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）；
（5）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）；
（6）《钢筋混凝土拱桥技术规范》（GB50923-2013）；
（7）《铁路工程抗震设计规范（2009版）》（GB50111-2006）；
（8）《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）；
（9）《铁路钢桥制造规范》（Q/CR9211-2015）；
（10）《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）；
（11）《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JTT722-2008）；
（12）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；
（13）《不锈钢复合钢板和钢带》（GB/T8165-2008）；
（14）《不锈钢热轧钢板和钢带》（GB/T4237-2015）；
（15）《不锈钢复合钢板焊接技术要求》（GB/T13148-2008）；
（16）《桥梁用结构钢》（GB/T714-2015）；
（17）《碳素结构钢》（GB/T700-2006）。
（18）《钢桥钢与钢-混组合桥梁概念和结构设计》（Jean-PaulLebet,ManfredA.Hirt,2014）
（19）《箱梁桥分析与设计（梁段板元法）》（钱寅泉，倪元增，周良，2015）
（20）《钢箱梁桥设计》（贾高炯,2016）
第二章
绪论
一、钢箱梁桥发展概况
钢箱梁桥诞生于19世纪中期。
在我国的发展起源于20世纪60年代，且多用于铁路桥梁。
20世纪90年代，我国才开始大规模使用正交异性钢桥面板箱梁，但发展速度非常快，20年间取得了辉煌成就，令世界瞩目。
二、钢箱梁桥的结构特点
钢箱梁一般由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋等通过焊接或栓接的方式连接而成。
其中顶板为由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板。
钢箱梁主要具有下列特点。
质量轻、节省钢材。
由于钢箱梁能有效地发挥钢板的承载能力，不存在冗余构件，比钢桁梁桥节约钢材20%左右，跨径越大越节约。
同时由于上部结构的自重减轻，桥梁下部结构的造价也会相应地减小。
抗弯和抗扭刚度大。
钢箱梁采用闭合截面，在材料数量相同时，可较其它截面形式提供更大的抗弯和抗扭刚度，故特别适用于曲线桥和承受较大偏心荷载的直线桥。
安装迅速，便于养护。
钢箱梁可以在工厂制成大型安装单元，从而减小工地连接螺栓数量。
在施工时便于纵向拖拉或者顶推法架设。
箱形梁结构简单，油漆方便，且由于内部为闭合空间，更容易抗锈蚀。
适于做成连续梁。
这是因为其他截面形式能提供几乎相等的承载正、负弯矩的能力。
有利于提高架设效率。
随着大型架设机械的开发和节段架设工法的进步，钢箱梁适合应用于大段架设或者顶推，有利于提高架设效率、缩短工期。
梁高小、适合于立交桥和建筑高度受到限制的桥梁等。
采用较小的梁高可以有效地缩短引桥的长度，降低成体工程造价。
箱梁内部可作为桥梁维修管理通道，不需要脚手架即可进行内部检查、涂装、修补等作业。
同时，箱梁内部可作为电缆水管气管等附属设施的通道。
如果箱梁内部密封，可切断外部水气等腐蚀介质，有利于防腐蚀或者有利于延长涂装寿命。
横隔板加劲结构等都在箱内，外形简洁、美观。
尽管钢箱梁在结构、养护、美观上优势明显，但在具体进行钢箱梁的分析时，由于钢箱梁属于薄壁结构桥面板，为典型的正交异性板结构，其在整体荷载、局部荷载作用下的受力行为非常复杂，处于一种弯、剪、扭的复杂受力状态，因此在设计中需对以下问题进行深入的分析。
例如，偏心荷载作用下钢箱梁的应力分析，正交异性钢桥面板的强度、刚度和疲劳性能分析，带肋加劲板的屈曲强度和屈曲后性能分析等。
此外，在大跨度连续钢箱梁制造和架设过程中，需对以下问题进行研究即钢箱梁制造的合理化、合理架设方案的选择、钢箱梁制造及架设精度标准等。
三、钢箱梁桥应用范围
由于钢箱梁桥有上述特点，钢箱梁常用在一些特殊的情况下，了解钢箱梁的特点才能合理确定其应用范围。
（1）大跨度连续钢箱梁多用于基础条件较差，水上施工条件差时。
（2）大跨度连续钢箱梁。
自重小、抗风稳定性好、抗扭刚度大、施工养护方便，抗风要求高。
（3）市政高架桥、匝道桥钢箱梁。
多用于道路曲线半径小、上跨交通量大的既有道路、异性结构、梁高受限、施工期间交通组织需要等。
（4）人行桥钢箱梁。
等梁高、主要由自振频率、景观控制设计。
四、钢箱梁组成构件及结构体系
钢板箱型梁是钢桥中采用的结构方式。
钢箱梁一般由顶板、底板、腹板、横隔板、横肋、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成。
其中顶板是由盖板、纵向加劲肋和横肋构成的正交异性桥面板。
钢箱梁是由带纵横肋的上、下翼缘和腹板组成的“薄壁”钢箱结构。
主要断面形式有：
单箱、双箱或者多箱及梯形断面箱梁。
钢箱梁有三个受力体系，其分别为：
（1）第一体系。
钢桥面板额纵向加劲肋作为主梁的上翼缘与主梁一同构成主要承重构件——主梁体系。
（2）第二体系。
由纵肋、横肋和桥面板组成的桥面系结构，其中桥面板被看作纵肋和横肋的共同上翼缘。
（3）第三体系。
仅指桥面板，它被视为支撑在纵肋和横肋上的个向同性的连续板——盖板体系。
第三章施工总体部署
一、组织机构及人员计划
1、组织机构
为确保项目顺利实施，公司抽调钢箱梁制作经验丰富的技术、管理人员，负责组织落实制造、加工、涂装、运输等本合同段的全部工作。
组织机构如下图所示：
下料车间
零件下料
加工车间
单元件制造
总成
车间
涂装车间
检
验
员
材
料
员
装
配
质
检
员
焊
接
质
检
员
结
构
工
艺
员
焊
接
工
艺
员
库
管
员
安
全
员
施
工
员
计
调
员
涂
装
质
检
员
涂
装
工
艺
员
质量主管
总工程师
副经理
总经理
物资主管
技术主管
生产主管
2、管理人员职责分工
（1）总经理职责：
1）总负责人，主持全面工作；
2）对生产、经营、安全、质量等方面负全责；
3）在总经理的领导下，是本工程施工方面的指挥和协调中心，对内主要协调厂内职能部门、主制单位关系，对外协调与业主、设计、监理及政府管理部门的关系。
（2）副经理职责：
1）重点负责工地钢箱梁、桥上环缝焊接的管理工作；
2）组织做好生产前的准备工作，加强生产调度，均衡生产力量，认真分析生产中存在的薄弱环节，掌握资金、材料、人员及生产设备的状况，确保施工作业计划如期进行；
3）组织贯彻国家劳动保护方针、政策、法令和上级有关安全生产方面的指示，对管理人员、工程技术人员和员工进行经常性的安全生产教育，定期组织专业性质量检查，召开质量分析会议；
4）正确贯彻执行国家和各监督部门的有关产品质量方面的法律、法规和条例。
领导全员遵守交通、航道、水利、电力、通讯、公用事业、环境保护等部门及市的有关规定，协调好指挥部、监理工程师和协作单位的关系；
5）负责工程的安全生产工作，领导编制和组织实现安技措施计划，监督劳动保护费用的使用，确保安全管理体系正常运行；
6）领导编制施工作业计划和生产报表，组织均衡生产，合理调配使用生产设备和生产力量，积极协调各施工队、组的工作，以确保正常施工的合理运行；
7）领导管理人员、工程技术人员进行经常性的检查、考核工作，认真抓好工程质量和工程进度；
（3总工职责：
1）全面负责技术管理工作；
2）领导和组织施工图纸的会审工作，对提出的问题要组织研究和解决；
3）负责施工技术准备及组织编制施工组织设计；
4）组织解决施工生产中的技术问题，主持召开技术会议，审批重大技术方案；
5）督促有关部门和各分包商认真做好工程质量的检查验收工作，组织工程竣工验收；
6）负责重大安全技术方案的审批，参加安全大检查，解决施工中存在的安全技术问题；
7）督促有关部门做好原始资料的积累，负责组织竣工资料的整理移交；
8）负责组织开展新技术、新工艺、新设备的研究和推广工作。
3.劳动力计划表（加工2000T钢箱梁）
序号
工种
按工程制作阶段投入劳动力情况
厂内制造及加工
1
组装工
20
2
划线工（含测量）
5
3
剪冲工
2
4
切割工
5
5
钻工
4
6
刨工
1
7
电焊工
30
8
修整工
5
9
铣工
3
10
喷砂工
6
11
打磨工
12
12
涂装工
12
13
起重工
4
12
吊车司机
4
14
检查工
8
15
探伤工
3
16
辅助工
20
合计
144
五、设备投入
为确保质量和工期要求，实现制造“优质、高效”的目标，在生产制造中采用先进工艺、先进技术。
同时配备满足现场生产的机械设备及材料，现场材料及主要设备投入见下表：
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
叉车
5t
台
2
2
空压机
1.2m3
台
2
3
埋弧焊机
ZD5-1250
台
6
4
CO2焊机
350KR
台
12
5
直流焊机
ZX5-100
头
6
6
气刨机
ZGN6-500
台
2
7
半自动切割机
GC1-30
台
2
8
X光射线仪
WJ3.3
台
1
9
超声波探伤仪
CTS-26A
台
2
10
焊条保温筒
S-3
个
5
11
无气喷涂机
GPQ9C
台
2
12
高效喷砂机
ACR-3LP
台
3
13
汽车吊
75T
台
1
14
汽车吊
50T
台
1
15
汽车吊
25T
台
1
16
运梁平车
台
2
17
龙门吊
20T/5T
台
1
18
点动角磨机
把
10
19
烘干箱
个
1
20
钢盘尺
50m
把
1
21
盒尺
2.5m
把
5
22
水准仪
台
1
23
经纬仪
台
1
24
千斤顶
5T
个
10
25
手拉葫芦
5T
个
10
所有检测量具及设备经过具有检测资格单位校验和按期校验
第四章钢箱梁制造工艺流程
钢箱梁制造与安装划分为三个阶段：
即板单元制造，梁段制造，桥位连接。
板单元制造及梁段制造均在钢结构生产车间内完成；桥位连接在桥址拼装平台上完成环缝焊接。
本桥钢箱梁制造与安装采用“板单元制造→板单元运输→板块拼接→多梁段连续匹配组焊及预拼装→梁段涂装→梁段运输→工地连接→最终涂装”的程序。
一、技术准备
技术部门认真研究钢箱梁设计图纸、规范、技术要求等资料，并邀请设计部门进行设计交底。
在此基础上，编制《钢箱梁制造验收规则》、《钢箱梁制造工艺方案》，完成施工图转化、工装设计、焊接和火焰切割工艺评定、油漆工艺试验、工艺文件编制和质量计划编制等准备工作。
4.1.2工装设计
1）为保证各梁段的制造精度，提高生产效率，设计制造一系列工装，具体见下表：
表4.1-1工装设计一览表
单元件制造
梁段制造
1.板单元自动定位组装胎
2.液压焊接反变形胎
3.拱肋短管焊接胎架
4.板单元检测平台
5.腹板单元组焊平台
6.横隔板单元组焊胎架
1.板块拼装胎架
2.钢箱梁整体拼装胎架
3.测量坐标系统
4.防风防雨棚
二、主要材料
表4.2-1钢材标准
钢号
标准名称
标准号
06Cr18Ni11Ti（321）
不锈钢热轧钢板和钢带
GB/T4237—2015
Q345qD
桥梁用结构钢
GB/T714—2015
Q370qD
桥梁用结构钢
GB/T714—2015
Q235
碳素结构钢
GB/T700—2006
表4.2－2热机械轧制钢化学成分要求
钢种
厚度
C%
Si%
Mn%
P%
S%
Als
Ceq%
Q345qD
≤50mm
≤0.14
≤0.55
0.90～1.60
≤0.025
≤0.02
0.01～0.045
≤0.38
Q370qD
≤50mm
≤0.14
≤0.55
1.00～1.60
≤0.025
≤0.02
0.01～0.045
≤0.38
表4.2－3碳素结构钢化学成分要求
钢种
C%
Si%
Mn%
P%
S%
Q235B
≤0.20
≤0.35
≤1.40
≤0.045
≤0.045
表4.2－4不锈钢化学成分要求
钢种
C%
Si%
Mn%
P%
S%
Ni
Cr
Ti
06Cr18Ni11Ti
≤0.08
≤0.75
≤2.00
≤0.045
≤0.030
9.00～12.00
17.00～19.00
≥5×C
表4.2－5桥梁结构钢力学性能和工艺性能要求
牌号
质量等级
厚度
屈服点σs
抗拉强度σb
伸长率δ5
V型冲击功（纵向）
180℃弯曲试验钢材厚度mm
mm
MPa
MPa
%
温度℃
J
时效J
不小于
≤16
＞16
Q345q
D
≤50
345
490
20
-20
120
d=2a
d=3a
Q370q
D
≤50
370
510
20
-20
120
注1d-弯心直径，a-试样厚度（直径）
表4.2－6碳素结构钢力学性能和工艺性能要求
牌号
质量等级
厚度（直径）
屈服点σs
抗拉强度σb
伸长率δ5
V型冲击功（纵向）
180℃弯曲试验钢材厚度mm
mm
MPa
MPa
%
温度℃
J
时效J
不小于
纵向
横向
Q235
B
≤16
235
370～500
26
+20
27
d=a
d=1.5a
16～40
225
370～500
26
+20
27
注1d-弯心直径，a-试样厚度（直径）
表4.2－7不锈钢力学性能和工艺性能要求
牌号
规定塑性延伸强度RP0.2
抗拉强度Rm
断后伸长率A
硬度值
MPa
MPa
%
HBW
HRB
HV
不小于
不大于
06Cr18Ni11Ti
205
515
40
217
95
220
4.2.2焊接材料
1）焊接材料应根据焊接工艺评定试验结果确定。
2）选定焊接材料，必须符合表4.2-4的规定。
表4.2-4焊接材料标准
名称
型号
标准
标准号
焊条
碳素钢
《碳钢焊条》
GB/T5117－1995
焊条
低合金钢
《低合金钢焊条》
GB/T5118－1995
焊丝
碳素钢、合金钢
《熔化焊用钢丝》
GB/T14957－1994
焊丝
低碳钢、低合金钢、合金钢
《气体保护焊用钢丝》
GB/T14958－1994
焊丝
碳钢、低合金钢
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
GB/T8110－1995
焊剂、焊丝
碳素钢
《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》
GB/T5293－1999
焊剂
低合金钢
《低合金钢埋弧焊用焊剂》
GB/T12470－1990
3）焊接材料除进厂时必须有生产厂家的出厂质量证明外，并应按现行有关标准进行复验，做好复验检查记录。
4）焊接材料如有变化，应重新进行焊接工艺研究和评定，并经监理工程师批准后，方可投入使用。
4.2.3涂装材料
1）涂装材料应兼有耐候、防腐蚀、美化结构等多种功能。
防腐使用期应满足图纸要求。
2）禁止使用过期产品以及不合格产品和未经试验的替用产品。
3）本桥钢结构的不同涂层应尽可能选用同一厂家的产品。
涂装材料进厂后，应按出厂的材料质量保证书验收，并做好复验检查记录备查。
涂装材料未经设计批准不得改变。
4.2.3焊接工艺评定
汇总焊接位置及焊缝坡口类型
编制焊接工艺评定指导书
组织焊工焊接评定试板
试板作力学性能及宏观硬度试验
编制焊接工艺规程
焊接工艺评定流程：
714—2015、GB/T1591—1994标准执行。
2）根据设计图纸和《制造验收规则》的规定，编写《焊接工艺评定任务书》，呈报监理工程师审批。
根据批准的焊接工艺评定任务书，模拟实际施工条件，逐项进行焊接工艺评定试验。
3）为检验钢材及焊缝的韧性储备，我们在本桥焊接工艺评定中增加系列温度冲击试验。
4）针对构件的接头形式，初步拟订焊接工艺评定方案。
5）焊接工艺评定试验提供最终报告，经监理工程师审查、批准生效，并在生产中跟踪、检查、补充和完善施工工艺。
如生产过程中某焊接工艺产生不稳定低于质量要求时应立即终止使用。
6）试验报告按规定程序批准后，根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺指导书。
焊接工艺指导书经监理工程师批准后，根据焊接工艺指导书的内容组织施工。
4.2.4工艺文件编制
按照招标文件和设计文件的要求，编制制造验收规则来指导和控制钢箱梁及钢管拱制造的全过程，并对制造验收规则进行分解细化，编制工序工艺文件共39个，用于控制施工质量。
表4.2-2工艺文件清单
序号
编号
工艺文件名称
1
XXX/XX-01
钢箱梁制造验收规则
2
XXX/XX-02
原材料管理办法
3
XXX/XX-03
单元件编号规定
4
XXX/XX-04
拼装测量工艺
5
XXX/XX-05
高强栓施拧工艺
6
XXX/XX-06
存放、转运工艺规程
7
XXX/XX-07
桥位连接工艺
8
XXX/XX-08
钢箱梁运输方案
9
XXX/XX-09
焊接工艺规程
10
XXX/XX-10
焊缝编号规定
11
XXX/XX-11
探伤清册
12
XXX/XX-12
涂装工艺规程
13
XXX/XX-13
无损检测工艺规程
14
XXX/XX-14
钢箱梁制造检验规程
15
XXX/XX-15
原材料检验规程
16
XXX/XX-16
焊工考试方案
4.2.5材料采购
在材料采购过程中按照设计图纸上的相关技术要求执行。
4.2.6材料复验
1）按技术要求，采购Q345qD和Q370qD钢板、Q370qD+321不锈钢复合钢板、Q235钢板，其材质和规格应满足《桥梁用结构钢》（GB/T714—2015）、《不锈钢复合板和钢带》（GB/T8165-2008）、《不锈钢热轧钢板和钢带》（GB/T4237—2015）、《碳素结构钢》（GB/T700-2006）的要求。
2）钢材首先必须进行质保书检查，即核对质保书和实物的炉批号做到证物相符；其次进行外观检查与板厚检验；最后根据标准要求，按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每10个炉号抽检一组试件，作化学成份、力学性能试验，验收标准：
GB/T714—2015、GB/T700-2006、GB/T4237—2015。
3）焊接材料首先必须检查质保书，做到证物相符，其次进行外观检验。
最后，首批按型号、规格各取一组进行化学、力学性能试验，并按相应的验收标准要求进行。
4）涂装材料进厂后，应检查有关产品合格证和质量说明书，核对生产厂家、涂料名称、牌号、颜色、批号和生产日期，并进行涂料复验。
5）所有材料均应根据验收标准复检合格后方可使用。
2.5.3材料管理
1）材料检验合格，由质检部在质保书上加盖合格印章，编上序号，作为领料依据，不合格材料反馈给供货单位及时换料。
2）本工程材料专料专用，物资部门必须妥善保管。
作明显的标记，严格材料领退制度，严格退料管理，以免使用过程混用。
3）所有材料应妥善存放，避免积水积尘，防止腐蚀。
三、板单元制造
板单元的制造质量直接影响钢箱梁的内在、外观质量，所以采用样板定位组装、船位焊接的工艺，以达到质量稳定、优质、高效的目的。
4.3.1板单元
所有板单元可按类型在车间内专用胎架上形成流水作业制造，易于实现生产规范化，产品标准化，质量稳定化。
图4.3-1板单元划分示意图
4.3.2关键工艺
板单元制造按照“钢板赶平及预处理→数控精切下料→零件加工（含V型肋制造）→胎型组装→反变形船位焊接→局部修整”的顺序进行，其关键工艺如下：
●预处理：
钢板采用预处理自动生产线进行赶平、抛丸、喷漆、烘干。
●下料：
板件采用空气等离子及火焰数控切割机下料，切割设备同时完成自动划线和标识喷写，全面提升
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